Giáo trình công nghệ đúc (Phần 2)

Gi¸o tr×nh: c«ng nghÖ ®óc

Ch−¬ng 5

HÖ thèng rãt

5.1. Kh¸i niÖm chung

HÖ thèng rãt lµ hÖ thèng dÉn kim lo¹i láng tõ thïng rãt vµo khu«n. Sù bè trÝ hÖ

thèng rãt quyÕt ®Þnh chÊt l−îng vËt ®óc vµ gi¶m ®−îc sù hao phÝ kim lo¹i vµo hÖ thèng

rãt. Hao phÝ do hÖ thèng rãt g©y nªn ®¹t ®Õn 30%. C¸c bé phËn chÝnh cña hÖ thèng rãt thÓ

hiÖn trªn h×nh vÏ:

1

Yªu cÇu ®èi víi hÖ thèng rãt:

- Toµn bé lßng khu«n ph¶i ®−îc ®iÒn ®Çy kim lo¹i.

- Dßng kim lo¹i ch¶y ph¶i ®Òu, c©n, kh«ng va ®Ëp.

- HÖ thèng rãt ph¶i ch¾c kh«ng bÞ vì.

2

3

4

Chó ý:

H.5.1. HÖ thèng rãt

1- PhÔu rãt; 2- èng rãt

3- R·nh läc xÜ; 4- R·nh dÉn

- Kh«ng nªn ®Æt m¸ng dÉn n»m d−íi èng rãt v×

nh− thÕ xØ dÔ ®i vµo trong khu«n.

- Kh«ng nªn ®Æt m¸ng dÉn n»m ë mÐp tËn cïng cña r·nh läc xØ v× kim lo¹i dÔ b¾n

tung toÐ lµm háng khu«n vµ xØ dÔ vµo khu«n.

- Kh«ng nªn ®Æt m¸ng dÉn n»m trªn r·nh läc xØ v× nh− thÕ r·nh läc xØ sÏ mÊt t¸c

dông läc xØ.

5.2. c¸c bé phËn cña hÖ thèng rãt

5.2.1. Cèc rãt

Cèc rãt cã 3 t¸c dông chñ yÕu lµ giö xØ vµ t¹p chÊt kh«ng cho ch¶y vµo èng rãt;

®ãn kim lo¹i tõ thïng chøa rãt vµo khu«n, lµm gi¶m lùc xung kÝch cña dßng kim lo¹i

láng, khèng chÕ tèc ®é cña kim lo¹i ch¶y vµo khu«n. Cã c¸c lo¹i cèc rãt sau:

a/ Cèc rãt h×nh phÔu (H.5.2a)

§©y lµ lo¹i cèc rãt ®¬n gi¶n, dÔ chÕ t¹o khi lµm khu«n, nh−ng v× thÓ tÝch nhá lµm

cho dßng kim lo¹i bÞ xo¸y, dÓ cuén khÝ vµ xØ vµo èng rãt. Lo¹i nµy chØ chØ dïng cho vËt

®óc cì nhá, yªu cÇu chÊt l−îng kh«ng cao.

b/ Cèc rãt h×nh chËu (H.5.2b)

Cèc rãt h×nh chËu lµ lo¹i cã mét bªn s©u, mét bªn n«ng; khi rãt kim lo¹i vµo phÇn

lâm s©u, dßng xo¸y sinh ra n»m xa lç èng rãt. Lo¹i cèc rãt nµy cã kh¶ n¨ng läc xØ vµ t¹p

chÊt tèt song chÕ t¹o khã. Lo¹i nµy cã c¸c cèc rãt sau:

24

Tr−êng ®¹i häc b¸ch khoa - 2006

Gi¸o tr×nh: c«ng nghÖ ®óc

Cèc rãt cã m¸ng läc (H.5.2c): Läc xØ nhê vµo bé phËn l−íi läc b»ng hçn hîp lµm

khu«n. §Ó b¶o ®¶m ng¨n chÆn xØ khái ®i vµo khu«n, tr−íc khi rãt ng−êi ta ®Ëy mµng läc

b»ng 1 tÊm s¾t t©y.

Sau khi ®æ ®Çy kim lo¹i vµo cèc rãt, c¸c lo¹i xØ vµ t¹p chÊt næi lªn trªn. TÊm s¾t

t©y bÞ ch¶y, kim lo¹i láng phÝa d−íi ch¶y qua mµng läc vµo khu«n

®

a/

d/

b/

c/

H.5.2. C¸c lo¹i cèc rãt th−êng dïng

Cèc rãt cã mµng ng¨n (H.5.2d): Lo¹i nµy cã mµng ng¨n nªn xØ vµ t¹p chÊt phi

kim nhÑ næi lªn trªn bÞ mµng ng¨n c¶n l¹i, kim lo¹i s¹ch qua kÏ hë ë d−íi ch¶y vµo

khu«n.

Cèc rãt cã nót ®Ëy (H.5.2®): Lo¹i nµy tr−íc khi rãt kim lo¹i láng th× ®Ëy lç b»ng 1

c¸i nót lµm b»ng vËt liÖu chÞu nãng, xØ nhÑ næi lªn trªn, më nót kim lo¹i s¹ch ë d−íi ch¶y

vµo khu«n. Ngoµi ra cßn cã cèc rãt ly t©m, cèc rãt nhiÒu ng¨n.

5.2.2. èng rãt

èng rãt dïng ®Ó dÉn kim lo¹i tõ phÔu ®Õn r·nh läc xØ, èng rãt cã t¸c dông lín ®Õn

tèc ®é ch¶y cña kim lo¹i láng vµo khu«n ®óc, ¸p lùc cña kim lo¹i lªn thµnh khu«n ®óc

phô thuéc vµo chiÒu cao èng rãt.

Nãi chung chiÒu cao cña èng rãt cao h¬n mÆt cao nhÊt cña vËt ®óc trong lßng

khu«n mét kho¶ng 100÷200 mm.

èng rãt th−êng lµ h×nh trô trßn c«n 3⁰trªn to d−íi nhá (H.5.3a) lo¹i nµy dÓ lµm

khu«n l¹i b¶o ®¶m dßng kim lo¹i ch¶y ®Òu vµo r·nh läc xØ. NÕu èng rãt cao qu¸ ph¶i lµm

èng rãt nhiÒu bËc (H.5.3b) hoÆc èng rãt h×nh r¾n (H.5.3c) ®Ó gi¶m tèc ®é vµ lùc xung

kÝch cña dßng kim lo¹i 2 lo¹i nµy dïng khi ®óc nh«m.

a

b

c

H.5.3. C¸c lo¹i èng rãt

5.2.3. R·nh läc xØ

25

Tr−êng ®¹i häc b¸ch khoa - 2006

Gi¸o tr×nh: c«ng nghÖ ®óc

R·nh läc xØ th−êng ®−îc bè trÝ n»m ngang, dïng ®Ó chÆn xØ ®i vµo khu«n. Bao giê

nã còng ®−îc bè trÝ trªn r·nh dÉn, nh»m tù cho xØ nhÑ næi lªn trªn vµ ë l¹i trong r·nh läc

xØ, cßn kim lo¹i s¹ch theo r·nh dÉn vµo khu«n.

R·nh läc xØ th−êng dïng cã tiÕt diÖn h×nh thang (H.5.4a) Ýt mÊt nhiÖt vµ dÓ næi xØ,

®«i khi dïng lo¹i cã tiÕt diÖn h×nh tam gi¸c vµ b¸n trßn.

Khi ®óc nh÷ng chi tiÕt quan träng ng−êi ta cßn dïng c¸c lo¹i r·nh läc xØ kh¸c sau

®©y:

- R·nh läc xỉ cã mµng läc hoÆc mµng ng¨n (H.5.4b): Lo¹i nµy hay dïng khi lµm

khu«n trªn m¸y v× phÔu rãt ®¬n gi¶n, dïng ®óc nh÷ng vËt ®óc nhá, trung b×nh b»ng gang

vµ kim lo¹i mµu.

- R·nh läc xØ gÊp khóc vµ nhiÒu bËc (H.5.4c): Kim lo¹i láng lÇn l−ît ch¶y qua c¸c

bËc cña r·nh läc xØ nhiÒu bËc råi vµo r·nh dÉn. R·nh läc xØ nµy gi¶m vËn tèc ch¶y cña

kim lo¹i nªn khu«n kh«ng bÞ vì vµ xØ dÔ næi nh−ng kÕt cÊu cña nã phøc t¹p, khã chÕ t¹o

vµ hao phÝ nhiÒu kim lo¹i, nªn khi lµm khu«n b»ng tay kh«ng dïng lo¹i nµy.

c/

a/

b/

H.5.4. C¸c lo¹i r·nh läc xØ

5.2.4. R·nh dÉn

R·nh dÉn dïng ®Ó dÉn kim lo¹i láng tõ r·nh läc xØ vµo lßng khu«n. NhiÖm vô cña

r·nh dÉn lµ khèng chÕ tèc ®é vµ h−íng cña dßng kim lo¹i ch¶y vµo khu«n. H×nh d¸ng, vÞ

trÝ vµ sè l−îng cña r·nh dÉn cã ¶nh h−ëng rÊt lín ®Õn chÊt l−îng vËt ®óc.

TiÕt diÖn ngang cña r·nh dÉn th−êng lµ h×nh thang dÑt ngoµi ra cßn cã h×nh tam

gi¸c, h×nh b¸n nguyÖt. ¦u ®iÓm cña r·nh dÉn h×nh thang dÑt lµ: dÔ næi xØ, dÔ c¾t r·nh dÉn

khái vËt ®óc, gi¶m khuynh h−íng t¹o thµnh xèp co ë chç dÉn kim lo¹i vµo lßng khu«n.

ChiÒu dµi vµ sè l−îng r·nh dÉn phô thuéc vµo khèi l−îng, chiÒu dµy thµnh vµ ®é phøc t¹p

vÒ h×nh d¸ng cña vËt ®óc.

VÞ trÝ ®Æt r·nh dÉn cã ¶nh h−ëng lín ®Õn chÊt l−îng vËt ®óc, ng−êi nhËn thÊy r»ng:

khi ®óc hîp kim cã ®é co nhá míi dïng kiÓu dÉn vµo phÇn máng nhÊt cña vËt ®óc (®óc

gang x¸m). Khi ®óc vËt ®óc cã thµnh dµy ®Òu vµ co nhiÒu, th−êng dÉn kim lo¹i vµo chç

dµy ®Ó vËt ®óc ®«ng ®Æc theo mét h−íng nhÊt ®Þnh (®óc thÐp). Khi ®óc nh÷ng vËt ®óc cã

thµnh dµy, máng kh¸c nhau ph¶i c¨n cø vµo yªu cÇu kÕt tinh cña vËt ®óc ®Ó quyÕt ®Þnh vÞ

trÝ dÉn kim lo¹i cho phï hîp. Ngoµi r·nh dÉn th¼ng tiªu chuÈn, ng−êi ta cßn dïng c¸c lo¹i

r·nh dÉn sau:

a/ R·nh dÉn nhiÒu tÇng (H.5.5a)

26

Tr−êng ®¹i häc b¸ch khoa - 2006

Gi¸o tr×nh: c«ng nghÖ ®óc

Lo¹i nµy cã −u ®iÓm lµ kim lo¹i ®iÒn ®Çy khu«n cïng mét lóc vµ vËt ®óc nguéi

®Òu trong khu«n, thÝch øng khi ®óc c¸c vËt ®óc cao vµ to.

b/ R·nh dÉn cã khe máng (H.5.5b)

Lo¹i nµy võa cã t¸c dông dÉn kim lo¹i võa cã t¸c dông bæ sung kim lo¹i cho vËt

®óc. Do ®ã ®¶m b¶o kim lo¹i ®iÒn ®Çy, vËt ®óc nguéi ®Òu vµ chÆn xØ tèt (do cã r·nh läc xØ

®øng). Lo¹i nµy sö dông khi ®óc vËt ®óc b»ng hîp kim nhÑ (nh«m, magiª) cã thµnh máng

vµ ®−îc bè trÝ ë thµnh dµy cña vËt ®óc.

a

b

c

d

H.5.5. C¸c lo¹i r·nh dÉn

c/ R·nh dÉn kiÓu m−a r¬i (H.5.5c)

Kim lo¹i láng tõ r·nh läc xØ vßng qua nhiÒu r·nh dÉn ®øng “r¬i” vµo lßng khu«n.

Lo¹i nµy ®iÒn ®Çy kim lo¹i ®ång thêi cïng mét lóc nªn ®¶m b¶o nguéi ®Òu kim lo¹i mÞn

chÆt h¬n. Lo¹i nµy th−êng dïng khi ®óc vËt ®óc b»ng gang hoÆc hîp kim ®ång lín vµ

cao.

d/ R·nh dÉn kiÓu xif«ng (H.5.5d)

R·nh dÉn kiÓu nµy dÉn kim lo¹i láng vµo lßng khu«n b»ng c¸ch d©ng tõ d−íi lªn

trªn. Lo¹i r·nh dÉn nµy ®¶m b¶o kim lo¹i ch¶y ªm, tõ tõ kh«ng ph¸ háng khu«n. Th−êng

dïng khi ®óc nh÷ng vËt ®óc cì lín.

5.3. Chän chç dÉn kim lo¹i vµo khu«n

Chän chç dÉn kim lo¹i vµo khu«n hîp lý b¶o ®¶m ®−îc sù ®iÒn ®Çy lßng khu«n

®Òu ®Æn, tr¸nh ®−îc nh÷ng øng suÊt bªn trong vµ rç co t¹o ra trong vËt ®óc. Muèn vËy,

cÇn theo quy t¾c sau:

- §èi víi vËt ®óc cã khèi l−îng m < 1,5 tÊn vµ chiÒu dµi l ≤ 3m th× nªn dÉn kim

lo¹i theo 1 phÝa. §èi víi lo¹i lín h¬n nªn dÉn vµo bé phËn gi÷a cña vËt ®óc. §èi víi c¸c

vËt ®óc phøc t¹p cã chiÒu dµi l > 2m nªn dÉn kim lo¹i theo 2 phÝa b»ng c¸c hÖ thèng rãt

riªng biÖt.

- Khi ®óc gang nhiÒu gratit, chiÒu dµy kh«ng kh¸c nhau l¾m nªn dÉn kim lo¹i vµo

chç máng nhÊt nh»m b¶o ®¶m tèc ®é nguéi ë c¸c chç cña vËt ®óc ®ång ®Òu.

27

Tr−êng ®¹i häc b¸ch khoa - 2006

Gi¸o tr×nh: c«ng nghÖ ®óc

- §óc gang Ýt c¸c bon cã nhiÒu chç dµy nªn dÉn kim lo¹i vµo chç dµy lµm vËt ®óc

nguéi l¹nh tõ tiÕt diÖn bÐ nhÊt ®Õn lín nhÊt, do ®ã khö ®−îc øng suÊt bªn trong vËt ®óc.

- VËt ®óc trßn xoay, cÇn bè trÝ r·nh dÉn tiÕp tuyÕn víi thµnh khu«n, ®ång thêi cÇn

b¶o ®¶m dßng kim lo¹i xoay trßn theo 1 h−íng.

- Cã thÓ dÉn kim lo¹i vµo khu«n tõ trªn xuèng (khi vËt ®óc thÊp, ®óc trong 1 hßm

khu«n...); tõ gi÷a vµo (khi ®óc vËt trung b×nh, ®óc trong 2 hoÆc nhiÒu hßm khu«n); tõ

d−íi lªn (®óc vËt quan träng, cao, kim lo¹i mµu...).

5.4. TÝnh hÖ thèng rãt

5.4.1.TÝnh tæng tiÕt diÖn r·nh dÉn

Khèi l−îng kim lo¹i ch¶y qua c¸c r·nh dÉn b»ng khèi l−îng vËt ®óc (kÓ c¶ hÖ

thèng rãt, ®Ëu ngãt):

ΣF_rd.v.t.γ = G

Víi: ΣF_rd: tæng thiÕt diÖn r·nh dÉn (cm²).

v : vËn tèc kim lo¹i ch¶y qua hÖ thèng rãt (cm/ s).

t : thêi gian kim lo¹i ch¶y qua hÖ thèng rãt (s).

γ : khèi l−îng riªng cña kim lo¹i (g/ cm²).

G : khèi l−îng vËt ®óc (kÓ c¶ ®Ëu ngãt, hÖ thèng rãt).

G

Ta cã :

F =

( cm²)

∑

rd

v.t.γ

Theo ph−¬ng tr×nh BÐcnuli trong thuû ®éng häc th×:

v = β 2 gH _p

Trong ®ã: β - hÖ sè c¶n thuû lùc phô thuéc vµo kim lo¹i vËt ®óc, ®é phøc t¹p cña

vËt ®óc, hÖ thèng rãt th−êng lÊy b»ng 0,3 ÷ 0,8.

g - gia tèc träng tr−êng;

Hp : chiÒu cao trung b×nh tÝnh to¸n cña ¸p suÊt (cm).

G

Tõ ®ã:

F =

∑

rd

β 2gH_p.t.γ

§èi víi gang (γ = 6,8 g / cm²) ⇒ 2g.γ = 310 v× vËy

G

F =

.

∑

rd

310.β.t. H_p

Nh− vËy, cÇn thiÕt tÝnh Hp vµ t.

a/ TÝnh Hp: ChiÒu cao tÝnh to¸n cña cét ¸p suÊt ®−îc tÝnh theo c«ng thøc:

P²

H_p= H −

2C

28

Tr−êng ®¹i häc b¸ch khoa - 2006

Gi¸o tr×nh: c«ng nghÖ ®óc

h - chiÒu cao cña èng rãt tõ chç dÉn kim lo¹i ®Õn mÆt tho¸ng (cm)

C - chiÒu cao cña vËt ®óc (cm)

P - chiÒu cao vËt ®óc tÝnh tõ chç dÉn kim lo¹i vµo khu«n trë lªn (cm).

Tuú theo sù bè trÝ hÖ thèng rãt trong khu«n mµ ta cã c«ng thøc tÝnh Hp cô thÓ sau:

C

- Khi r·nh dÉn ë mÆt ph©n khu«n (H.5.6a) th× P = , ta cã : H_p= H −

.

2

8

- Khi rãt tõ trªn xuèng (H.5.6b) th× P = 0, ta cã : H_p= H.

P

C

- Khi rãt tõ d−íi lªn (H.5.6c) th× P = C, ta cã : H_p= H − = H − .

2

H

P

H

C

H

P

C

c

b

a

H.5.6. S¬ ®å tÝnh to¸n cét ¸p suÊt

b/ TÝnh thêi gian kim lo¹i láng ch¶y qua r·nh dÉn t

Thêi gian kim lo¹i ch¶y qua r·nh dÉn ®−îc tÝnh theo c«ng thøc kinh nghiÖm sau:

- §èi víi vËt ®óc b»ng gang vµ thÐp cã thµnh máng, khèi l−îng m < 450kg.

t = K G(s)

K : hÖ sè phô thuéc chiÒu dµy cña thµnh vËt ®óc:

ChiÒu dµy thµnh (mm)

K

2,5 ÷ 3,5

3,5 ÷ 8

1,85

8 ÷ 15

2,2

1,63

- §èi víi vËt ®óc lín chÕ t¹o b»ng gang

t = K 2PG

P : h»ng sè cã gi¸ trÞ kh«ng ®æi = 0,62; K : hÖ sè ®iÒu chØnh

ChiÒu dµy thµnh (mm)

K

10

11 ÷ 20

21 ÷ 40

> 40

1,7

1,0

1,3

1,5

5.4.2. TÝnh tiÕt diÖn cña c¸c bé phËn cßn l¹i cña hÖ thèng rãt

DiÖn tÝch tiÕt diÖn c¸c bé phËn cßn l¹i ®−îc x¸c ®Þnh theo tû lÖ:

- §èi víi vËt ®óc b»ng thÐp: ∑F_rd: F_rLX: F_«r= 1: 1,1: 1,2.

- VËt ®óc b»ng gang x¸m vµ hîp kim ®ång: ∑F_rd: F_rLX: F_«r= 1: 1,2: 1,4.

29

Tr−êng ®¹i häc b¸ch khoa - 2006

Gi¸o tr×nh: c«ng nghÖ ®óc

- VËt ®óc b»ng hîp kim nh«m: ∑ F_rd: F_rLX: F_«r= 1: 1,6: 0,9.

Sau khi tÝnh to¸n tiÕt diÖn c¸c bé phËn cÇn chän c¸c kÝch th−íc theo tiªu chuÈn:

4F

- §−êng kÝnh cña èng rãt phÇn d−íi d_D®−îc tÝnh: d_D=

.

π

- §−êng kÝnh cña èng rãt ë gÇn cèc rãt d_r®−îc lÊy lín h¬n d_D: 10÷15%.

5.5. §Ëu ngãt, ®Ëu h¬i

5.5.1. §Ëu h¬i

§Ëu h¬i dïng ®Ó tho¸t khÝ trong lßng khu«n ra ngoµi, ®«i khi

dïng ®Ó bæ sung kim lo¹i cho vËt ®óc.

Cã 2 lo¹i ®Ëu h¬i: ®Ëu h¬i b¸o hiÖu vµ ®Ëu h¬i bæ sung chóng

th−êng ®−îc ®Æt ë vÞ trÝ cao nhÊt cña vËt ®óc.

§Ëu h¬i th−êng cã d¹ng h×nh trô c«n 3-5⁰trªn to d−íi nhá,

hoÆc cã tiÕt diÖn h×nh ch÷ nhËt.

5.5.2. §Ëu ngãt

Dïng ®Ó bæ sung kim lo¹i cho vËt ®óc khi ®«ng ®Æc. Th−êng

dïng khi ®óc gang tr¾ng, gang bÒn cao, thÐp, hîp kim mµu, gang

x¸m thµnh dµy. §Ëu ngãt ph¶i ®−îc ®Æt vµo chç thµnh vËt ®óc tËp

trung nhiÒu kim lo¹i v× ë ®ã kim lo¹i ®«ng ®Æc chËm nhÊt vµ co rót

nhiÒu nhÊt. Cã c¸c lo¹i:

a/ §Ëu ngãt hë

§Ëu ngãt hë lµ ®Ëu ngãt th«ng víi khÝ trêi, ¸p lùc do träng l−îng cña gang vµ ¸p

suÊt kh«ng khÝ. Lo¹i nµy bæ sung kim lo¹i tèt, dÔ quan s¸t khi rãt. dÔ chÕ t¹o; song chiÒu

cao ®Ëu ngãt phô thuéc vµo chiÒu cao hßm khu«n, hao phÝ kim lo¹i, chÊt bÈn dÔ r¬i vµo

khu«n.

b/ §Ëu ngãt ngÇm

§©y lµ lo¹i ®Ëu ngãt kh«ng th«ng víi khÝ trêi mµ n»m trong khu«n ®óc ®Ó bæ sung

kim lo¹i cho vËt ®óc. Lo¹i nµy dïng khi kh«ng dïng lo¹i hë ®−îc. Lo¹i nµy cã −u ®iÓm lµ

kh«ng phô thuéc vµo chiÒu cao hßm khu«n, Ýt tèn kim lo¹i, s¹ch, song khã quan s¸t, bæ

sung kim lo¹i kÐm. Th−êng cã c¸c lo¹i ®Ëu ngãt ngÇm sau:

- §Ëu ngãt cã lâi dÇu: Lâi dÇu ®−îc nung nãng t¹o khÝ Ðp vµo kim lo¹i láng.

- §Ëu ngãt khÝ Ðp: §Æt bªn ®Ëu ngãt mét cèc kim lo¹i cã ®ùng CaCO₃. Khi nung

nãng CaCO₃ph©n huû t¹o khÝ CO₂bay ra Ðp kim lo¹i láng vµo khu«n.

- §Ëu ngãt cã khÝ nÐn ngoµi: §Æt 1 èng thæi trong khu«n, ®Õn ®Ëu ngãt vµ qua ®ã

thæi khÝ nÐn ®Ó g©y 1 ¸p lùc cho ®Ëu ngãt. Th−êng dïng 3 lo¹i trªn khi ®óc thÐp.

30

Tr−êng ®¹i häc b¸ch khoa - 2006

Gi¸o tr×nh: c«ng nghÖ ®óc

Ch−¬ng 6

SÊy, l¾p vµ rãt kim lo¹i vµo khu«n

6.1. SÊy khu«n vµ lâi

Môc ®Ých sÊy nh»m n©ng cao ®é bÒn, tÝnh th«ng khÝ vµ gi¶m bít kh¶ n¨ng t¹o khÝ

cña khu«n vµ lâi khi rãt kim lo¹i. SÊy chØ thùc hiÖn khi cÇn ®óc nh÷ng chi tiÕt yªu cÇu kü

thuËt cao, vËt ®óc lín vµ cao, cã h×nh d¹ng phøc t¹p, nhiÒu phÇn låi lâm, chÞu lùc lín.

HiÖn nay th−êng dïng khu«n t−¬i v× khái ph¶i sÊy vµ r¸p khu«n khÝt nhau h¬n.

6.1.1. Thùc chÊt cña qu¸ tr×nh sÊy

Thùc chÊt cña qu¸ tr×nh sÊy lµ dïng 1 nguån nhiÖt ®Ó lµm bèc h¬i n−íc trong

khu«n vµ lâi. Song song víi qu¸ tr×nh bèc h¬i n−íc cßn cã qu¸ tr×nh «xy ho¸ c¸c chÊt

dÝnh kÕt. Sù trao ®æi nhiÖt khi sÊy thùc hiÖn d−íi 3 h×nh thøc sau:

- SÊy tiÕp xóc: Cho bÒ mÆt khu«n tiÕp xóc víi bÒ mÆt nung nãng. C¸ch nµy sÊy

kh«ng ®Òu, sÊy ®−îc 1 líp máng, nªn khu«n sÊy xong ph¶i dïng ngay, Ýt dïng ®Ó sÊy lâi.

- SÊy ®èi l−u: Cho dßng khÝ nãng l−ít trªn bÒ mÆt vËt liÖu Èm, n−íc trªn bÒ mÆt

khu«n bèc h¬i, sau ®ã ®é Èm ë nh÷ng líp phÝa trong sÏ khuyÕt t¸n ra ngoµi vµ bèc h¬i.

Ph−¬ng ph¸p nµy t¹o ®−îc nhiÖt ®é cao, ®ång ®Òu, th−êng dïng sÊy khu«n vµ lâi ë c¸c

ph©n x−ëng ®óc.

- SÊy bøc x¹: Cho c¸c tia hång ngo¹i chiÕu vµo vËt liÖu Èm. Sù bøc x¹ ®Òu vµ thÊu

nhanh, dïng ®Ó sÊy khu«n vµ lâi trong s¶n xuÊt hµng lo¹t.

6.1.2. NhiÖt ®é vµ thêi gian sÊy

a/ NhiÖt ®« sÊy

NhiÖt ®é sÊy cao th× h¬i n−íc bèc cµng nhanh, tèc ®é sÊy cao, thêi gian sÊy gi¶m.

Nh−ng nhiÖt ®é cao qu¸ lµm cho h¬i n−íc bèc qu¸ m¹nh, cã mÆt ngoµi kh« nhanh cßn

phÝa trong Èm lµm cho hçn hîp co gi·n kh«ng ®Òu, dÔ sinh nøt nÎ. NhiÖt ®é sÊy thÊp qu¸

th× tèc ®é sÊy chËm, khu«n vµ lâi sÊy kh«ng kh« nªn dÔ sinh khuyÕt tËt ®óc.

Tuú thuéc vµo h×nh d¹ng, kÝch th−íc khu«n, lâi, tuú tõng lo¹i chÊt dÝnh kÕt trong

hçn hîp c¸t mµ quyÕt ®Þnh nhiÖt ®é sÊy cho thÝch hîp. Th−êng th× nhiÖt ®é sÊy lµ: T =

175 ÷ 450⁰C.

31

Tr−êng ®¹i häc b¸ch khoa - 2006

Gi¸o tr×nh: c«ng nghÖ ®óc

b/ Thêi gian sÊy: Thêi gian sÊy phô thuéc vµo nhiÖt ®é sÊy, tèc ®é chuyÓn ®éng

cña dßng khÝ trong lß sÊy, kÝch th−íc cña khu«n, lâi, ®é Èm ban ®Çu cña hçn hîp, chiÒu

dµy cña líp hçn hîp cÇn sÊy. Qu¸ tr×nh sÊy qua 3 giai ®o¹n:

T⁰C

I - Nung nãng khu«n lâi chËm vµ ®Òu.

II - Gi÷ nhiÖt ®é sÊy æn ®Þnh, Èm tõ phÝa trong dÇn

dÇn ra ngoµi, giai ®o¹n nµy kÐo dµi.

III

ChÕ ®é sÊy khu«n, lâi

II

I

III - Lµm nguéi khu«n vµ lâi tõ tõ ®Ó tr¸nh nøt nÎ

τ.giê

6.1.3. C¸c ph−¬ng ph¸p sÊy

a/ SÊy bÒ mÆt

Th−êng sau khi sÊy, ph¶i rãt ngay v× ®Ó l©u ®é Èm ë bªn trong l¹i truyÒn ra ngoµi.

Ph−¬ng ph¸p nµy dïng sÊy nh÷ng khu«n trung b×nh vµ lín. Cã c¸c c¸ch sÊy sau:

- §èt trùc tiÕp: Dïng r¬m kh«, cñi ®èt trùc tiÕp trªn bÒ mÆt khu«n. Cã nh−îc ®iÓm

sÊy kh«ng ®Òu, bÒ mÆt dÔ bÞ háng.

- Dïng chÊt s¬n cã thÊm khÝ ch¸y: S¬n 1 líp lªn bÒ mÆt khu«n råi ®èt ch¸y. SÊy

®−îc dµy 1 ÷ 2 mm.

- Dïng ngän löa cña khÝ ®èt lªn bÒ mÆt khu«n: SÊy ®−îc dµy 2 ÷ 3 mm.

- Dïng tia hång ngo¹i.

b/ SÊy toµn bé: Th−êng dïng sÊy trong lß buång, lß liªn tôc.

6.2. L¾p r¸p khu«n

§èi víi khu«n t−¬i lµm xong lµ l¾p r¸p ngay cßn khu«n kh« sau khi sÊy ph¶i söa

l¹i nh÷ng chç vì råi míi r¸p. Khi l¾p r¸p cÇn chó ý nh÷ng ®iÓm sau:

a/ KiÓm tra vÞ trÝ lâi trong khu«n

Sau khi ®Æt lâi vµo khu«n ng−êi ta dïng nh÷ng d−ìng (chÕ t¹o tõ gç theo bé mÉu)

®Ó kiÓm tra vÞ trÝ cña lâi trong khu«n, vÞ trÝ t−¬ng ®èi gi÷a lâi vµ khu«n, hÖ thèng tho¸t

khÝ, hÖ thèng rãt.

b/ Sö dông con m·

§Ó ®ì cho nh÷ng lâi lín, dµi vµ nhÊt lµ nh÷ng lâi cong x«n kh«ng bÞ biÕn d¹ng, xª

dÞch khi rãt kim lo¹i láng ta dïng nh÷ng c¸i ®ì gäi lµ con m· ®ì. §Ó tr¸nh cho lâi kh«ng

bÞ næi lªn khi rãt ta dïng nh÷ng con m· chèng. Nh÷ng con m· lµm b»ng thÐp khi ®óc

gang vµ thÐp, nh«m khi ®óc nh«m.

32

Tr−êng ®¹i häc b¸ch khoa - 2006

Gi¸o tr×nh: c«ng nghÖ ®óc

§Ó tr¸nh cho kim lo¹i ch¶y ra theo mÆt ph©n khu«n ng−êi ta quÐt 1 líp s¬n quanh

viÒn ë mÆt ph©n khu«n. Sau khi r¸p khu«n ®Ó tr¸nh cho kim lo¹i khái ch¶y ra ë mÆt trªn

cïng cña khu«n ng−êi ta ®¾p mét khung ®Êt sÐt dµy 2÷3 mm.

6.3.TÝnh lùc ®Ì khu«n

Sau khi l¾p khu«n, ta ph¶i dïng bul«ng kÑp chÆt hai nöa khu«n hoÆc ®Æt mét t¶i

träng ®Ì lªn khu«n trªn ®Ó tr¸nh cho kim läai láng kh«ng thÓ n©ng khu«n trªn lªn vµ trµn

theo mÆt ph©n khu«n ra ngoµi. Lùc ®Ì khu«n ph¶i lín h¬n lùc ®Èy AcsimÐt cña kim lo¹i

láng lªn khu«n. XÐt lùc ®Èy lªn mét tiÕt diÖn khu«n rÊt nhá n»m nghiªng víi mÆt ngang

mét gãc α vµ ë ®é s©u h so víi mÆt tho¸ng kim lo¹i láng. Lùc ®Èy t¸c dông vu«ng gãc víi

mÆt khu«n.

Theo ®Þnh luËt AcsimÐt: dP = h.γ .dF

n

dP_®= dP_n.cosα → dP_®= h.γ.dF.cosα

dF^/= dF.cosα → dP_®= h.γ.F^/

P_n

P_®

h

α

dF’

F

v

P = γ h.dF' = γ dv = γ .V

∫

0

d

0

Nh− vËy, lùc ®Èy lªn khu«n trªn: P_®= γ.V

V- ThÓ tÝch ®−îc giíi h¹n mÆt ®¸y lµ phÇn bÒ mÆt tiÕp xóc víi kim lo¹i láng (vËt

®óc) chiÒu cao tÝnh tõ mÆt ®ã ®Õn mÆt tho¸ng kim lo¹i ë cèc rãt. NÕu cã lâi th× lâi tiÕp

xóc víi kim lo¹i láng nªn còng chÞu 1 lùc ®Èy Acsimet, lùc nµy truyÒn qua gèi lâi vµ

truyÒn lªn khu«n trªn.

VËy tæng lùc ®Èy lªn khu«n trªn : P = P_®+ Q.P_L.

Lùc ®Ì khu«n : Q = ( P - G_KT).n .

ë ®©y: G_KT= G_{c¸t khu«n}+G_{hßm khu«n}

;

(G_{hßm khu«n gç}= 15% G_{c¸t khu«n}).

n- hÖ sè an toµn (khi va ®Ëp cña kim lo¹i).

NÕu kÑp b»ng bul«ng th× lùc t¸c dông lªn 1 bul«ng sÏ b»ng:

Q.1,25

P =

(N).

N

1,25 - hÖ sè tÝnh ®Õn sù ph©n bè kh«ng ®Òu cña t¶i träng;

§−êng kÝnh bul«ng : d = 0,04 P (cm).

33

Tr−êng ®¹i häc b¸ch khoa - 2006

Gi¸o tr×nh: c«ng nghÖ ®óc

6.3. Rãt kim lo¹i láng vµo khu«n

6.3.1. VÞ trÝ cña khu«n khi rãt

- Khi rãt th«ng th−êng ®Æt khu«n n»m ngang ®¬n gi¶n vµ sö dông nhiÒu nhÊt.

- VËt ®óc quan träng, thµnh máng vµ cã nhiÒu phÇn phøc t¹p nªn cho n»m nghiªng

®Ó t¨ng sù ®iÒn ®Çy, dÔ tho¸t khÝ, xÜ dÔ næi.

- S¬mi, xilanh, piston khi ®Æt ®øng ®Ó cho thµnh vËt ®óc ®−îc ch¾c, kh«ng bÞ rç

khÝ.

6.3.2. Thïng rãt

Thïng rãt cã vá ngoµi b»ng thÐp dµy 6÷8 mm, trong lµ 1 líp g¹ch chÞu löa dµy 20

mm cã h×nh trô, c«n. Thïng rãt cã nhiÒu cì:

- Thïng rãt b»ng tay mét ng−êi khiªng chøa ®−îc 10÷20kg; thïng rãt 2,3,4 ng−êi

khiªng chøa ®−îc 50÷100kg.

- Thïng rãt b»ng cÇn trôc chøa ®−îc 1÷1,5 tÊn. Th−êng rãt ë miÖng nÕu thïng rãt

nhá (ph¶i cã thanh g¹t ®Ó läc xØ). NÕu thïng lín th× rãt ë ®¸y.

Tr−íc khi rãt th−êng ®−îc sÊy nãng 300÷400⁰C ®Ó khö ®é Èm vµ kim lo¹i Ýt bÞ mÊt

nhiÖt.

6.3.3. NhiÖt ®é rãt

NÕu nhiÖt ®é rãt qu¸ lín th× sÏ ch¸y c¸t, t¨ng thÓ tÝch rç co, t¨ng øng suÊt nhiÖt vµ

co nªn dÓ sinh ra nøt nãng vµ nøt nguéi, thiªn tÝch nhiÒu. Gi÷ kÝn kim lo¹i láng ë thïng

rãt 1 thêi gian ®Ó h¹ bít nhiÖt ®é, lµm tho¸t khÝ vµ dÔ næi xØ tr−íc khi rãt kim lo¹i vµo

khu«n. NÕu nhiÖt ®é rãt thÊp th× sÏ thiÕu hôt, dÝnh khíp, do ®ã nhiÖt ®é rãt ®−îc quy ®Þnh

nh− sau:

§èi víi gang:

- NhiÖt ®é rãt cho vËt ®óc lín kh«ng quan träng: 1220 ÷ 1260⁰C

- NhiÖt ®é rãt cho vËt ®óc trung b×nh

: 1280 ÷ 1320⁰C

: 1320 ÷ 1360⁰C

- NhiÖt ®é rãt cho vËt ®óc cã thµnh máng

NhiÖt ®é gang ra lß lín h¬n nhiÖt ®é rãt 50⁰C

§èi víi thÐp: Tuú thuéc nhiÖt ®é ch¶y cña mçi lo¹i mµ quy ®Þnh nhiÖt ®é rãt.

Th−êng nhiÖt ®é thÐp ë trong lß lín h¬n nhiÖt ®é ch¶y 100⁰C. NhiÖt ®é thÐp ra lß kho¶ng

1.550 ÷ 1.600⁰C, nhiÖt ®é rãt kho¶ng1.500⁰C.

34

Tr−êng ®¹i häc b¸ch khoa - 2006

Gi¸o tr×nh: c«ng nghÖ ®óc

§èi víi hîp kim ®ång: 1040 ÷ 1170⁰C

§èi víi hîp kim nh«m: 700 ÷ 730⁰C

Ch−¬ng 7

Nguyªn lý chung khi thiÕt kÕ mét chi tiÕt ®óc

1. KÕt cÊu cña vËt ®óc

- CÇn tr¸nh c¸c bÒ mÆt lín ®Ó tr¸nh cong vªnh khi ®óc.

- CÇn tr¸nh thiÕt kÕ c¸c vËt ®óc cã chæ máng gÇn chæ dµy.

- §Æt ®Ëu ngãt sao cho kim lo¹i kÕt tinh tõ chæ xa dÇn ®Õn ®Ëu ngãt, ®Ó tr¸nh ræ co.

- Chän vÞ trÝ vËt ®óc khi rãt hîp lý ®Ó k. lo¹i ®iÒn ®Çy tèt, tæ chøc kim lo¹i mÞn chÆt.

- BÒ mÆt trªn cña vËt trªn cña vËt ®óc nªn tr¸nh n»m ngang ®Ó tho¸t khÝ vµ næi xÜ

tèt. §¶m b¶o lµm khu«n dÓ dµng.

2. §¶m b¶o h×nh d¸ng h×nh häc cña vËt ®óc ®óng yªu cÇu kü thuËt:

- §èi víi c¸c chi tiÕt máng vµ dµi dÓ bÞ cong khi ®óc, cÇn thiÕt kÕ mÉu cong ng−îc

víi h−íng cong cña vËt ®óc.

- §èi víi c¸c chi tiÕt máng mµ bÒ mÆt lín th−êng thªm g©n vµo khi thiÕt kÕ nh»m

t¨ng ®é cøng cña chi tiÕt ®óc.

3. §¶m b¶o tiÕt kiÖm kim lo¹i

- Cã thÓ dïng ph−¬ng ph¸p hµn, dËp nÕu cã thÓ ®−îc ®Ó gia c«ng chi tiÕt.

- Thay thÕ hîp kim cã ®é bÒn cao h¬n.

- Gi¶m thÓ tÝch kim lo¹i ë nh÷ng chæ kh«ng cÇn thiÕt.

4. §¶m b¶o ®é bãng bÒ mÆt vËt ®óc

- Khi lµm khu«n nªn nghiªng thµnh khu«n mét gãc < 3⁰.

5. Gi¶m khã kh¨n cho qu¸ tr×nh ®óc

- VËt ®óc ®−îc thiÕt kÕ sao cho dÓ th¸o mÉu vµ hép lâi.

- Gi¶m sè l−îng lâi vµ khã kh¨n khi gia c«ng c¬ khÝ.

- Gi¶m khã kh¨n khi l¾p r¸p khu«n; dÓ ph¸ khu«n lâi vµ lµm s¹ch vËt ®óc.

6- Gi¶m khã kh¨n cho c¸c b−íc gia c«ng tiÕp theo

- KÕt cÊu cña vËt ®óc kh«ng ®−îc c¶n trë sù chuyÓn ®éng cña dao khi c¾t gät.

- T¹o ®iÒu kiÖn cho qu¸ tr×nh khoan ®−îc dÓ dµng; dÓ l¾p ghÐp.

35

Tr−êng ®¹i häc b¸ch khoa - 2006

Gi¸o tr×nh: c«ng nghÖ ®óc

7. khi thiÕt kÕ chi tiÕt ®óc cÇn tÝnh ®Õn kh¶ n¨ng lµm viÖc cña nã.

8. Qu¸ tr×nh lµm khu«n dÓ dµng

- DÓ rót mÉu, tr¸nh viÖc lµm lâi.

- MÆt ph©n khu«n nªn lµ mÆt ph¼ng, tr¸nh mÆt cong, mÆt bËc vµ nhiÒu mÆt ph©n

khu«n.

- Trong ®iÒu kiÖn cho phÐp, tËp trung phÇn quan träng cña vËt ®óc vµo mét hßm

khu«n d−íi ®Ó lo¹i bá sù xª dÞch.

- Nh÷ng bÒ mÆt lín, bÒ mÆt gia c«ng c¬ khÝ kh«ng nªn ®Ó ë phÝa trªn ®Ó tr¸nh bÞ rç

khÝ vµ rç xØ.

9. §¶m b¶o tÝnh ®óc tèt nhÊt

§¶m b¶o chiÒu dµy chi tiÕt tèi thiÖu khi ®óc ®Ó ®¶m b¶o ®é bÒn, kh¶ n¨ng ®iÒn ®Çy

tèt nhÊt. H−íng kÕt tinh tõ d−íi lªn, tõ xa ®Õn gÇn ®Ëu ngãt ®Ó khÝ vµ xØ chuyÓn vµo ®Ëu

ngãt.

ch−¬ng 8

TÝnh ®óc cña hîp kim

8.1-TÝnh ch¶y lo·ng

TÝnh ch¶y lo·ng lµ møc ®é ch¶y lo·ng hay sÖt cña hîp kim ®óc, nã quyÕt ®Þnh kh¶

n¨ng ®iÒn ®Çy khu«n vµ nhËn ®−îc vËt ®óc râ nÐt. Cã c¸c yÕu tè ¶nh h−ëng ®Õn tÝnh ch¶y

lo·ng cña hîp kim ®óc:

- NhiÖt ®é: T⁰t¨ng lªn (ë T⁰nhÊt ®Þnh) th× tÝnh ch¶y lo·ng t¨ng.

- CÊu t¹o hîp kim: Gang x¸m cã tÝnh ch¶y lo·ng cao nhÊt.

- T¹p chÊt: lµm t¨ng ®é sÖt thuû lùc.

- ¶nh h−ëng cña khu«n, thµnh phÇn ho¸ häc vµ h×nh thøc rãt kim lo¹i vµo khu«n.

8.2-TÝnh thiªn tÝch

Lµ sù kh«ng ®ång nhÊt vÒ thµnh phÇn ho¸ häc trong tõng phÇn cña vËt ®óc. Cã 2

lo¹i thiªn tÝch:

Thiªn tÝch vïng: Lµ sù kh«ng ®ång nhÊt vÒ thµnh phÇn ho¸ häc trong tõng vïng

cña vËt ®óc. Nguyªn nh©n lµ do tû träng c¸c nguyªn tè trong hîp kim kh¸c nhau vµ trong

tõng phÇn phÇn cña vËt ®óc cã sù chªnh lÖch ¸p suÊt.

Thiªn tÝch trong néi bé h¹t kim lo¹i: do c¸c nguyªn nh©n sau:

- Sù kÕt tinh cña c¸c nguyªn tè hîp kim kh«ng cïng mét lóc.

- Ngay trong h¹t kim lo¹i còng lÉn xÜ vµ t¹p chÊt.

- Do sù thÈm thÊu gi÷a c¸c phÇn tö trong hîp kim kh«ng triÖt ®Ó.

8.3-TÝnh co: TÝnh co lµ hiÖn t−îng gi¶m thÓ tÝch vµ chiÒu dµi cña hîp kim khi T⁰gi¶m

xuèng. Cã 2 lo¹i:

36

Tr−êng ®¹i häc b¸ch khoa - 2006

Gi¸o tr×nh: c«ng nghÖ ®óc

- Lâm co: Lµ nh÷ng læ rçng h×nh nãn h×nh thµnh ë trªn bÒ mÆt vËt ®óc. Nguyªn

nh©n lµ do líp ngoµi ®«ng ®Æc tr−íc líp trong. khÝ, n−íc trong kim lo¹i tho¸t ra ngoµi.

- Ræ co: Lµ nh÷ng læ rçng nhá n»m bªn trong vËt ®óc, n»m däc trôc thái ®óc vµ

n»m d−íi lâm co.

8.4-TÝnh hoµ tan khÝ : TÝnh hßa tan khÝ lµ sù hoµ tan c¸c khÝ: O₂, H₂, N₂, C_O, CO₂, CH₄

vµo kim lo¹i láng g©y nªn rç khÝ.

ch−¬ng 9

§óc gang x¸m

Gang cã nhiÒu lo¹i, nh− gang tr¾ng, gang dÎo, gang biÕn tÝnh, gang cÇu, song

trong kü thuËt ®óc ng−êi ta chñ yÕu sö dông gang x¸m.

9.1. Kh¸I niÖm vÒ gang x¸m

a/ ký hiÖu: Gx. vÝ dô: Gx_15-28

b/ Thµnh phÇn ho¸ häc: 2,5÷3,5% C; 0,8÷3% Si; 0,6÷1,3% Mn; 0,2÷1% P;

<0,12%S. Trong ®ã C ë tr¹ng th¸i tù do gäi lµ grafÝt.

c/ TÝnh ®óc cña gang x¸m:

- TÝnh ch¶y lo·ng: V× cã C cao nªn gang x¸m cã tÝnh ch¶y lo·ng cao.

- §é co: §é co cña gang x¸m thÊp (1%).

- TÝnh hoµ tan khÝ: C¸c khÝ hoµ tan trong gang x¸m: O₂; N₂; H₂vµ h¬i n−íc.

- TÝnh thiªn tÝch: L−îng chøa C; P; S vµ chiÒu dµy thµnh vËt ®óc lín th× thiªn tÝch

cµng nhiÒu.

9.2. NÊu ch¶y gang x¸m

9.2.1. VËt liÖu nÊu vµ mÎ liÖu

Khi nÊu gang x¸m ph¶i dïng nh÷ng nguyªn nhiªn liÖu sau: nguyªn liÖu: kim lo¹i;

nhiªn liÖu ®Ó cung cÊp nhiÖt; trî dung ®Ó t¹o xØ; trong s¶n xuÊt ®óc gäi lµ vËt liÖu nÊu.

Muèn nÊu ra lo¹i gang cã thµnh phÇn ho¸ häc ®óng yªu cÇu, cã nhiÖt ®é cao, vËn

hµnh lß dÔ dµng cÇn ph¶i tÝnh to¸n phèi liÖu cho mét mÎ nÊu gäi lµ mÎ liÖu.

a/ Nguyªn liÖu (khèi l−îng kim lo¹i) : Nguyªn liÖu dïng trong mét mÎ liÖu:

- Gang ®óc (thái gang chÕ t¹o ë lß cao): 30 ÷ 50%

- Gang vôn (c¸c lo¹i gang phÕ liÖu) : 20 ÷ 30%

- VËt liÖu vÒ lß (phÕ liÖu tõ lß ®óc)

- ThÐp vôn

: 30 ÷ 35%

: 0 ÷ 10%

37

Tr−êng ®¹i häc b¸ch khoa - 2006

Gi¸o tr×nh: c«ng nghÖ ®óc

- Fer« hîp kim (FeSi; FeMn...)

VËt liÖu tr−íc khi ®−a vµo lß ph¶i ®−îc lÊy theo mét tû lÖ nhÊt ®Þnh; ph¶i lµm s¹ch

gØ vµ c¸c chÊt bÈn.

: 1 ÷ 2%

b/ Nhiªn liÖu

Than lãt lß vµ than mÎ trong lß ®óc ph¶i chÞu t¸c dông cña c¶ cét liÖu rÊt nÆng nªn

than ph¶i cã ®é bÒn c¬ häc vµ bÒn nhiÖt cao. Kh¶ n¨ng ph¶n øng cña than gäi lµ ho¹t tÝnh.

Than dïng tèt cho lß ®óc lµ than cã ho¹t tÝnh thÊp v× dÓ ch¸y hoµn toµn (t¹o thµnh CO₂

nhiÒu vµ CO Ýt), t¹o ra nhiÒu nhiÖt l−îng, gang láng cã nhiÖt ®é cao; ®é Èm vµ l−îng l−u

huúnh trong than cµng Ýt cµng tèt. HiÖn nay th−êng dïng c¸c lo¹i than ®óc sau:

- Than cèc: (10÷16)% khèi l−îng kim lo¹i/ MÎ liÖu.

- Than gÇy (than ®¸ cã møc ®é c¸c bon ho¸ cao): ë n−íc ta th−êng dïng than gÇy

§«ng triÒu, M¹o khª, tr−íc khi sö dông cÇn nhiÖt luyÖn: nung chËm than gÇy trong lß

thiÕu kh«ng khÝ ë 900÷1000⁰C trong 14 giê sau ®ã lµm nguéi chËm trong vßng 6÷8 giê.

Sau khi nhiÖt luyªn than gÇy cã Ýt l−u huúnh h¬n cã kh¶ n¨ng ph¶n øng thÊp vµ cã ®é bÒn

cao. Trong thùc tÕ th−êng dïng: 20 ÷ 22% khèi l−îng kim lo¹i/ MÎ liÖu.

- Than ®¸: Ýt dïng v× nhiÖt trÞ thÊp, ®é bÒn c¬ häc kh«ng cao.

c/ ChÊt trî dung

Dïng ®Ó lµm lo·ng xØ vµ khö t¹p chÊt. Th−êng dïng ®¸ v«i (4÷5% khèi l−îng kim

lo¹i/MÎ liÖu); ®¸ huúnh th¹ch (chøa CaF₂): (<8% khèi l−îng kim lo¹i/MÎ liÖu) hoÆc xØ lß

M¸ctanh cã thµnh phÇn: 25% SiO₂, 40% (CaO+MnO), 20% (FeO+MnO).

9.2.2. Lß nÊu gang

Th−êng dïng lß ®øng, lß châ, lß ®iÖn. Nh−ng chñ yÕu lµ dïng lß ®øng vµ lß châ.

Lß ®øng ®−îc sö dông réng r·i v× cÊu t¹o ®¬n gi¶n, tiªu hao nhiªn liÖu Ýt, vèn ®Çu t− thÊp,

dÓ thao t¸c, c«ng suÊt cao (500÷25.000 kG gang láng/ giê). Song nhiÖt ®é gang ra lß

kh«ng cao (1450⁰C), thµnh phÇn ho¸ häc cña gang kh«ng æn ®Þnh. C¸c gang hîp kim cÇn

chÊt l−îng cao th−êng ®−îc nÊu b»ng lß ®iÖn hoÆc lß nåi.

a/ Lß ®øng nÊu gang

CÊu t¹o lß ®øng: Lµ lµ lo¹i lß ®øng, h×nh trô gåm c¸c bé phËn chñ yÕu lµ: bé phËn

èng khãi cã thiÕt bÞ dËp löa, lß tiÒn vµ ®−êng dÉn gang v.v..

din¸t hoÆc lµ g¹ch nung giµ). Bé phËn tiÕp liÖu ®−a than cèc (5) vµ kim lo¹i (6) vµo lß qua

cöa tiÕp liÖu. Lß cã 1,2 hoÆc 3 hµng læ m¾t giã ®−îc cÊp giã tõ qu¹t giã (19) qua èng giã

(9) n»m trªn nåi lß. Tªn ®Ønh èng khãi (10) lµ thiÕt bÞ dËp löa (11).

38

Tr−êng ®¹i häc b¸ch khoa - 2006

Gi¸o tr×nh: c«ng nghÖ ®óc

PhÇn nåi lß lµ phÇn kh«ng gian tõ ®¸y lß (12) tíi èng giã (9). §¸y lß ®−îc phñ mét

líp vËt liÖu chÞu löa ®· nÖn chÆt. XØ ®−îc th¸o ra ngoµi b»ng miÖng (18). Toµn bé lß ®−îc

g¸ trªn 3 trô ®ì b»ng thÐp.

H.9.1. S¬ ®å cÊu t¹o cña lß ®øng nÊu gang

KÝch th−íc lß:

- §−êng kÝnh trong cña lß: D =

Q. L.K

4,71. L₁

(m).

39

Tr−êng ®¹i häc b¸ch khoa - 2006

Gi¸o tr×nh: c«ng nghÖ ®óc

Trong ®ã: Q c«ng suÊt lß (6 ÷ 8 tÊn/giê);

L- Sè m³giã dïng cho 1 kg nhiªn liÖu (6,5÷6,8 m³/kg);

L₁- Sè m³giã dïng cho 1m²tiÕt diÖn lß trong 1 phót.

K - Tû lÖ than trong “mÏ liÖu” (%)

- ChiÒu cao lß: lß cì nhá: H_o= (3÷5)D m; lß cì lín: H_o= (2,5÷4)D (m).

H_n= 500÷700 mm.

∑ F_gio

1

4

1

- HÖ thèng m¾t giã: Tû lÖ m¾t giã

=

÷ ; ®é dèc cña m¾t giã: m¾t giã chÝnh

F

9

lo

cã ®é dèc 10÷15⁰, m¾t giã phô cã ®é dèc 15÷30⁰; lß th−êng cã 3 hµng m¾t giã c¸ch nhau

200 mm, hµng m¾t giã chÝnh chiÕm 75% F_giã.

Qu¸ tr×nh nÊu: Sau mçi lÇn nÊu ph¶i s÷a lß: s÷a t−êng lß, lç ra gang, ra xØ, ®¾p

®¸y lß råi chÊt cñi ®èt ®Ó sÊy lß trong 2÷4 giê, khi cñi to ch¸y, ®æ dÇn than lãt xuèng cho

®Õn khi cao h¬n m¾t giã chÝnh 1,2÷1,5 m. Sau ®ã chÊt vËt liÖu vµo theo tõng “mÏ liÖu”

mét theo thø tù: kim lo¹i (thÐp vôn, gang thái, gang vôn vµ fªr«) - nhiªn liÖu - chÊt trë

dung cø lÆp ®i lÆp l¹i nh− thÕ cho ®Õn ®Çy lß. Chê 20÷40 phót cho vËt liÖu nãng råi thæi

giã vµo.

Thùc chÊt cña qu¸ tr×nh nÊu: Qu¸ tr×nh «xy ho¸ nhiªn liÖu vµ t¹p chÊt ®Ó ph¸t nhiÖt

vµ qu¸ tr×nh trao ®æi nhiÖt gi÷a khÝ nãng vµ vËt liÖu nÊu.

b/ Lß châ nÊu gang

HiÖn nay c¸c x−ëng ®óc nhá ®Òu dïng lß châ ®Ó nÊu gang. ¦u ®iÓm c¬ b¶n lµ cÊu

tróc rÊt ®¬n gi¶n dÔ chÕ t¹o, vèn ®Çu t− rÊt Ýt. Nhiªn liÖu dÔ kiÕm, chØ cÇn than cì nhá 20-

30 mm, cã thÓ nÊu b»ng nhiÒu lo¹i than ®¸. Song lß châ cã n¨ng suÊt thÊp vµ thµnh phÇn

ho¸ häc cña gang kh«ng æn ®Þnh. Lß châ chØ phï hîp cho c¸c x−ëng ®óc nhá, mÆt hµng

®óc cì nhá (<60 kG), ®iÒu kiÖn c¬ khÝ ho¸ thÊp.

nghiªng lß

ra gang

H

Hép giã

M¾t giã

D

Lç xØ

Lç ra gang

H.9.2. S¬ ®å lß châ nÊu gang

40

Tr−êng ®¹i häc b¸ch khoa - 2006

Gi¸o tr×nh: c«ng nghÖ ®óc

Lß cã c¸c th«ng sè kü thuËt sau:

- §−êng kÝnh trong cña lß: 400÷500 mm.

- ChiÒu cao cña lß: H/D = 2÷3 lµ hîp lý.

- M¾t giã: giã vµo lß 110÷120 m³/m².phót lµ ®−îc.

- Träng l−îng mÎ liÖu < 60 kG; tû lÖ than/gang kho¶ng 20÷30%.

ch−¬ng10

§óc kim lo¹i mµu

10.1. §Æc ®iÓm vµ c«ng nghÖ ®óc ®ång

10.1.1. §Æc ®iÓm

- Hîp kim ®ång cã nhiÖt ®é ch¶y thÊp (1073⁰c), tÝnh ch¶y lo·ng cao cã thÓ ®óc

®−îc nh÷ng vËt ®óc phøc t¹p, râ nÐt. Hçn hîp lµm khu«n, lâi nhá mÞn, cÇn s¬n bét grafit

®Ó chèng ch¸y c¸t.

cã chung mét hÖ thèng rãt, ®óc ®−îc c¸c vËt máng.

- V× cã ®é co lín nªn ®Ëu ngãt ph¶i lín vµ ®Æt ë nh÷ng chæ tËp trung kim lo¹i.

- §ång dÓ bÞ «xy ho¸, ®ång thanh dÓ bÞ thiªn tÝch nªn dßng kim lo¹i rãt vµo khu«n

ph¶i thÊp vµ nhanh, ch¶y ªm vµ liªn tôc nªn èng rãt th−êng h×nh r¾n, nhiÒu tÇng.

10.1.2. C«ng nghÖ ®óc ®ång

a/ VËt liÖu nÊu

- VËt liÖu chÝnh: Gåm ®ång ®á kü thuËt, ®ång thanh vµ ®ång thau, håi liÖu.

- Hîp kim phô: Hîp kim ®ång + 1 nguyªn tè kim lo¹i kh¸c (50%Cu + 50%Al hoÆc

80%Cu + 20%Mn)

- ChÊt khö «xy: Dïng ®Ó hoµn nguyªn «xyt kim lo¹i trong hîp kim (90%Cu +

10%P) v×: 5Cu₂0 + 2P = 10Cu + P₂0₅; P₂0₅t¹o thµnh xØ næi lªn.

- ChÊt trë dung: Dïng ®Ó chèng hiÖn t−îng hót khÝ vµ ®Ó kim lo¹i láng khái bÞ «xy

ho¸ ®ång thêi ®Ó t¸ch t¹p chÊt ra thµnh xØ. Th−êng dïng: Than cñi hoÆc thuû tinh láng,

th¹ch cao, muèi ¨n.v.v...

b/ Lß nÊu ®ång

Th−êng dïng lß nåi, lß ngän löa, lß hå quang vµ lß c¶m øng. ë n−íc ta hiÖn nay

41

Tr−êng ®¹i häc b¸ch khoa - 2006

Gi¸o tr×nh: c«ng nghÖ ®óc

lo¹i láng vµ cã ®é bÒn kh«ng cao nªn ph¶i thËn träng khi vËn chuyÓn. Tr−íc khi nÊu ph¶i

sÊy nåi b»ng cñi sau ®ã cho thªm than ®Ó t¨ng dÇn lªn 600⁰C míi chÊt liÖu.

NÊu ®ång ®á: SÊy lß ®Õn 900÷1000⁰C, chÊt mét líp than cñi vµo ®¸y nåi vµ phñ

mét líp than cñi lªn trªn. TiÕp tôc nung cho ®Õn khi Cu nãng ch¶y. Sau khi Cu nãng

ch¶y, cho dÇn Cu + P vµo ®Ó khö «xy.

Khö xong rãt lÊy mÉu, ®Ó nguéi ®em bÎ mÉu. NÕu mÉu bÞ nøt chøng tá trong ®ång

vÉn cßn «xy nªn tiÕp tôc khö hÕt «xy råi míi rãt.

N¾p lß

NÊu ®ång thanh thiÕc: SÊy lß

600÷700⁰c råi chÊt liÖu theo thø tù:

Líp c¸ch nhiÖt

§Çu tiªn chÊt ®ång thái nguyªn chÊt,

nÊu cho ch¶y hÕt råi cho ®ång côc

vµo. Sau khi ®ång nãng ch¶y lËp tøc

cho than cñi kh« lªn bÒ mÆt ®Ó b¶o vÖ

cho ®ång kh«ng bÞ «xy ho¸. Tèt nhÊt

lµ dïng chÊt trî dung láng (41÷47%

SiO₂+ 25÷32% MnO + 10÷15%

Na₂O₃+ 11÷14% Al₂O₃).

Khãi

G¹ch chÞu löa

Nhiªn liÖu

Nåi lß

Kh«ng khÝ

H.10.1. NÊu ®ång b»ng lß nåi nhiªn liÖu mazót

Khi kim lo¹i ®¹t ®Õn nhiÖt ®é 1200⁰C, cho hîp kim Cu+P vµo ®Ó khö «xy. Sau ®ã

khuÊy ®Òu ®Ó t¸ch xØ ra khái kim lo¹i.

Hîp kim phô tr−íc khi cho vµo lß ph¶i ®−îc sÊy nãng 110 - 150⁰C, KÏm vµ thiÕc

®−îc bã thµnh khèi. Khi nhiÖt ®é hîp kim ®¹t ®Õn 1160 - 1200⁰C th× cho kÏm vµ thiÕc

vµo, ®Õn nhiÖt ®é 1250 - 1280⁰C, gi÷ nhiÖt kho¶ng 5 - 10 phót råi lÊy mÉu thö.

NÊu ®ång thanh nh«m: Nguyªn liÖu nÊu nh− nÊu ®ång thanh thiÕc, cßn cã thªm

Mangan kim lo¹i, s¾t mÒm, nh«m, hîp kim phô, håi liÖu, chÊt khö «xy.

§Çu tiªn chÊt ®ång thái vµ s¾t vµo lß, phñ than cñi vµ chÊt trë dung cã chøa 90%

thuû tinh vôn vµ 10% tr−êng th¹ch. Khi nhiÖt ®é ®¹t 1200⁰C, cho Cu-P vµo ®Ó khö «xy,

sau ®ã cho hîp kim phô Cu-Mn hoÆc Mn nguyªn chÊt vµo vµ hîp kim Cu-Al cho vµo sau

cïng. Khi nhiÖt ®é ®¹t 1200 - 1250⁰C th× ®−a rãt.

NÊu ®ång thau silic: VËt liÖu nÊu gåm: ®ång thau silic ®· chÕ t¹o s½n, håi liÖu,

phoi ®ång thau ®· c« thµnh thái, kÏm vµ silic tinh thÓ.

C¸ch chuÈn bÞ còng nh− thø tù chÊt liÖu vµo lß nh− nÊu ®ång thanh thiÕc nh−ng

kÏm dÓ bèc h¬i nªn phÕ liÖu cã chøa kÏm vµ c¸c chÊt dÓ ch¸y ®Ó sau cïng. NhiÖt ®é rãt

cña hîp kim kho¶ng 980 - 1080⁰C, nhiÖt ®é rãt mÉu thö 1000 - 1020⁰C.

10.2. §Æc ®iÓm vµ c«ng nghÖ ®óc nh«m

42

Tr−êng ®¹i häc b¸ch khoa - 2006

Gi¸o tr×nh: c«ng nghÖ ®óc

10.2.1. §Æc ®iÓm

- Th−êng ®óc trong khu«n c¸t vµ trong khu«n kim lo¹i.

- Nh«m co nhiÒu nªn hçn hîp lµm khu«n ph¶i cã tÝnh lón tèt, ®é bÒn cao, t¨ng chÊt

dÝnh vµ chÊt phô.

- Nh«m cã tinh ch¶y lo·ng cao nªn cã thÓ ®óc ®−îc c¸c vËt ®óc cã thµnh máng tíi

2,5 mm vµ phøc t¹p.

- Nh«m dÓ hoµ tan khÝ nªn èng rãt dïng lo¹i h×nh r¾n, bËc.

- §Ëu h¬i, ®Ëu ngãt lín ®Õn 250% khèi l−îng vËt ®óc.

- Kh«ng nªn dì khu«n sím qu¸ v× nguéi nhanh ngoµi kh«ng khÝ dÓ bÞ nøt.

10.2.2. C«ng nghÖ ®óc kim lo¹i

a/ Nguyªn vËt liÖu: Gåm 40÷60% vËt liÖu cò vµ 60÷40% kim lo¹i nguyªn chÊt.

- Kim lo¹i nguyªn chÊt th−êng dïng: 90%Al + 10%Mn; 50%Al + 50%Cu; 85%Al

+ 15%Si.

- ChÊt trë dung: ®Ó ngõa sù «xy ho¸ vµ t¹o xØ. Th−êng dïng: 44%KCl + 56%MnCl₂

hoÆc 50%NaCl + 35%KCl + 15%Na₃AlFe₆. Nh÷ng chÊt nµy ph¸ huû «xyt nh«m ®Ó t¹o

xØ.

b/ Lß nÊu nh«m: Lß nÊu nh«m th−êng dïng:

Lß nåi, lß ®iÖn trë hoÆc lß c¶m øng.

c/ Qu¸ tr×nh nÊu:

Qu¸ tr×nh nÊu nh«m khã kh¨n do sù «xy ho¸

m¹nh liÖt vµ sù b¶o hoµ khÝ khi nung trªn 800⁰C.

Nªn th−êng nÊu d−íi líp chÊt trë dung, tinh luyÖn

H.10.2. Lß ®iÖn trë nÊu nh«m

b»ng khÝ hoÆc muèi råi biÕn tÝnh.

- NÊu d−íi líp chÊt trë dung: ChÊt 1/3 “mÏ liÖu” vµo lß, trªn phñ mét líp chÊt trë

dung råi tiÕn hµnh nÊu ch¶y. PhÇn “mÏ liÖu” cßn l¹i sÊy nãng ®Õn 100÷120⁰C (tho¸t hÕt

n−íc) råi cho vµo kim lo¹i láng trong lß.

§Ó tæ chøc ®Òu mÞn ta cho vµo mét sè chÊt biÕn tÝnh. KhuÊy ®Òu råi thö mÉu, nÕu

mÉu nguéi mµ cßn sñi bät th× ph¶i tiÕp tôc khö «xy.

- Tinh luyÖn b»ng khÝ: NÊu ch¶y 1/3 mÏ liÖu råi cho hîp kim phô vµ phÇn cßn l¹i

cña mÏ liÖu vµo lß. KhuÊy ®Òu råi thæi khÝ clo (hoÆc N₂) vµo kim lo¹i láng, kho¶ng 5÷15

phót ®Ó tinh luyÖn:

3Cl₂+ 2Al = 2AlCl₃↑ + Q

Cl₂+ H₂= 2HCl↑ + Q

AlCl₃vµ HCl bay lªn t¹o thµnh sù s«i mang theo c¸c t¹p chÊt (Al₂O₃, SiO₂) vµ c¸c

khÝ kh¸c tho¸t ra ngoµi. sau ®ã còng lµm biÕn tÝnh, thö vµ rãt vµo khu«n.

43

Tr−êng ®¹i häc b¸ch khoa - 2006