Bài giảng Công nghệ Đúc - Chương V: Đúc các hợp kim

CHƯƠNG V
ĐÚC CÁC HỢP KIM
•
V-1. Tính đúc của hợp kim
•
V-2. Đúc gang
•
V-3. Đúc kim loại màu
• V-4. Các phương pháp đúc đặc biệt
Bài giảng Công nghệ Đúc
V-1. Tính Đúc Của Hợp Kim
Tính đúc của hợp kim là khả năng
đúc dễ hay khó của hợp kim đó. Nó
được đánh giá bằng các chỉ tiêu cơ bản
sau đây:
1 - Tính chảy loảng
2 - Tính co của kim loại
3 - Tính hoà tan khí
4 - Tính thiên tích
1-Tính chảy loãng
Kim loại nào có độ chảy loãng càng cao thì
đúc càng dễ. Tính chảy loãng phụ thuộc chủ
yếu vào công nghệ khuôn, nhiệt độ quá nhiệt
khi rót và thành phần hóa học của kim loại.
Ví dụ đúc trong khuôn cát tính chảy loãng của
kim loại cao hơn so với đúc trong khuôn kim
loại do khuôn cát có tốc độ dẫn nhiệt thấp hơn.
Thành phần hóa học của kim loại và hợp kim
- Si, P là những nguyên tố làm tă
ng tính
chảy loãng của gang.

- Mn, S là những nguyên tố làm giảm
tính chảy loãng của gang.
2 -Tính co của kim loại

Tính co càng tăng tính đúc càng
kém. Vì đúc vật đúc ra dễ bị các
khuyết tật, lõm co, rỗ co.

Thành phần hỗn hợp của các
nguyên tố trong kim loại.

Nhiệt độ rót kim loại.
3 - Tính hoà tan khí
Kim loại khi đúc thường hoà tan khí O
2
, H
2
,
hơi H
2
O gây rỗ vật đúc, làm giảm cơ tính
4 - Tính thiên tích :(
không đồng nhất về thành
phần hỗn hợp, thường ở kim loại màu).Gang có
tính chảy loãng hơn thép rất nhiều do đó gang dễ
hơn thép.
V-2 . Đúc gang
Thành phần hỗn hợp của gang : Fe, C …
C = 2,14  4,0%
Si = 0,4  3,5%

Mn = 0,2  1,5%
P = 0.04  1,5%
S = 0,02  0,2%
Phân loại gang :

Gang xám : GX – VD : GX 15-32
Trong gang không có xêmentit tự do ,mà
chỉ có Graphit. Gang xám có tính đúc tốt dễ
gia công cơ khí.

Gang trắng : Cacbon trong gang này có
dạng liên kết hoá học xêmentit tự do vì vậy
gang này rất cứng và dòn.

Gang biến trắng : Bề mặt gang trắng bên trong lõi
là gang xám. Vùng tiếp giáp giữa hai tổ chức có tổ
chức của gang hoa râm.

Gang cầu : Graphit trong gang ở dạng hồng cầu
nhờ đưa vào chất biến tính đặc biệt vào gang lỏng khi
đúc. - VD : GC 60

Gang dẻo : Graphit ở dạng bông nên tính dẻo của
gang tăng lên .
Các nguyên tố thúc đẩy sự Graphit hóa : C, Si, P.
Các nguyên tố cản trở sự Graphit hóa : Mn, S,
Cr.
Các nguyên tố ảnh hưởng đến tính đúc của gang
- Thành phần hoá học.
- Nhiệt độ rót gang.

- Vật đúc thành càng mỏng  rót gang ở
nhiệt độ càng cao.
- Công nghệ khuôn.
- Tốc độ nguội.
- Thành phần vật liệu nấu gang.
Vật liệu kim loại

Thỏi gang (nấu lò cao), hồi liệu + chi tiết máy =
gang hư, ferô hợp kim ( Fe-Si, Fe-Mn).

Tính toán hợp lý, kích thước  đường kính trong
của lò.

Làm sạch Oxy hóa.

Lò đúc : lò đứng dùng nhiên liệu là than cốc.

Lò chõ : dùng nhiên liệu than đá.

Lò dầu : dùng nhiên liệu dầu FO .

Lò điện : lò hồ quang (mấu thép), lò cảm ứng
Lò khí gaz.
Chất trợ dung

Đưa vào để tách các tạp chất và xỉ ra khỏi kim loại
lỏng.
CaCO
3
( 4  5%)


Đối với lò dầu không cần dùng đá vôi CaCO
3
để khử
tạp chất.

Lò điện hồ quang trực tiếp dùng để nấu thép.

Lò điện hồ quang gián tiếp dùng để nấu kim loại
màu.

Lò nấu : xem
Vật liệu chịu lửa
Vật liệu chịu được nhiệt cao mà không
bị mềm chảy thay đổi thể tích thành
phần hỗn hợp. Thường để xây các
tường lò hợp kim lò đúc làm các dụng
cụ để chứa đựng kim loại lỏng hay lò
nung làm vật liệu chịu lửa.

Vật liệu chịu lửa : axit
Gạch Đinat : SiO
2
; nhiệt độ chảy :1730
0
C

Vật liệu chịu lửa : bazơ
Gạch Manhêhit (MgO)
Crôm-Manhêhit (Cr

2
O
3
, MgO …)
Nhiệt độ chảy : 1600  1700
0
C
Gạch Crômit
Tính phối liệu nấu gang
a.
Mẻ liệu nấu
Nhiên liệu :
Dầu FO 15  18% khối lượng vật liệu kim loạ
Than cốc :12  15% (lò đứng )
Than đá : 20  25% (lò chỏ)
Chất trợ dung : Có tác dụng đưa vào làm chảy loãng
xỉ và nổi lên trên bề mặt nước gang để vớt ra dễ dàng .
Đá vôi CaCO
3
, đôlômít, xỉ lò Mactanh  lò đứng và lò
chõ. Lò dầu không cần dùng chất trợ dung để tạo xỉ
b. Vật liệu kim loại

Gang thỏi đúc.

Gang vụn (gang máy).

Hồi liệu ( phế phẩm + hệ thống rót, đậu hơi, đậu
ngót ).


Thép vụn .

Ferô hợp kim : FeSi : 30,45,75, Fe-Mn bổ sung các
nguyên tố Si, Mn bị cháy hao trong quá trình nấu. vật
liệu nấu phải làm sạch, có kích thước phù hợp với
đường kính của lò (  1/3 Dt).
Cách tính
Gọi x,y,z là khối lượng của các vật liệu nấu.
Có phương trình
X + Y + Z = 100%

Gọi Si vật liệu kim loại , Mn vật liệu loại là thành
phần Si, Mn, có vật liệu kim loại.

Gọi Si
vđ
, Mn
vđ
là thành phần Si, Mn có trong vật
đúc.

Gọi Si
ch
, Mn
ch
… có trong quá trình nấu.
 Si cháy hao 15%,.
 Mn cháy hao 20%.
 C cháy hao 15%.
+ lò đứng, lò chõ(than) C không tính.

+ lò dầu phải tính cháy hao 15%.
Si
vlkl
– Si
ch
. Si
vlkl
= Si
vđ.
Si
vlkl
.(1– Si
ch
) = Si
vđ.
Si
vlkl
=
Mn
vlkl
=
Sivđ
1- Sich
Mnvđ
1- Mnch
Hệ phương trình :
x + y +z = 100%
x
. +
y

. +
z
. =
100%
Mn
vlkl
ch
vd
Si
Si
1
ch
vd
Si
Si
1
ch
vd
Si
Si
1
VD : GX : 15-32.
Tra bảng biết thành phần hổn hợp C, Si, Mn.
Đặc điểm đúc gang

Tính chảy loãng cao nên đúc được các vật
đúc thành mỏng, phức tạp.

Khối lượng riêng của gang lớn, nên ít lẫn
các tạp chất, xỉ, bọt khí.


Công nghệ khuôn không phức tạp, chất
lượng đúc cao.

Nấu luyện đơn giản.
V-3. Đúc kim loại màu (hợp kim màu)
1
.
Đúc đồng :

Hợp kim đồng gồm:
- Đồng thau : Latông(L), LZn30
-Đồng thanh : Brông(B), BSn5Pb

Lò nấu:
Lò nồi (nồi bằng Graphit )
Vật liệu nấu
: Đồng nguyên chất dạng thỏi, dạng tấm ,
dùng các nguyên tố hợp kim cho vào đồng Zn, Sn, Pb, Al
Đồng hoà tan nhiều khí O
2
,H
2
dùng Cu-P (90%Cu, 10%P)
khử O
2.
.
Cu-P + O
2
 P

2
O
5
+ CuO
Chất trợ dung
:

Che phủ bề mặt của kim loại màu để không bị oxy hoá.

Có tác dụng tạo xỉ chảy lõang nhẹ nổi lên .

Than củi, nùm cưa, các muối clorua natri.
NaCl + bo sát (Na
2
B
4
O
7
).
Quá trình nấu
ª
Sấy lò (chứa) 300  400%C.
ª
Cho vật liệu kim loại khó chảy vào trước, dễ chảy sau
Zn bay hơi cho vào sau cùng, Pb dễ bị thiên tích.
ª
Phủ chất trợ dung lên trên cùng.
ª
Không khuấy trộn nhiều.
ª

Cho CuP để khử O
2
(0.09  1%) khối lượng vật liệu kim
loại.
ª
Nhiệt độ rót hợp kim đồng 1070  1100
0
C.
Đặc điểm đúc hợp kim đồng

Công nghệ đúc, khuôn, hệ thống
rót làm đặc biệt sử dụng khuôn cát,
khuôn kim loại.

Nấu luyện chú ý sự oxy hoá hoặc
hòa tan khí.