Bài giảng Công nghệ đúc - Chương 2: Cơ sở lý thuyết quá trình hình thành vật đúc (Phần 1) cung cấp cho học viên những kiến thức về một số tính chất vật lý của kim loại lỏng, quá trình điền đầy khuôn của kim loại lỏng, tương tác giữa kim loại lỏng và khuôn,... Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết nội dung bài giảng!
Nội dung Text: Bài giảng Công nghệ đúc - Chương 2: Cơ sở lý thuyết quá trình hình thành vật đúc (Phần 1)
CHƢƠNG 2
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
QUÁ TRÌNH
HÌNH THÀNH VẬT ĐÖC
PHẦN 1
PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 1
1. MỘT SỐ TÍNH CHẤT VẬT LÝ
CỦA KIM LOẠI LỎNG
1. Sức căng bề mặt (Surface Tension)
2. Độ sệt của kim loại lỏng (Viscosity)
3. Độ chảy loãng và khả năng điền đầy khuôn
(Fluidity)
PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 2
1.1. SỨC CĂNG BỀ MẶT
1.1.1. Góc thấm ƣớt
Ký hiệu:
1 – ứng với kim loại lỏng
2 – không khí
3 – thành khuôn
Các sức căng pha tương
ứng: 1-2, 1-3, 2-3
Cos = (2-3 - 1-3)/ 1-2
PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 3
KLL thấm ƣớt kém thành khuôn
Khi > 900
1-3 > 2-3
Góc thấm ướt lớn làm
giảm khả năng thấm ướt
của kim loại lỏng với
thành khuôn
PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 4
KLL thấm ƣớt kém thành khuôn
Hệ quả:
- Làm giảm khả năng điền đầy khuôn, đặc
biệt với các vật đúc thành mỏng, hình
dạng phức tạp
- Hạn chế sự thâm nhập của kim loại lỏng
vào các lỗ mao dẫn ở bề mặt khuôn
hạn chế cháy dính cát cơ học trên bề mặt
vật đúc
PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 5
Kim loại lỏng thấm ƣớt tốt thành khuôn
Khi < 900 1-3< 2-3
Góc thấm ướt nhỏ làm
tăng khả năng thấm
ướt của kim loại lỏng
với thành khuôn
PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 6
Kim loại lỏng thấm ƣớt tốt thành khuôn
Hệ quả:
- Làm tăng khả năng điền đầy khuôn,
đặc biệt với các vật đúc thành mỏng,
hình dạng phức tạp
- Làm tăng sự thâm nhập của kim loại
lỏng vào các lỗ mao dẫn ở bề mặt
khuôn dễ cháy dính cát cơ học trên
bề mặt vật đúc
PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 7
1.1.2. Các yếu tố ảnh hƣởng đến scbm
a. Thành phần hóa học của kim loại lỏng
KLL hòa tan các ôxit có T nóng chảy < T
nóng chảy của KL nền sẽ làm giảm .
Thí dụ: FeO trong hợp kim sắt; CuO trong HK đồng
Khi trên bề mặt KLL có màng ôxit khó chảy
sẽ làm tăng .
Thí dụ: Al2O3, Cr2O3/thép lỏng; Al2O3/HK Al
Các nguyên tố hòa tan trong kim loại lỏng
PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 8
b. Nhiệt độ
c. Vật liệu làm khuôn, chất sơn khuôn
Nhiệt độ tăng thì góc thấm ướt giảm
Sơn khuôn bằng phấn chì, bột talc: làm
tăng góc thấm ướt
Phun dầu hỏa lên bề mặt khuôn: giảm góc
thấm ướt
PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 9
1.2. ĐỘ SỆT
1.2.1. Khái niệm
Độ sệt là trở lực bên trong kim loại lỏng làm
cản trở dòng chảy
- độ sệt động lực học
- độ sệt động học; = /
Re= vd/
v – vận tốc dài của dòng chảy
d - đường kính thủy lực của ống
Re < Reth: chảy tầng; Re > Reth: chảy rối
Reth 3500 (thép cacbon); 7000 (gang xám)
PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 10
1.2.2. Các yếu tố ảnh hƣởng đến
độ sệt kim loại lỏng
a. Nhiệt độ
Ảnh hưởng đến độ sệt theo mối quan hệ:
= Aeb/T
A, b - hằng số
T tăng thì giảm mạnh
b. Thành phần kim loại lỏng
Một số nguyên tố hợp kim làm tăng độ sệt;
một số khác lại làm giảm
Những tạp phi kim rắn (vd: Al2O3 trong thép)
thường làm tăng độ sệt của kim loại lỏng.
Tạp có dạng góc, cạnh làm tăng độ sệt
mạnh hơn so với dạng cầu
Các tạp phi kim lỏng (vd: Fe3P trong gang)
thường làm giảm độ sệt của kim loại lỏng.
PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 12
1.3. ĐỘ CHẢY LOÃNG VÀ
KHẢ NĂNG ĐIỀN ĐẦY KHUÔN
1.3.1. Một số khái niệm
Độ chảy loãng có thể xem là nghịch đảo
của độ sệt: 1/
Độ chảy loãng tăng khi tăng T rót
Hợp kim có khả năng chảy đến một T thấp
hơn đường lỏng và sẽ mất tính chảy ở
một T xác định gọi là nhiệt độ có độ chảy
loãng bằng không (T0)
PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 13
1.3.1. Một số khái niệm
Giá trị của T0:
• Pha rắn dạng cầu: hợp • Pha rắn dạng nhánh
kim sẽ mất tính chảy cây: giảm mạnh độ
loãng khi lượng pha rắn chảy loãng; HK sẽ mất
khoảng 30% tính chảy loãng khi
lượng pha rắn khoảng
20%
Cách xác định T0
Dựa vào quy tắc đòn bẫy
PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 15
1.3.2. Các yếu tố ảnh hƣởng đến
khả năng điền đầy khuôn
a. Các tính chất của hợp kim
KLL chảy trong khuôn mất dần nhiệt
Lượng nhiệt mất đi (Qm) không được vượt
quá lượng nhiệt quá nhiệt (Qqn) cần thiết
để nung KLL từ T có độ chảy loãng bằng
không đến T rót:
Qm < Qqn
PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 16
a. Các tính chất của hợp kim
Qqn = G[c(Tr – T0) + xW]
G – khối lượng vật đúc
c - nhiệt dung riêng của KLL
W - ẩn nhiệt kết tinh của KLL
x - phần pha rắn khi KLL có độ chảy loãng bằng
không
Mức độ chảy của KLL phụ thuộc vào c
và W
PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 17
b. Các tính chất của khuôn
Tính chất của khuôn thể hiện ở 2 mặt:
1. Khuôn lấy nhiệt của KLL
Khả năng lấy nhiệt được đặc trưng bằng
độ thấm nhiệt của khuôn bkh:
bkh= (c)0,5
, c, : độ dẫn nhiệt, nhiệt dung riêng, khối
lượng riêng của khuôn
Khuôn có bkh càng lớn KLL nguội càng
nhanh
PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 18
b. Các tính chất của khuôn
2. Gây trở lực cho dòng chảy do ma sát
Bề mặt khuôn càng nhẵn, hệ số ma sát
càng thấp
Sự hình thành màng khí mỏng giữa KLL
và bề mặt khuôn làm giảm hệ số ma sát
PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 19
c. Sức căng bề mặt
d. Màng ôxit
Scbm giữa KKL và khuôn càng lớn thì khả
năng điền đầy khuôn càng kém
Màng ôxit trên bề mặt KLL làm giảm khả
năng điền đầy khuôn
PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 20
Thêm vào BST
Báo xấu
Download
Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ
