Bài giảng Công nghệ đúc - Chương 3: Vật liệu và hỗn hợp làm khuôn cát

CHƢƠNG 3 VẬT LIỆU VÀ HỖN HỢP LÀM KHUÔN CÁT Từ khóa: Mold mixture, Mould mixture, Mold Sand, Binder …

PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ

1. MỞ ĐẦU

 Vật liệu làm khuôn (VLLK): những vật liệu

dùng chế tạo ra khuôn đúc; gồm 3 loại: vật

liệu cơ bản, chất dính, các chất phụ gia

 Hỗn hợp làm khuôn (HHLK): kết hợp 3 loại

VLLK trên theo tỉ lệ xác định

PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ

1. MỞ ĐẦU

 Vật liệu cơ bản: cát làm khuôn, đóng vai trò

chất chịu nhiệt, tạo độ bền tổng thể của khuôn

 Chất dính: có tác dụng liên kết các hạt cát lại

 tạo độ bền cho khuôn

 Chất phụ gia: những chất được sử dụng với

lượng nhỏ để bổ sung một số tính chất cho

HHLK

PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ

2. VAI TRÕ CỦA HHLK

lỏng và VĐ dần được hình thành  HHLK

Trong quá trình đúc, HHLK tiếp xúc với KL

tương tác nhiệt, nhiệt hóa, hóa lý, khí …

tham gia vào các quá trình phức tạp của các

chất của VĐ, cụ thể:

PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ

Những quá trình này tác động đến các tính

2. VAI TRÕ CỦA HHLK 1. Nếu HHLK chịu được nhiệt độ cao của KL lỏng

 ngăn ngừa cháy dính cát nhiệt

2. Nếu ở nhiệt độ cao, HHLK không phản ứng hóa học với KL lỏng, oxit KL, khí trong KL  ngăn ngừa cháy dính cát nhiệt hóa

3. Nếu HHLK có đủ độ xốp  bảo đảm thoát khí

 tránh các khuyết tật khí

4. HHLK là môi trường truyền nhiệt từ VĐ ra môi

trường bên ngoài  HHLK quyết định tốc độ nguội VĐ  cấu trúc HK đúc

PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ

3. NHỮNG TÍNH CHẤT CẦN CÓ CỦA HHLK 3.1. Tính dẻo

Để tạo hình dáng VĐ rõ nét, chính xác

Tính dẻo phụ thuộc:

- Tỉ lệ nước-sét, cát- sét (khuôn cát-sét)

- Sử dụng các chất dính đặc biệt

PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ

- Độ hạt của cát khuôn

3.2. Độ bền

HHLK phải đủ bền để không bị phá hủy

trong quá trình làm khuôn, vận chuyển, rót khuôn

Độ bền phụ thuộc: - Độ ẩm của HHLK (khuôn cát – sét) - Loại và hàm lượng chất dính - Độ đầm chặt khi làm khuôn - Độ hạt, thành phần độ hạt và hình dạng

PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ

hạt của cát làm khuôn

3.3. Độ chịu nhiệt

Khả năng làm việc ở nhiệt độ cao mà không bị thay đổi tính chất của HHLK

Độ chịu nhiệt phụ thuộc: - Loại cát làm khuôn - Bản chất và hàm lượng chất dính - Độ hạt và hình dạng hạt của cát làm

PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ

khuôn

3.4. Độ thông khí

Khả năng cho khí thoát ra ngoài qua

HHLK

Độ thông khí phụ thuộc: - Thành phần HHLK - Độ hạt, thành phần độ hạt và hình dạng

hạt của cát làm khuôn

PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ

- Độ đầm chặt khuôn

3.5. Tính lún

HHLK sẽ làm tăng tính lún)

PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ

Khả năng co bóp của HHLK  cho phép VĐ co dãn khi đông đặc  khuôn và vật đúc không bị nứt Tính lún phụ thuộc: - Loại chất dính - Hàm lượng chất dính - Các chất phụ gia (thí dụ: cho mùn cưa vào

4. CÁT LÀM KHUÔN 4.1. Mở đầu

Chiếm khoảng 80-98% khối lượng HHLK

Tên gọi chung của các vật liệu chịu nhiệt

PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ

dạng hạt có kích thước 0,016-2mm

4.1. Mở đầu

Các tính chất quan trọng nhất:

- Thành phần hóa học

- Nhiệt độ nóng chảy

- Kích thước và hình dạng hạt

- Độ dãn nở nhiệt

PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ

- Tỉ trọng chất đống

4.2. Cát thạch anh 4.2.1. Nguồn gốc

Là trầm tích của nham thạch, được tạo

thành do sự lắng đọng liên tiếp của các

sản phẩm khoáng chất

Nếu cát lẫn nhiều tạp chất hoặc thành

Khai thác mỏ bằng phương pháp lộ thiên

PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ

phần hạt không đều  phải làm giàu cát

4.2.2. Thành phần khoáng vật

 Thạch anh: là khoáng vật chính

- SiO2

- = 2,5-2,8 kg/dm3

- Tnc  1680 – 17130C

- Màu phụ thuộc các tạp chất: xám, vàng, đen …

- Khi nung nóng có chuyển biến thù hình kèm sự

thay đổi thể tích: 573, 870, 11700C

PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ

4.2.2. Thành phần khoáng vật

 Fenspat: - MeO.Al2O3.6SiO2 (Me: K,Na) -Tnc=1170-15500C  Mica: - K2O.3Al2O3.6SiO2.H2O - Tnc= 1150-14000C  Các oxit sắt: hematit (Fe2O3), manhetit

(FeO.Fe2O3), ilmenit (FeO.TiO2)

 Các hydroxit sắt

PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ

4.2.2. Thành phần khoáng vật

Các cacbonat: - Manhezit (MgCO3), CaCO3 … - Tnc= 500-9000C Các muối: NaCl, KCl … Sét  Cát cần có độ sạch cao về SiO2 để

PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ

đảm bảo độ chịu nhiệt

4.2.3. Thành phần độ hạt

Độ hạt và phân bố độ hạt của cát ảnh

- Cát hạt to: độ chịu nhiệt cao; dễ cháy dính cát cơ học; chất lượng bề mặt VĐ kém; độ thông khí của khuôn cao

- Cát quá mịn: bề mặt VĐ bóng hơn; độ thông khí

khuôn kém  VĐ dễ bị rỗ khí

- Cát có độ hạt tập trung: độ thông khí của

khuôn cao

- Cát có độ hạt phân tán: độ thông khí của

khuôn kém

PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ

hưởng đến chất lượng VĐ:

4.2.3. Thành phần độ hạt

Quy ƣớc: - Hạt có kích thước <22m: bùn - Hạt có kích thước trong khoảng 22m-

Thường dùng bộ rây tiêu chuẩn để đánh

3mm: cát

giá độ hạt của cát làm khuôn

kích thước (mm): 2,5; 1,6; 1,0; 0,63; 0,4; 0,315; 0,2; 0,16; 0,1; 0,063; 0,05; đáy

PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ

DIN: bộ rây tiêu chuẩn gồm 12 rây với

a.Phƣơng pháp xác định thành phần độ hạt (Xem TN CN đúc)

 Cho 50 (hoặc 100) gram cát đã loại bùn và

đã sấy lên rây trên cùng

 Rung máy 15 phút  Cân lượng cát trên mỗi rây  Tính toán tỉ lệ % cát trên mỗi rây  Nhóm cát cơ bản được xác định theo tổng lượng cát lớn nhất nằm trên 3 rây liên tiếp

 Kích thước rây giữa: độ hạt của cát

PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ

b. Ký hiệu cát

tập trung

khối lượng nhóm cát cơ bản ≥ 70%: cát

khối lượng nhóm cát cơ bản < 70%: cát

… (Về đọc trong Thí nghiệm công nghệ đúc)

PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ

phân tán

c. Sử dụng cát theo nhóm hạt cơ bản

Đúc thép: 02; 0315; 04

Đúc gang: 016; 02; 0315

PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ

Đúc kim loại màu: 01; 016; 02

4.2.4. Hình dạng hạt cát

tính góc cạnh và độ cầu của hạt

Hình dạng hạt cát được xác định dựa trên

Dùng kính hiển vi độ phóng đại thấp quan sát hạt cát rồi so sánh với bảng chuẩn Cát làm khuôn tốt có hạt cát tròn với mức

độ cầu tương đối trở lên

PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ

Cát hạt tròn cho tính chảy tốt, thông khí tốt, độ bền cao, cần lượng chất dính ít

Bảng chuẩn về hình dạng hạt cát

PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ

4.2.5. Nhƣợc điểm của cát thạch anh

1. Độ dãn nở nhiệt cao  sai lệch kích

thước vật đúc

dính cát nhiệt, nhất là khi đúc thép

2. Tính chịu nhiệt không cao  dễ cháy

kim (chứa nhiều Mn, Mg …)

PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ

3. Dễ tương tác nhiệt hóa với một số hợp

4.3. Cát Silicat Zircon (ZrSiO4) 4.3.1. Đặc điểm

Độ chịu nhiệt cao (Tnc=24000C); trơ với các oxit KL  hạn chế cháy dính cát

Tỉ trọng cao (4,7), độ dẫn nhiệt cao  VĐ nguội nhanh hơn so với khi dùng cát thạch anh

khuyết tật do dãn nở khuôn

PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ

Hệ số dãn nở nhiệt thấp  hạn chế các

4.3.2. Phạm vi sử dụng

Dùng làm VLLK hoặc cát mặt cho những VĐ

bằng HK có nhiệt độ nóng chảy cao

Được dùng với các chất dính đặc biệt để đúc

các VĐ yêu cầu cao về chất lượng

“Vật làm nguội” cho phần VĐ cần nguội nhanh

Đắt tiền  quan tâm tái sử dụng

PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ

4.4. Cát olivin (Mg2SiO4)

Độ dãn nở nhiệt khá thấp

Tnc= 1750-18300C

Hình dạng hạt khá góc cạnh  cần nhiều

chất dính

PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ

Dùng đúc thép Mn, HK màu

4.5. Cát Cromit (FeCr2O4)

Tnc= 1600-18500C Tỉ trọng cao (4,5), độ dẫn nhiệt cao  VĐ

nguội nhanh

Hệ số dãn nở nhiệt thấp  hạn chế các

khuyết tật do dãn nở khuôn

tính dẫn nhiệt cao

PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ

Dùng làm cát mặt trong đúc thép; yêu cầu

5. CHẤT DÍNH 5.1. Yêu cầu

 Dễ phân bố đều lên bề mặt hạt cát  thuận lợi cho

việc chuẩn bị HHLK, giảm lượng chất dính

 Độ bền riêng cao để giảm lượng chất dính

 Không tác dụng hóa học với cát và mẫu

 Sinh khí ít, hút ẩm thấp

 Giữ được tính chất trong thời gian dài, dễ bảo quản

 Ít ô nhiễm môi trường, ít độc hại; Rẻ tiền, dễ tìm

PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ

5.2. Phân loại

Theo nguồn gốc: có sẵn trong tự nhiên (sét), tổng hợp (nhựa, nước thủy tinh …)

Theo thành phần hóa học: - Vô cơ: sét, nước thủy tinh …Thường chịu được nhiệt độ cao nên thường dùng làm hỗn hợp cát mặt

nhiệt độ cao, dễ phân hủy  dễ phá khuôn và ruột

PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ

- Hữu cơ: nhựa, dextrin ...Không chịu được

5.2. Phân loại

nung, để nguội hoặc có chất hòa tan tác dụng sẽ khôi phục lại tính chất ban đầu - Không thuận nghịch: nhựa tổng hợp, nước thủy tinh …Khi bị nung sẽ xảy ra những biến đổi hóa học phức tạp, khi nguội không hồi phục những tính chất ban đầu

Theo đặc điểm đông rắn: - Thuận nghịch: sét, mật mía …Sau khi

PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ

- Trung gian: dextrin …

5.3. Sét làm khuôn 5.3.1. Khái niệm

Sét: tên gọi chung chỉ đất chứa các nhóm khoáng alumo-silicat ngậm nước có cấu trúc lớp với độ phân tán cao; khi trộn với nước có tính dẻo dính

Nguồn gốc: là sản phẩm phân hủy tự

nhiên của nham thạch có độ hạt <0,02mm

Sét là chất dính vô cơ, đông rắn thuận

PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ

nghịch

5.3.2. Các nhóm sét a. Nhóm caolinit

 Al2O3.2SiO2.2H2O:nhôm silicat ngậm nước  Tnc= 1750-17870C  Các chuyển biến khi nung: - 100-1400C: mất nước ẩm - 350-5820C: mất nước kết tinh - 5820C: chuyển thành meta caolinit (Al2O3.SiO2): mất

tính dính kết

- 900-10500C: meta caolinit bị phân hủy  Al2O3 và

SiO2 vô định hình

- 1200-12800C: Al2O3 và SiO2 tự do tạo thành khoáng

Al2O3.2SiO2

PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ

b. Nhóm mônmôrilônit

 Al2O3.4SiO2.H2O.nH2O  Trong MTT: một phần Al3+ có thể bị thay thế

bằng Mg2+; còn Si2+ thay bằng Al3+  các hạt sét mang điện tích

 Thành phần hóa học luôn thay đổi  Tnc= 1250-13000C  Các chuyển biến khi nung: - 100-1500C: mất nước ẩm - 500-7000C: mất nước kết tinh - 6000C: mất khả năng trương nở - 735-9000C: biến thành chất vô định hình

PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ

5.3.3. Sét dùng trong ngành đúc a. Sét bentonit

Thành phần khoáng chính: mônmôrilônit Thành phần hóa học:

Màu: trắng, vàng, xanh xám Trương nở mạnh trong nước, dính kết cao Khi chứa nhiều Ca2+: sét bentonit canxi Khi chứa nhiều Na+: sét bentonit natri

PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ

(Na,Ca)(Al,Mg)6(Si4O10)3(OH)6.nH2O

a. Sét bentonit

Khuôn cát-sét tươi dùng bentonit natri: độ bền nén tươi trung bình, độ bền nén khô cao: thường dùng cho đúc thép; khó phá khuôn

Khuôn cát-sét tươi dùng bentonit canxi: độ

PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ

bền nén tươi khá cao, độ bền nén khô thấp: VĐ dễ bị cháy dính cát, bọng cát … Sét bentonit canxi có thể chuyển thành sét bentonit natri bằng cách hoạt hóa sét bằng sô đa

b. Sét cao lanh

Màu: trắng, xám, vàng đỏ, màu gạch

Thành phần khoáng chính: caolinit

Khả năng trao đổi ion kém

Trương nở, dính kết kém hơn nhiều so với

sét bentonit. Hiện ít được sử dụng trong

PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ

công nghệ khuôn cát - sét

5.3.4. Cơ chế đóng rắn của sét

 Trộn sét với nước, do kích thước các hạt sét

nhỏ  tạo hệ keo sét-nước

 Cấu trúc keo sét-nƣớc: - Những hạt SiO2 ở giữa - Xung quanh: những hạt SiO2 được hydrat hóa

4- theo phản ứng:

tạo SiO4

4- + 4H+

SiO2 + H2O  H2SiO4  SiO4  Bề mặt keo không trung hòa điện tích  Trong những điều kiện thích hợp, các hạt keo

liên kết lại tạo thành gel

 Khi nung, gel mất nước sẽ đông rắn

PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ

5.3.5. Các tính chất công nghệ a. Độ hạt

Cùng loại sét, độ hạt càng mịn  sét càng

dẻo  khả năng dính kết càng cao

Chia làm 3 nhóm theo độ hạt:

- Hạt thô: 0.005-0,022mm

- Hạt mịn: 0,001-0,005mm

PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ

- Hạt rất mịn: <0,001mm

b. Độ trƣơng nở

Khả năng tăng thể tích sét khi hút nước

Độ trương nở càng lớn  sét càng dẻo 

Độ trương nở của sét bentonit cao hơn rất

khả năng dính kết càng cao

PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ

nhiều so với sét caolanh

5.3.6. Phân loại và ký hiệu sét

PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ

Xem “TN công nghệ đúc”

5.3.7. Đặc điểm và phạm vi sử dụng a. Ƣu điểm

Độ bền tươi khá

Có tính thuận nghịch

Không độc hại

PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ

Rẻ, dễ tìm

b. Nhƣợc điểm

Độ bền khô không cao

Độ bền còn lại cao

Tính in hình kém

Sinh nhiều bụi khi phá dỡ khuôn

PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ

Dễ sinh rỗ khí

c. Đặc điểm và phạm vi sử dụng

Sét là chất dính cần nước Tỉ lệ nước:sét thích hợp: - Bentonit: 1:1 - Caolanh: 1:2

Phạm vi sử dụng

PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ

Sét bentonit: ??? Sét caolanh: ???

5.4. Nƣớc thủy tinh (NTT) 5.4.1. Khái niệm

sunfat ở 1400-15000C

- Hòa tan trong nồi hấp thu được nước thủy

tinh có = 1,45-1,55

PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ

NTT là dung dịch nước của các silicat Công thức hóa học: R2O.mSiO2.nH2O R: Na, K, Li; trong sản xuất đúc: R: Na Chế tạo: - Nấu chảy cát thạch anh với xút hoặc natri

5.4.2. Mô đun M của NTT

Mô đun là tỉ số giữa số mol SiO2 và Na2O:

M= số mol SiO2 / số mol Na2O

PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ

M= 1,032 x %SiO2 / %Na2O

5.4.2. Mô đun M của NTT

Na2O.mSiO2 + nNaOH 

Để giảm M: cho NaOH vào NTT:

Để tăng M: dùng NH4Cl:

(1+ n/2)Na2O.mSiO2 + n/2 H2O

Na2O.mSiO2 + 2NH4Cl 

PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ

nSiO2 + 2NaCl +2NH3 +H2O

5.4.3. Phạm vi sử dụng

cho các công nghệ:

Được sử dụng rộng rãi trong sản xuất đúc

PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ

- Công nghệ cát-NTT-CO2 - Công nghệ cát-NTT chảy lỏng tự đông rắn - Công nghệ khuôn mẫu chảy … Thường dùng đúc gang, thép

5.5. Nhựa tổng hợp Nhựa là chất dính hữu cơ được tổng hợp

từ các sản phẩm hóa học của CN chế biến than đá, dầu mỏ, các nguyên liệu chứa xenlulo: tre, gỗ …

Chất dính đông rắn không thuận nghịch Bao gồm: phenol formaldehyt, urea

formaldehit, furan …

PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ

Sử dụng trang các công nghệ: khuôn vỏ mỏng bằng cát nhựa, công nghệ furan, công nghệ Alphaset …

6. CHẤT ĐÔNG RẮN Những chất tạo sự đông rắn cho chất dính Có thể là vô cơ, hữu cơ; có thể ở trạng thái

khí, lỏng, rắn

Được đưa vào trong quá trình chế tạo

NTT: Fe-Si, cement, xỉ lò, CO2 … Cement: nước Nhựa: khí SO2, các muối axit, các axit hữu

HHLK hoặc trong quá trình chế tạo khuôn

PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ

cơ và vô cơ

7. CHẤT PHỤ GIA

Là những chất cho vào HHLK để cải thiện

một số tính chất công nghệ của HHLK

PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ

Có thể ở trạng thái rắn hoặc lỏng

7.1. Phụ gia cho HHLK cát-sét

Chất phụ gia

Tăng bền

Dễ phá khuôn

Tăng co bóp

NTT

Lƣợng dùng, % 0,5-1,0

Dextrin

Mật mía

Mùn cưa

Bột than

PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ

7.2. Phụ gia cho HHLK cát-NTT

Chất phụ gia

Tăng bền

Dễ phá khuôn

Tăng co bóp

Lƣợng dùng, %

Sét

Xỉ luyện thép

Mật mía

Mùn cưa

Bô xít

PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ

8. HỖN HỢP LÀM KHUÔN 8.1. Phân loại 8.1.1. Theo công dụng

Hỗn hợp cát áo (cát mặt): nằm sát VĐ 

yêu cầu cao, đặc biệt là độ chịu nhiệt

dụng tăng bền cho khuôn. Yêu cầu cao về

Hỗn hợp cát đệm: nằm bên ngoài, có tác

PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ

độ thông khí

8.1.2. Theo chất dính

HHLK cát-sét HHLK cát-nước thủy tinh HHLK cát-nhựa …

8.1.3. Theo bản chất đông rắn

PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ

Hỗn hợp tươi Hỗn hợp đông rắn nóng Hỗn hợp đông rắn nguội

8.1.4. Theo trạng thái

Hỗn hợp rời rạc Hỗn hợp dẻo Hỗn hợp lỏng

8.1.5. Theo hợp kim đúc

PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ

Hỗn hợp đúc HK nhôm Hỗn hợp đúc gang Hỗn hợp đúc thép

8.2. Các tính chất của HHLK 8.2.1. Các tính chất cơ học a. Độ bền  Khả năng chống lại tác dụng của ngoại

lực

PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ

 Các loại độ bền: - Độ bền nén tươi, khô - Độ bền cắt tươi, khô - Độ bền uốn khô - Độ bền kéo khô

b. Độ bền bề mặt

Độ cứng: - Khả năng chống lại biến dạng bề mặt do tải trọng đặt lên. Xác định bằng cứng kế

trên bề mặt

PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ

- Độ cứng tươi: mũi đo: bi thép - Độ cứng khô: mũi đo: dao hình côn Độ chống rã: khả năng chống lại lực trượt

8.2.2. Các tính chất công nghệ

1. Tính tạo hình: khả năng tạo được hình dạng

nhất định dưới tác dụng của lực biến dạng

2. Tính chảy: khả năng điền đầy khuôn của hỗn

hợp. Độ chảy càng cao thì công đầm chặt

càng giảm

3. Tính chịu co bóp: khả năng giảm thể tích

của hỗn hợp khi bị nén

PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ

8.2.2. Các tính chất công nghệ

4. Tính dính bám: khả năng dính bám của

hỗn hợp vào mẫu

5. Tuổi xuân: khả năng giữ được tính chất

của hỗn hợp kể từ thời điểm chế tạo nó

PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ

6. Độ thông khí: khả năng cho khí đi qua

8.2.2. Các tính chất công nghệ

trường

7. Tính hút ẩm: khả năng hút ẩm từ môi

8. Độ sinh khí: khả năng sinh khí của hỗn

hợp trong một điều kiện nhất định

9. Tính phá dỡ: khả năng loại bỏ hỗn hợp

PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ

ra khỏi khuôn đúc, vật đúc

Ghi chú

nóng, độ bền, độ thông khí, tính in hình,

Các tính chất yêu cầu phải cao: độ chịu

bóp, tính chảy ..,

tính chịu co bóp, tính phá dỡ, tính chịu co

khí, tính hút ẩm, tính dính bám

PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ

 Các tính chất yêu cầu phải thấp: độ sinh

8.3. Các yếu tố ảnh hƣởng đến các tính chất của HHLK 8.3.1. Cát làm khuôn

Cát có c, ,  lớn  khả năng lấy nhiệt của

khuôn từ vật đúc cao

chịu nhiệt cao

- Cát có cỡ hạt tập trung: độ thông khí cao

PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ

Thành phần độ hạt, hình dạng hạt cát: - Cát hạt lớn  độ thông khí, độ chịu nhiệt cao - Cát hạt tròn: độ chảy, độ bền, độ thông khí, độ

8.3.2. Chất dính

Bản chất chất dính, hàm lượng chất dính

ảnh hưởng đến nhiều tính chất của HHLK

sinh khí tăng; độ chịu nhiệt, độ thông khí

Tăng hàm lượng chất dính  độ bền, độ

PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ

… giảm

8.3.3. Chất đông rắn

Chất đông rắn ảnh hưởng chủ yếu đến

tuổi xuân và độ bền của HHLK

Hàm lượng chất đông rắn tăng  tuổi

PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ

xuân của HHLK giảm

8.4. Quy trình chế tạo HHLK 8.4.1. Chuẩn bị vật liệu a. Chuẩn bị cát

Cát mới: nhà cung cấp đã tuyển và phân

PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ

loại độ hạt

a. Chuẩn bị cát

bằng từ

- Phƣơng pháp ƣớt: đập  sàng  phân li

bằng từ  rửa  phân cấp hạt

- Phƣơng pháp nhiệt: nung  đập  sàng

 phân li bằng từ

2 phương pháp đầu: HHLK cát-sét; Phương pháp nhiệt: các HHLK khác

PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ

Cát cũ: phải tái sinh: - Phƣơng pháp khô: đập  sàng  phân li

b. Chuẩn bị chất dính

Sét: nhà cung cấp đã xử lý và đóng bao

theo quy cách

NTT: điều chỉnh lại Modun và khối lượng

PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ

riêng cho phù hợp

8.4.2. Trộn HHLK

chế độ liên tục hoặc chu kỳ

Có thể sử dụng máy trộn làm việc theo

Hỗn hợp cát-dầu, cát nhựa: máy trộn cánh

Hỗn hợp cát-sét: máy trộn con lăn

PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ

Hỗn hợp cát-NTT: cả 2 loại máy

Máy trộn con lăn

Máy trộn con lăn theo chu

kỳ

Máy trộn con lăn liên tục 1 – Phễu; 2 – Thùng chứa; 3 –

Lưỡi cày; 4 – Con lăn

1 – Lưỡi cày; 2 – Con lăn

PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ

Máy trộn cánh từng mẻ

1-Nắp trên; 2-Vỏ máy; 3-Motor; 4-Hộp số; 5-Gờ làm vỡ HHLK bị

vón cục;

6 -Cánh khuấy; 7-Cửa tháo liệu

PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ

Máy trộn cánh liên tục

PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ

Quy trình trộn khô HHLK cát-sét

đều 2-5 phút

Cho cát mới + cát tái sinh vào máy, trộn

PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ

Cho tiếp sét vào, trộn 5-10 phút Cho nước vào, trộn 5-10 phút Cho phụ gia vào, trộn 2-5 phút Ủ HHLK đã trộn 8-12 giờ Đánh tơi HHLK

Quy trình trộn ƣớt HHLK cát-sét

Trộn sét + nước thành dạng huyền phù; ủ

6-12 giờ

Trộn khô cát mới và cát tái sinh 2-5 phút

Cho phụ gia vào, trộn 2-5 phút

PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ

Cho huyền phù sét vào, trộn 10-20 phút

Quy trình trộn HHLK cát-NTT cho công nghệ CO2

Trộn khô cát mới và cát tái sinh 2-5 phút

Cho tiếp sét vào, trộn 5-10 phút

Cho NTT vào, trộn 5-7 phút

PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ

Cho phụ gia vào, trộn 2-5 phút

Quy trình trộn HHLK cát-NTT cho HHLK tự đông rắn

Phƣơng pháp 2

Phƣơng pháp 1

- Trộn cát đã tái sinh + cát

- Trộn cát đã tái

mới

sinh + cát mới - Trộn ½ cát + NTT - Trộn ½ cát + chất

đông rắn

- Trộn cát + NTT - Trộn với phụ gia - Trộn với chất đông rắn

Phƣơng pháp 3

- Trộn chung tất cả với phụ gia

- Cát  chất đông rắn 

phụ gia  NTT

PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ

9. CHẤT SƠN KHUÔN 9.1.Tác dụng của chất sơn khuôn

1. Chống cháy dính cát

2. Tăng độ nhẵn bề mặt của vật đúc

3. Tăng bền bề mặt cho khuôn và ruột

PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ

4. Hợp kim hóa lớp bề mặt vật đúc

9.2. Phân loại

Theo dung môi: - Sơn nước: dung môi hòa tan là nước - Sơn không nước: dung môi hòa tan là

PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ

cồn, aceton … Theo công dụng: - Sơn cho đúc gang - Sơn cho đúc thép - Sơn cho đúc HK màu …

9.3.Thành phần chất sơn khuôn

PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ

1. Chất sơn 2. Chất dính 3. Chất ổn định 4. Dung môi 5. Các chất phụ gia

9.3.1. Chất sơn

Là vật liệu chịu lửa dạng bột

Là thành phần cơ bản và quyết định các

tính chất của sơn

Chất sơn vô cơ (thường là các oxit KL):

bột thạch anh, bột zircon, bột manhezit …

Chất sơn hữu cơ: bột than đá, than gỗ,

PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ

graphite … (thường dùng cho đúc gang)

9.3.2. Chất dính

Thường chiếm tỉ lệ nhỏ

Có tác dụng cho sơn dính bám bền lên bề

mặt khuôn

Yêu cầu: độ bền riêng cao, độ sinh khí

nhỏ, không bị rộp xốp khi sấy

Thường dùng: sét, NTT, mật mía, nước

PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ

bả giấy, dextrin …

9.3.3. Chất ổn định

Làm chậm tốc độ lắng của chất sơn do sự

dung dịch

tạo thành các hạt keo làm tăng độ nhớt

PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ

Sét bentonite, dextrin, keo cao su …

9.3.4. Dung môi

Dung môi nước: sơn khuôn xong phải sấy

Tạo môi trường cho hệ huyền phù-sơn

Dung môi không nước: không cần sấy:

khuôn

PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ

benzen, aceton, rượu công nghiệp …

9.3.5. Các chất phụ

 Tạo cho sơn có những tính chất đặc biệt 1. Nhóm 1: làm tăng khả năng tách lớp cháy cát hóa học khỏi vật đúc: NaCl, CaCl2, NH4Cl … 2. Nhóm 2: là những chất oxy hóa để chống cháy dính cát cơ học: hỗn hợp V2O5 + Na2SO4

3. Nhóm 3: làm tăng khả năng liên kết của sơn với bề mặt khuôn: KMnO4, H3PO4, K2Cr2O7 … 4. Nhóm 4: Nâng cao tính ổn định của sơn: mật

mía, nước bả giấy …

5. Nhóm 5: bảo quản các chất hữu cơ trong sơn:

formalin, axit xalixilic …

PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ

9.4. Quy trình chế tạo sơn

Nghiền mịn hạt sơn

Sấy khô chất sơn

Sàng chất sơn để đạt độ mịn cần thiết

PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ

Khuấy trong thùng khuấy

9.5. Sơn khuôn

sơn dính tốt

PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ

Sơn bằng chổi - Dùng chổi mềm - Chỉ sơn một chiều - Khó sơn đều Sơn nhúng: nhúng ruột vào thùng sơn Sơn phun: dùng thiết bị phun; đồng đều,