Bài Giảng Hỗn Hợp Làm Khuôn Làm Lõi

Ch­¬ng II

Hçn hîp lµm khu«n
lµm lâi


Chương II: Hỗn hợp làm khuôn làm lõi

2.1- Yêu cầu đối với hỗn hợp làm khuôn
lõi
Hỗn hợp làm khuôn lõi yêu cầu có nhng tính chất sau:
1- Tính dẻo
2- ộ bền
3- Tính lún
4- Tính thông khí
5- Tính bền nhiệt
6- ộ ẩm
7- Tính bền lâu


Chương II: Hỗn hợp làm khuôn làm lõi

1- Tính dẻo
Tính dẻo của hỗn hợp làm khuôn lõi là kh n ng biến dạng
vĩnh cửu của nó sau khi bỏ tác dụng của ngoại lực. Tính dẻo
cần có để tạo lòng khuôn rõ nét theo đúng hỡnh dạng kích thư
ớc của mẫu và hộp lõi.
Tính dẻo tng khi thành phần nước trong hỗn hợp t ng đến
8% đất sét và chất dính kết tng, cát hạt nhỏ.

Chương II: Hỗn hợp làm khuôn làm lõi

2- ộ bền
ộ bền của hỗn hợp là kh nng chịu tác dụng của ngoại lực mà không bị
phá huỷ. Khuôn, lõi cần có độ bền để không bị phá huỷ khi vận chuyển, lắp
ráp và chịu áp lực tĩnh, động của kim loại lỏng lúc rót vào khuôn.
ộ bền của hỗn hợp càng tng khi: hạt cát càng nhỏ, không đều và sắc
cạnh, độ mịm chặt của hỗn hợp tng, lượng đất sét tng, lượng nước tng
đến 8%. Khuôn tươi có sức bền nén 6 ữ 8 N/cm2 , khuôn khô có sức bền
nén 8 ữ 10 N/cm2 .
ể đánh giá độ bền người ta dùng giới hạn bền nén, kéo, cắt, uốn.
Giới hạn bền nén tính theo công thức sau:
P N
nén =


F cm 2
P Lực nén (N).
F Diện tích tiết diện ngang của mẫu thử (cm)2.
Kích thước của mẫu thử được quy định như sau:
- ường kính:
D = 50 0,2
- Chiều dài:
D = 50 0,8


Chương II: Hỗn hợp làm khuôn làm lõi

3- Tính lún
Tính lún của hỗn hợp làm khuôn là kh n ng gim thể tích
của nó khi chịu tác dụng của ngoại lực. Tính lún cần có để
khuôn lõi ít cn trở vật đúc co khi đông đặc và làm nguội do
đó tránh được nứt nẻ cong vênh.
Tính lún tng khi dùng cát sông hạt to, lượng đất sét ít, chất
dính kết ít, chất phụ (như mùm cưa, rơm vụn, bột than )
tng.


Chương II: Hỗn hợp làm khuôn làm lõi

4- Tính thông khí
Tính thông khí của hỗn hợp là kh nng cho phép khi lọt
qua nhng kẽ hở nhỏ gia nhng hạt cát của hỗn hợp. Tính
thông khí cần có để vật đúc không bị rỗ khí (do khi rót kim
loại lỏng vào khuôn khí từ trong kim loại lỏng và hơi ẩm từ
vật liệu khuôn có thể thoát ra ngoài được).
Tính thông khí của hỗn hợp làm khuôn tng khi cát hạt to
và đều, lượng đất sét và chất dính kết ít, độ đầm chặt của
hỗn hợp gim, chất phụ nhiều và lượng nước 4%.


Chương II: Hỗn hợp làm khuôn làm lõi

ể đánh giá kh nng thoát khí của hỗn hợp làm khuôn
người ta dùng độ thông khí k trị số của k được xác định
theo công thức sau:

K=

Q.L
100 . F . p . t

Q Lượng không khí thổi qua mẫu (cm3);
L Chiều dài của mẫu (cm);
F Diện tích tiết diện ngang của mẫu (cm2);
p - áp suất của khí trước khi qua mẫu ;
t Thời gian thông khí thoát qua mẫu (phút).


Chương II: Hỗn hợp làm khuôn làm lõi









5- Tính bền nhiệt
Tính bền nhiệt của hỗn hợp là kh nng không bị cháy, chy và
mềm ra ở nhiệt độ cao. Nếu tính bền nhiệt kém thỡ khi rót kim loại
lỏng vào khuôn, hỗn hợp sẽ chy, cháy và hỡnh thành một lớp vỏ
cứng bám trên bề mặt vật đúc gây khó khăn cho gia công cắt gọt.
Tính bền nhiệt còn cần để hỗn hợp không bị biến dạng khi rót kim
loại lỏng vào khuôn, do đó bo đm cho hỡnh dáng vật đúc giống
như lòng khuôn.

Tính bền nhiệt tng khi lượng cát thạch anh SiO2 tng, cát hạt to và
tròn, các tạp chất dễ chy (Na2O, MgO, K2O, CaO, Fe2O3) trong hỗn
hợp ít. Tổng số nhng chất dễ bị chy khi đúc được qui định đối với
từng loại vật liệu:
- úc thép không quá
1,5 ữ2%
- úc gang không quá 5 ữ 7%
- úc kim loại màu
1,0 ữ 12%.


Chương II: Hỗn hợp làm khuôn làm lõi



6- ộ ẩm
ộ ẩm của hỗn hợp là lượng nước chứa trong hỗn hợp đó. Nó được
xác định bằng công thức sau:
gg
X=

1

g

x 100%

g Khối lượng của hỗn hợp tươi.
g1 Khối lượng của hỗn hợp khô.

ộ ẩm tăng khi lượng nước trong hỗn hợp tng. ộ ẩm tng làm
cho tính dẻo và độ bền của hỗn hợp tng. Nhưng độ ẩm không vượt
quá giới hạn 6 8%. Nếu quá giới hạn này sẽ làm cho sức bền, tính
thông khí gim, hỗn hợp không dẻo na mà dễ dính vào mẫu khi
làm khuôn.
Thường người ta qui định độ ẩm:
- úc gang
- úc đồng

X = 4,5 5,5%
X = 4,5 5,5%

- úc thép X = 4,5%
- úc nhôm X = 4 5%


Chương II: Hỗn hợp làm khuôn làm lõi







7- Tính bền lâu
Tính bền lâu là kh nng làm việc được lâu và nhiều lần của
hỗn hợp, nghĩa là trong thời gian nhất định dưới nh hưởng

của môi trường, của kim loại lỏng ở nhiệt độ cao hỗn hợp
không mất tính sẵn có của nó.
Tính bền lâu xác định theo công thức:
R2
C=
x 100%
R1

R1 Sức bền sẵn có của hỗn hợp.
R2 Sức bền sau thời gian sử dụng nhất định.


Chương II: Hỗn hợp làm khuôn làm lõi

2.2- Vật liệu làm khuôn và làm lõi
Vật liệu làm khuôn và lõi gồm chủ yếu là cát, đất sét, chất dính
kết, chất phụ.
I - Cát
Thành phần chủ yếu của cát là là SiO2 (thạch anh), ngoài ra còn có
ít đất sét và các tạp chất lẫn như Al2O3, CaCO3, FeO3
1- Phân loại cát
a) Phân loại cát theo nơi lấy cát
- Cát sông: hạt tròn, tính lún tốt, thông khí tốt, nhưng khó dính với
nhau nên sức bền kém.
- Cát núi: hạt sắc cạnh, dễ dính với nhau, do đó sức bền tốt, nhưng
tính thông khí kém.


Chương II: Hỗn hợp làm khuôn làm lõi

b) Phân loại theo độ hạt:
Người ta xác định độ hạt của cát theo kích thước rây. Số hiệu
rây gọi theo kích thước lỗ của nó (tức là kích thước hạt). Người
ta phân cát ra các nhóm sau:


Chương II: Hỗn hợp làm khuôn làm lõi



c) Phân loại cát theo lượng chứa đất sét
Người ta chia ra các loại sau:



d) Phân loại cát theo thành phần thạch anh SiO2.



Người ta chia ra các loại sau:


Chương II: Hỗn hợp làm khuôn làm lõi

2- Ký hiệu cát và chọn cát
Người ta ký hiệu cát theo thành phần thạch anh và độ hạt. Ví dụ: cát 2K063A,
016B.
ở đây: 2K là loại cát thạch anh số 2 (96% SiO2).
là cát nửa mỡ.

063, 016 là độ hạt (kích thước trung bình của hạt).
A là cát ở rây trung bình của bộ 3 rây nhiều hơn 50%.
B là cát ở rây nhỏ nhất của bộ 3 rây nhiều hơn 50%.
Chọn cát: Tuỳ thuộc khối lượng vật đúc, kim loại vật đúc mà người ta chọn
loại cát, thành phần và độ hạt nhất định.
- Vật đúc có khối lượng càng lớn, ta chọn cát có độ hạt càng to (để tăng tính
thông khí cho khuôn).
Ví dụ: Để đúc gang xám khối lượng vật đúc 200g trong khuôn tươi ta chọn cát
gầy (T), độ hạt 01, 016, 02, 04.
Dúc thép khối lượng 500g ta dùng cát thạch anh (K) độ hạt 016, 02.


Chương II: Hỗn hợp làm khuôn làm lõi









II- ất sét
Thành phần chủ yếu của đất sét là cao lanh mAl2O3, nSiO2,
qH2O, ngoài ra còn có một số tạp chất khác như CaCO 3, Fe2O3,
Na2CO3. Đặc điểm của đất sét là dẻo dính khi có lượng nước
thích hợp. Khi sấy khô thỡ độ bền tăng nhưng giòn, dễ vỡ,
không bị cháy khi rót kim loại vào khuôn.
1- Phân loại đất sét
a) Phân loại theo thành phần khoáng chất.

- ất sét bentônit (B) thành phần chủ yếu là Al2O3, 4SiO2,
nH2O. Nó là loại đất sét trắng rất dẻo, dính. Thường dùng để
làm khuôn quan trọng, cần độ dẻo, độ bền cao.
- ất sét thường hay cao lanh (): là loại đất sét sẵn có trong
thiên nhiên, thành phần chủ yếu là Al2O3, 2SiO2, 2H2O. Loại
này dùng để làm khuôn đúc thường, không quan trọng lắm.


Chương II: Hỗn hợp làm khuôn làm lõi

b) Phân loại theo kh nng dính kết
Loại dính kết ít (M) để làm khuôn đúc kim loại màu, vật đúc bằng
gang nhỏ và vừa.
Loại dính kết vừa (C).
Loại dính kết bền ( ).
Loại rất bền (B).
c) Phân loại theo kh nng bền nhiệt.
Nhóm I:
Bền nhiệt cao, chịu nhiệt độ 1580oC
Nhóm II:
Bền nhiệt vừa, chịu nhiệt độ 1350 ữ 1580oC.
Nhóm III:
Bền nhiệt thấp, chịu nhiệt độ < 1350oC.
d) Theo lượng chứa SiO2.



Loại đất sét mỡ (K) có tỷ lệ dùng làm khuôn lõi tươi.
Loại đất sét mỡ O có tỷ lệ dùng làm khuôn lõi khô.

Chương II: Hỗn hợp làm khuôn làm lõi







2- Chọn đất sét
ể đúc thép: thường dùng cao lanh () loại rất bền (B) và loại
có kh nng chịu nhiệt độ cao (nhóm I).
Ví dụ: Loại B-1 dùng làm khuôn khô. Khi làm khuôn tươi,
khối lượng vật đúc nhỏ ta dùng loại B-1, C-1 ( cao lanh,
B: loại rất bền, C: loại vừa, nhóm I chịu nhiệt độ cao).
ể đúc gang: dùng loại cao lanh, kh n ng dính kết và chịu
nhiệt vừa, bền và rất bền (phụ thuộc khối lượng vật đúc) cho
c khuôn tươi và khuôn khô.


Chương II: Hỗn hợp làm khuôn làm lõi

III- Chất dính kết
1- Yêu cầu đối với chất dính kết
- Khi trộn vào hỗn hợp, chất dính kết ph i phân bố đều.
- Không làm dính hỗn hợp vào mẫu và hộp lõi.
- Khô nhanh khi sấy và không sinh nhiều khí khi rót kim loại vào
khuôn.
- Tng độ dẻo, độ bền và tính bền nhiệt cho khuôn và lõi.
- Dễ phá khuôn lõi, rẻ tiền, dễ kiếm không nh hưởng đến sức

khoẻ công nhân.


Chương II: Hỗn hợp làm khuôn làm lõi









2- Các loại chất dính kết
a) Dầu (Dầu lanh, dầu bông, dầu trẩu)
em trộn với cát và sấy ở nhiệt độ 200 ữ 250oC, dầu bị ôxy
hoá và tạo thành những màng ôxyt hữu cơ bao quanh các hạt
cát làm chúng dính kết chắc với nhau.
b) Các chất hoà tan trong nước
- Nước đường: Dùng để làm khuôn lõi đúc thép. Loại này khi
sấy bề mặt khuôn sẽ bền, cứng nhưng bên trong vẫn dẻo và
bo đm tính thông khí, tính lún tốt. Khi rót kim loại lỏng
vào khuôn nó bị chy, do đó tăng tính xốp, tính lún, kh n ng
thoát khí cho khuôn.
- Bột hồ: loại này hút nhiều nước, tính chất tương tự như nước
đường, dùng làm khuôn tươi rất tốt.


Chương II: Hỗn hợp làm khuôn làm lõi

c) Các chất dính kết hoá cứng
Nhựa thông, xi mng, bã hắc ín, nhựa đường và nh ng chất
khi sấy sẽ chy lỏng bao quanh các hạt cát, khi khô tự hoá
cứng làm tng kh nng dính kết và độ bền cho khuôn, lõi.
d) Nước thuỷ tinh
Là dung dịch Silicát Na2O, mH2O. Khi thổi CO2 vào khuôn đã
làm xong, nước thuỷ tinh tự phân huỷ thành chất keo.
Ưu điểm của nước thuỷ tinh rẻ tiền, chất lượng tốt, sức bền
hỗn hợp tng.


Chương II: Hỗn hợp làm khuôn làm lõi









IV- Chất phụ
Là các chất đưa vào khuôn lõi nhằm nâng cao tính lún, tính thông khí, làm

nhẵn bề mặt khuôn lõi và tăng kh nng chịu nhiệt cho bề mặt khuôn lõi.
1- Các chất pha trộn và hỗn hợp khuôn
Thường người ta pha thêm vào hỗn hợp khuôn mùn cưa, rơm vụn, phân trâu
bò khô, bột than Khi rót kim loại lỏng vào khuôn nhng chất này chy để
lại trong khuôn nhng rỗng làm tng tính xốp, tính lún, tính thông khí cho
khuôn lõi.
2- Chất sơn khuôn
ể tng độ nhẵn bóng và tính chịu nhiệt người ta quét lên bề mặt lòng
khuôn, lõi một lớp sơn. Lớp sơn này có thể là bột than, bột graphit, nước
thuỷ tinh, bột thạch anh hoặc dung dịch của chúng với đất sét. Bột than và
graphit quét vào lòng khuôn, khi rót kim loại lỏng vào khuôn nó sẽ chy và
tạo thành CO, CO2 làm thành môi trường hoàn nguyên rất tốt, đồng thời tạo
ra một lớp khí ngn cách gia kim loại mỏng với mặt khuôn làm cho mặt
khuôn không bị cháy và tạo cho việc phá khuôn được dễ dàng.


- Hết chương 2-