CHƢƠNG 4 MỘT SỐ PHƢƠNG PHÁP ĐÚC
ĐÚC TRONG KHUÔN CÁT-SÉT PHẦN 2
PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
1
4. CHẾ TẠO RUỘT 4.1. Yêu cầu đối với ruột
Yêu cầu đối với ruột cao hơn so với khuôn do
ruột bị KL lỏng bao quanh chịu tác động nhiệt lớn
chịu nhiệt, độ chính xác:
Ngoài các yêu cầu về độ bền, độ thông khí, độ
- Dễ phá dỡ sau khi KL đông đặc - Không cản co Các chất dính cho HHLR: thường là các chất
PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
2
dính hữu cơ
4.2. Phân loại ruột
Theo công nghệ
Theo thành phần chất dính
Ruột tươi Ruột khô Ruột thành mỏng …
PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
3
Ruột cát-sét Ruột cát-NTT Ruột cát dầu Ruột cát nhựa …
4.3. Cấu tạo ruột 4.3.1. Xƣơng ruột
Trừ ruột được làm bằng hỗn hợp có độ
bền cao (thường là cát nhựa), nói chung ruột cần có xương (cốt) để tăng bền, chống biến dạng khi vận chuyển, lắp ráp …
Yêu cầu đối với xƣơng ruột: - Không cản co vật đúc - Dễ tháo dỡ, rút ra khi phá ruột
PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
4
Các loại xƣơng ruột
Xương buộc bện, bằng dây thép 1-10mm: cho ruột nhỏ
Xương đúc bằng gang
dạng khung có gắn móc treo: ruột lớn
Xương hàn bằng tole
PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
5
dạng hộp rỗng hoặc ống có khoan lỗ nhằm giảm khối lượng ruột: ruột lớn
4.3.2. Hệ thống thoát hơi
Dùng ruột có kết cấu
Xiên hơi nhiều trong thể
thành mỏng
tích ruột
Dùng dây sáp tạo đường
hơi ở ruột mỏng phức tạp; khi sấy, sáp chảy để lại lỗ hơi
lớn, có độn mùn cưa, than cốc …
PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
6
Tạo lỗ rỗng ở giữa ruột
4.3.3. Đầu gác ruột
Là một phần của ruột,
Chức năng của đầu gác: - Bảo đảm ruột nằm vững - Bảo đảm ruột nằm đúng vị
trí trong khuôn
nằm gác vào ổ gác của khuôn
Đầu gác nằm ngang 2
đầu
PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
7
Đầu gác nằm ngang 1 đầu dạng công xôn Đầu gác thẳng đứng
4.4. Hộp ruột
Là một phần của bộ mẫu,
dùng để chế tạo ruột
Có thể làm bằng: gỗ, nhựa, kim loại, vỏ bằng kim loại có miếng rời bên trong Các loại hộp ruột Hộp ruột nguyên: dùng
cho ruột đơn giản
Hộp ruột bổ đôi: phổ biến, thường dùng cho các ruột tương đối đơn giản
PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
8
Các loại hộp ruột
Hộp ruột nhiều
mảnh: dùng cho các
PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
9
ruột phức tạp
Các loại hộp ruột
Hộp ruột lắp ghép:
thường cho ruột phức
vỏ hộp bằng kim loại
PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
10
tạp khi sản xuất lớn,
4.5. Các phƣơng pháp làm ruột 4.5.1. Làm ruột bằng tay
PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
11
Dùng HR nguyên Cho HHLR vào hộp Giã chặt Đặt xương và tạo lỗ hơi Đặt tấm sấy lên trên Lật lại Rút HR lên Sơn, sấy ruột
4.5.1. Làm ruột bằng tay
PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
12
Dùng HR bổ đôi
4.5.1. Làm ruột bằng tay
Dùng HR lắp ghép Đặt các mảnh HR vào trong vỏ bao ngoài
Đổ HHLR, đặt xương, giã
Đặt lên tấm sấy, lật HR
chặt, tạo lỗ hơi
lại
lấy các miếng rời ra; sửa ruột; sơn; sấy
PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
13
Nâng hộp bao ngoài ra,
4.5.2. Làm ruột bằng máy
Máy đùn ép
Máy dằn
Máy thổi cát
Máy thổi bắn cát
PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
14
Máy thổi cát hở
Ưu điểm: miệng phun ít
bị mài mòn vì sử dụng áp suất thấp.
Nhược điểm: HH bắn toé xung quanh. Phải làm bộ phận bảovệ.
Được sử dụng chế tạo
ruột đơn giản bằng hh có chất kết dính đặc biệt không yêu cầu độ dầm chặt cao. Ít được sử dụng
Sô ñoà maùy thoåi hôû:1-baàu chöùa hoãn hôïp khuoân; 2-oáng cao su thoåi hoãn hôïp khuoân; 3- hoäp ruoät
PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
15
Máy thổi cát kín
Ruột có bề mặt nhẳn và
Để cải thiện quá trình,
độ chính xác cao
thường lắp các tay trộn cơ học trong bầu chứa HH cát
Khuyết điểm: lượng khí tiêu hao để thổi tạo ruột tương đối lớn; độ nén tương đối nhỏ đối với ruột lớn .
Sô ñoà maùy thoåi kín từ trên xuống: 1- baàu chöùa hoãn hôïp; 2- loã thoåi; 3- hoäp ruoät; 4-loã thoaùt hôi
PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
16
Một số máy thổi
PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
17
Máy thổi bắn cát
- Hiệu quả dầm chặt HH cao - Lượng khí tiêu thụ ít - Hộp ruột bị mài mòn thấp - Lượng khí đi vào hộp ruột ít, chỉ cần làm lỗ thoát hơi ở tấm thổi
- Không khí không hoà lẫn với HH nên có thể sử dụng các chất dính hoá học như nước thuỷ tinh
- Quá trình xảy ra rất nhanh nên chỉ thích hợp cho việc chế tạo ruột cỡ nhỏ có khối luợng không vựot quá 200 kg.
PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
18
Máy thổi bắn cát
PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
19
5. SẤY KHUÔN, RUỘT 5.1. Mở đầu
Mục đích của việc sấy khuôn, ruột: - Tăng độ bền - Tăng độ thông khí - Giảm độ tạo khí Tác dụng của quá trình sấy: - Lấy ẩm đi - Dùng nhiệt đông rắn chất dính
PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
20
5.1. Mở đầu
Phải sấy trong các trƣờng hợp:
- Ruột (hầu như bao giờ cũng phải sấy)
- Khuôn cho vật đúc quan trọng (nên sấy
toàn bộ)
- Khuôn có hình dạng phức tạp, dễ vỡ
những phần cát lồi ra
- Khuôn lớn (nên sấy bề mặt)
PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
21
5.2. Các giai đoạn sấy
Giai đoạn 1: khuôn mới được nung mặt
ngoài, bên trong còn nguội cần tăng
nhiệt độ sấy từ từ để tránh nứt khuôn
Giai đoạn 2: nhiệt độ mặt khuôn khá cao
(≥1000C), có thể tăng nhanh nhiệt độ sấy
để tạo gradient nhiệt độ lớn hơi ẩm bốc
nhanh
PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
22
5.2. Các giai đoạn sấy
Giai đoạn 3: nhiệt độ tâm khuôn đạt 1000C,
tăng cường đối lưu để thoát ẩm nhanh
Giai đoạn 4: về cơ bản, hơi ẩm đã bốc hết,
nhiệt độ khuôn tăng dần. Khi nhiệt độ tâm
khuôn khoảng 1200C, cho lò nguội từ từ để
tránh nứt khuôn
PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
23
5.3. Nhiệt độ và thời gian sấy 5.3.1. Nhiệt độ sấy
Nhiệt độ sấy quá thấp thời gian sấy sẽ
dài, khó sấy thấu, dễ bị khuyết tật khi đúc
Nhiệt độ sấy quá cao: làm mất tính dính
kết của chất dính hỗn hợp kém bền, dễ
vỡ; khuôn, ruột dễ nứt
PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
24
5.3. Nhiệt độ và thời gian sấy 5.3.2. Thời gian sấy
Thời gian sấy phụ thuộc:
- Nhiệt độ sấy
- Chiều dày khuôn và ruột
- Phương pháp sấy
PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
25
Nhiệt độ sấy cao nhất cho phép (0C)
Khuôn nhỏ đúc HK màu, gang 250
Khuôn lớn đúc HK màu, gang 350
Khuôn nhỏ đúc thép 350
Khuôn lớn đúc thép 450
Ruột cát-nước thủy tinh
180
Ruột cát-sét 325
PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
26
Ruột cát dầu 240
Thời gian sấy khuôn (giờ)
Kim loại đúc
Kích thƣớc hòm khuôn, mm
Thép
Dưới 1000x800x400
6 – 8
8 – 12
Dưới 3000x2000x500
8 – 12
12 – 16
Dưới 500x400x250 HK màu, gang 4 – 6 6 – 8
PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
27
Dưới 5000x3000x700 12 – 24 16 – 30
Thời gian sấy ruột (giờ)
Loại ruột Thời gian sấy
Ruột cát-sét nhỏ Nhiệt độ sấy (độ C) 300 – 350 1 – 2
300 – 350 2 – 5
Ruột cát-NTT nhỏ
0,75 – 1
180
Ruột cát-sét trung bình Ruột cát-sét lớn 5 – 24 300 – 350
1 – 2 180
PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
28
Ruột cát-NTT trung bình
5.4. Các phƣơng pháp sấy
Sấy đối lưu trong lò buồng (chu kì hoặc
liên tục)
Sấy bức xạ bằng tia hồng ngoại (bóng đèn
250 – 500 W hoặc gas)
Sấy bề mặt bằng lò sấy di động thổi khí
nóng vào khuôn
Dùng mỏ đốt sấy bề mặt khuôn Sấy ruột bằng dòng điện cao tần
PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
29
6. RÁP KHUÔN
Bảo đảm độ chính xác:
- Đối với sản xuất lớn: tiêu chuẩn hóa HK; bộ mẫu
bền và chính xác
- Đối với sản xuất đơn chiếc và nhỏ: tăng cường kiểm
tra ruột, vị trí tương đối giữa ruột và khuôn, chiều
dày thành vật đúc
- Thường xuyên kiểm tra bộ mẫu, hộp ruột
- Tăng cường kiểm tra kích thước bằng dưỡng
PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
30
6. RÁP KHUÔN
Bảo đảm đường hơi thông suốt nhất là
đường hơi từ ruột tới khuôn ra ngoài
Chống cát bụi rơi vào lỗ khuôn:
- Dùng ống hút chân không để hút bụi, cát ở
chỗ sâu
- Dùng que bọc sét dẻo ở đầu
PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
31
7. DẰN KHUÔN
Khi rót KL lỏng vào khuôn, KL tác dụng lên tất cả các bề mặt của khuôn, ruột, do đó:
- Hòm khuôn phải đủ cứng vững - Chiều dày thành khuôn phải đủ lớn để
đảm bảo độ bền
- Phải dằn khuôn hoặc kẹp chặt 2 HK để
tránh đẩy tách 2 nửa khuôn
PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
32
Tính toán lực dằn khuôn P
P= k[h(Avđ + Ahtr)kl + (kl-r)Vr - q] h: chiều cao khuôn trên Avđ, Ahtr: diện tích hình chiếu bằng của VĐ
& HTR lên MPK
kl, r: khối lượng riêng của KL lỏng & ruột Vr: thể tích ruột (không kể đầu gác) q: trọng lượng nửa khuôn trên k= 1,5-3: hệ số an toàn
PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
33
8. RÓT KHUÔN 8.1. Các loại thùng rót
Gáo rót:
- Một người mang
- Chứa 8-15kg KL lỏng
PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
34
- Rót các VĐ rất nhỏ
8.1. Các loại thùng rót
Gầu khiêng:
- Chứa 50-100kg KL
lỏng
- Hai người khiêng, một
PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
35
người rót
8.1. Các loại thùng rót
Gầu treo trên
monorail:
- Chứa 50-250 kg KL
PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
36
lỏng
8.1. Các loại thùng rót
Thùng rót lớn
nghiêng bằng bánh răng:
trục
- > 500 kg KL lỏng - Vận chuyển bằng cầu
Thùng rót đáy: - 2-20 tấn KL lỏng - Vận chuyển bằng cầu
PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
37
trục
8.2. Chuẩn bị thùng rót
Vật liệu: - Vỏ ngoài bằng thép tấm - Gáo, gầu đắp mỏng bằng vữa chịu nhiệt - Thùng được xây bằng gạch chịu lửa Sấy kỷ cho hết hơi nước rồi nung >400-
9000C tùy KL rót
Sấy bằng mỏ phun, lò sấy (than đá, dầu,
gas …)
PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
38
8.3. Kiểm tra trƣớc khi rót
Kiểm tra và dọn quang đường đi: đường đi phải đủ rộng, không có chướng ngại; khuôn bố trí thành hàng …
Kiểm tra nồi rót, dụng cụ gạt xỉ, trang phục
bảo hộ lao động
Kiểm tra khuôn: đường thoát hơi, cốc rót,
đậy khuôn, dằn khuôn … Chuẩn bị thứ tự rót khuôn
PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
39
8.4. Rót khuôn 8.4.1. Nhiệt độ rót KL vào khuôn
Nhiệt độ rót phải hợp lý Nếu nhiệt độ rót quá cao: - Dễ cháy dính cát - Khuôn, ruột dễ bị xói, lỡ - VĐ bị co ngót nhiều Nếu nhiệt độ rót quá thấp: - KL không điền đầy khuôn (rót thiếu) - Khí ở khuôn khó thoát ra, dễ rỗ khí
PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
40
8.4.1. Nhiệt độ rót KL vào khuôn
Thông thường nấu ở nhiệt độ cao, tháo ra thùng rót, chờ giảm nhiệt độ đến mức quy định mới rót: xỉ có đủ thời gian nổi lên
Nhiệt độ rót gang xám: - VĐ lớn, thành dày: 1220-12600C - VĐ trung bình, thành 20-30mm: 1280-
13200C
- VĐ thành 8-15 mm: 1320-13600C - VĐ phức tạp, thành mỏng: 14500C Gang ra lò cần có nhiệt độ cao hơn Trót 500C
PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
41
8.4.1. Nhiệt độ rót KL vào khuôn
HK đồng: Trót= 1000-12000C
HK nhôm: Trót= 680-7500C
Thép: Tralo= 1550-16200C; Trót= 1450-
15500C
PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
42
8.4.2. Thời gian rót Nguyên tắc: vật đúc thành mỏng phải rót nhanh hơn vật đúc thành dày Vật đúc bằng gang
3-5
2-3
100-250
12-20
Khối lƣợng, kg Thời gian rót, s Khối lƣợng, kg Thời gian rót, s
10-50
4-9
500-1000
28-40
5-10 3-4 250-500 20-28
PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
43
50-100 9-12 1000-5000 40-85
8.4.3. Trình tự thao tác rót khuôn a. Gạt xỉ
Khẩn trương gạt hết xỉ ở bề mặt KL lỏng
Gạt xỉ ở phía đối diện miệng rót KL
Que sắt trước khi đưa vào KL phải sấy
khô để tránh nổ, bắn tóe
PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
44
8.4.3. Trình tự thao tác rót khuôn b. Rót khuôn
Để miệng rót gần cốc rót, không để quá cao
sẽ gây bắn tóe
Dùng que gạt xỉ tì vào mặt KL lỏng sát
miệng rót để chắn xỉ không cho đi vào khuôn Luôn bảo đảm cốc rót đầy để xỉ nổi lên được Rót đều tay, không ngắt dòng. Nếu gián
đoạn, KL lỏng ở ống rót tụt thấp, khi rót tiếp thì xỉ đã chảy vào khuôn
PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
45
b. Rót khuôn
Lúc đầu rót nhanh, về cuối giảm tốc độ rót Khi đã rót đầy khuôn, đợi một lúc để mức KL
lỏng tụt xuống rồi lại rót bổ sung
Khi đã rót xong, xúc cát đổ vào mặt đậu rót,
đậu ngót
Khi bề mặt đậu ngót vừa đông cứng, dùng que sắt hơ nóng chọc thủng lớp vỏ rắn
Khí ở khuôn và ruột thoát ra nhiều, cần lướt que gạt xỉ đã nóng đỏ qua đậu hơi, khe hở ở mặt ráp khuôn để đốt cháy nó
PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
46
9. PHÁ DỠ KHUÔN, RUỘT 9.1. Phá dỡ khuôn
Chờ nguội: - Sau khi rót khuôn, phải chờ một thời gian để vật đúc nguội đến một nhiệt độ nhất định mới được phá dỡ khuôn
- Phá khuôn quá sớm: vật đúc dễ biến
dạng, nứt, biến trắng (gang xám)
- Phá khuôn quá muộn: ứ đọng khuôn trên
nền xưởng; vật đúc co nhiều, dễ nứt
PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
47
Nhiệt độ phá dỡ khuôn
Nhiệt độ, 0C
Vật đúc bằng gang xám
Thành mỏng 400
Thành trung bình 500
PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
48
Thành dày 600
Thời gian phá khuôn (tính từ lúc rót xong)
15-20 phút Vật đúc 2-3 giờ
250-500kg Vật đúc dƣới 10kg
30-40 phút Vật đúc 6-8 giờ
Vật đúc 10-30kg
1 giờ 12-16 giờ
Vật đúc 30-100kg
500- 2000kg Vật đúc 2000- 5000kg
1,5 giờ
PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
49
Vật đúc 100-250kg
Phá dỡ khuôn Phá khuôn dùng đòn rung: - Dùng cho sản xuất nhỏ - Móc khuôn lên đòn; cho khí nén vào xi lanh rung làm sụp HHLK & vật đúc ra ngoài hòm
Sàn rung phá khuôn: - Dùng cho sản xuất lớn - Có thể dùng khí nén hoặc lực lệch tâm để
tạo dao động rung
PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
50
Phá khuôn dạng rung
PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
51
9.2. Phá ruột
Sản xuất nhỏ: cạo, đục tay, đục bằng khí
nén
Sản xuất lớn: thiết bị phá ruột kiểu rung
khí nén, thủy lực
PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
52
10. LÀM SẠCH VẬT ĐÚC 10.1. Cắt bỏ HTR, đậu ngót
Sản xuất nhỏ, vật đúc nhỏ bằng gang: đập
bằng búa
Vật đúc vừa và lớn bằng gang: dùng cưa,
máy ép
Vật đúc bằng thép: dùng máy hàn, ngọn
lửa gas-ôxy
PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
53
10.2. Làm sạch cát & màng oxit trên bề mặt vật đúc
Dùng thùng quay: - Dùng cho vật đúc cỡ nhỏ - Cho vật đúc & những mẩu gang vụn vào
đầy khoảng 70% thể tích tang
- Cho tang quay 30-60 phút với tốc độ 20-
30 vòng/phút
- Ồn
PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
54
Thiết bị bắn bi (Dạng mâm xoay)
PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
55
Thiết bị bắn bi (Dạng băng tải vô tận)
PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
56
