V. chọn hỗn hợp làm khuôn, lõi:

Hớng dẫn thiết kế công nghệ đúc



Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máy



Sau khi đã chế tạo đợc mẫu và hộp lõi, chọn đợc hòm khuôn và hỗn hợp

làm khuôn, lõi thì tiến hành làm khuôn theo một quy trình nhất định phù hợp với

phơng án công nghệ đúc đã chọn. Quy trình làm khuôn, lõi phải đợc thuyết minh

ró ràng, đầy đủ để thợ làm khuôn đúc thực hiện (xem phần C- thí dụ về thiết kế

công nghệ đúc trong khuôn cát).

Vi. tính phối liệu:

Gang thờng đợc nấu trong lò đứng. Trong lò đứng ngời ta xếp than, đá vôi

và kim loại thành từng lớp, tuần tự từ đáy lò lên phía trên. Thông thờng mỗi lớp

than phải có chiều cao 200 ữ 250 mm để đảm bảo không xảy ra hiện tợng lẫn mẻ

(phần dễ chảy của lớp kim loại phía trên chảy rồi mà phần khó chảy của lớp phía

dới vẫn cha chảy hết). Khối lợng than một mẻ phụ thuộc vào đờng kính lò nấu

(xem bảng B.31).

Khi nấu luyện bình thờng tỷ lện than/kim loại khoảng 10 ữ 12 %. Khi có

thêm thép vụn thì tỷ lệ than/gang phải lớn hơn (15 ữ 20 %) (xem bảng B.32).

Thành phần hoá học của gang xám giới thiệu trong bảng B.33. Khi biết thành

phần hoá học của mác gang cần đúc theo bảng này ta phải cộng thêm tỷ lệ cháy

hao của chúng khi nấu luyện mới ra đợc thành phần hoá học của kim loại cần phối

liệu.

Thông thờng chỉ tính cháy hao cho hai nguyên tố là silic và mangan. Silic

cháy hao 10 ữ 20 % (theo khối lợng), còn mangan cháy hao 15 ữ 25%. Các

nguyên tố khác chỉ chú ý tới khi có yêu cầu đặc biệt. P đợc coi là ít thay đổi khi

nấu, S có thể tăng lên do hoà tan thêm S từ than. C thờng trong giới hạn 3 ữ 3,5 %.

Thành phần hoá hcọ của các loại vật liệu kim loại sẽ đa vào phối liệu đợc

giới thiệu trên các bảng B.34- gang đúc, B.35- gang máy cũ và B.36- sắt thép vụn.

Thép vụn dùng nấu gang thờng chỉ chú ý đến Fe, còn các thành phần khác

trong nó nh Si, Mn thờng cháy hao gần hết (trừ một vài nguyên tố nh Cr, Ni) vì

hàm lợng rất nhỏ. Khi nấu gang để đúc cũng còn tận dụng đa vào lò nấu các vật

liệu về lò nh hệ thống rót, ngót, các vật đúc phế phẩm, phoi vụn và các loại fero

hợp kim nhu FeSi, FeMn...

Gang đúc đợc đa vào lò nấu với tỷ lệ 30 ữ 50 %, gang vụn 20 ữ 30 %, thép

vụn 0 ữ 10 % và các vật liệu về lò 30 ữ 35 %, các loại vật liệu kim loại khác (nh

fero hợp kim, quặng...) 1 ữ 2 %.

Để tính tỷ lệ các thành phần vật liệu kim loại trong mẻ liệu thờng dựa vào

hàm lợng Si và Mn. Giả sử cần phải xác định thành phần của ba loại vật liệu kim

loại để nấu: vật liệu số 1 có khối lợng X, vật liệu thứ 2 có khối lợng Y và vật liệu

thứ 3 có khối lợng Z. Các thành phần hoá học cacbon C, mangan Mn và silic Si

tơng ứng với các loại vật liệu số 1, số 2 và số 3 đợc ký hiệu là Cx, Mnx, Six; Cy

Mny, Siy và Cz, Mnz, Siz; Khi nấu lợng Mn bị cháy hao (%) ký hiệu là Mnch, lợng

Si bị cháy hao là Sich.

Nếu ký hiệu thành phần (%) trung bình Mn, Si và C trong vật liệu kim loại

đem nấu là Mnvlkl, Sivlkl, Cvlkl; Trong gang lỏng (vật đúc) là Mnvd, Sivd, Cvd.

Ta có các quan hạ sau:

Sivlkl - Sivlkl . Sich = Sivd

50



Hớng dẫn thiết kế công nghệ đúc



Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máy

Do đó:

Sivlkl =



Sivd

1 Sich



Tơng tự ta có:

Mnvlkl =



Mnvd

1 Mnch



Thành phần C tính theo công thức thực nghiệm sau:

Cvd = 1,8 + 0,5. Cvlkl

Ta có thể lập đợc hệ ba phơng trình dới đây:

X + Y + Z = 100

(1)

X.Mnx + Y.Mny + Z.Mnz = 100.Mnvlkl (2)

(3)

X.Six + Y.Siy + Z.Siz = 100.Sivlkl

Phơng trình (1) là tổng khối lợng vật liệu kim loại trong một mẻ liệu.

Phơng trình (2) là phơng trình cân bằng thành phần Mangan (Mn) trong phối liệu

và gang lỏng có kể đến phânf cháy hao Mnch khi nấu. Phơng trình (3) là phơng

trình cân bằng thành phần Silic (Si).

Giải hệ phơng trình trên chúng ta sẽ biết đợc số phần trăm khối lợng yêu

cầu của mỗi loại vật liệu cần để nấu (X, Y, Z).

Nếu có 4, 5, 6 loại vật liệu đem nấu thì cũng lập hệ phơng trình nh, vậy sao

cho số phơng trình bằng số ẩn thì sẽ giải đợc, hoặc là chỉ chọn 3 loại vật liệu (3

ẩn số) và lập hệ 3 phơng trình nh trên, các thành phần còn lại đợc quy định theo

các tỷ lệ biết trớc.

Chú ý là trong trờng hợp tổng quát ở những điều kiện bất kỳ, các nghiệm của

hệ phơng trình đã lập đợc ở trên có thể có giá trị bằng không, giá trị dơng hoặc

giá trị âm. Nhng bài toán thực tế tính thành phần các vật liệu kim loại đa vào

phối liệu (X, Y, Z) không cho phép có nghiệm âm. Vì vậy trớc khi lập hệ phơng

trình cần kiểm tra để loại trừ khả năng có nghiệm âm theo phơng pháp sau:

Trên hệ toạ độ thẳng góc (trục hoành biểu

thị lợng Si, trục tung biểu thị lợng Mn) ta

định ra tọa độ A (Mnx , Six ); B(Mny , Siy );

C(Mnz , Siz ) ứng với ba loại vật liệu cần xác

định tỷ lệ (xem hình vẽ H.58). Nối ba điểm A,

B, C với nhau thành một tam giác, tam giác này

chia mặt phẳng đồ thị ra 5 phần khác nhau. Xác

định toạ độ của điểm biểu diễn hàm lợng Si,

Mn cần phối liệu (điểm M) có thể xảy ra các

khả năng:

- Điểm M nằm trong tam giác ABC. Khi

đó ta có thể lập hệ ba phơng trình và

giải ra đợc ba nghiệm đều dơng.

- Điểm M nằm trên một cạnh của tam

Hình 58- Đồ thị xác định thành

giác ABC. Khi đó ta sẽ có một nghiệm

phần % Mn và Si

51



Hớng dẫn thiết kế công nghệ đúc



Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máy



bằng không và hai nghiệm còn lại

dợng.

- Điểm M nằm trong vùng 1. Bài toán sẽ có nghiệm âm. Để không âm cần

đa điểm M chạy vào tam giác ABC bằng cách dịch trợt điểm này theo

hớng song song với trục hoành. Nghĩa là phải dùng thêm fero silic trong

phối liệu.

- Điểm M nằm trong vùng 2. Tơng tự nh trên để không có nghiệm âm cần

đa thêm fero mangan vào thành phần mẻ liệu.

- Điểm M nằm trong vùng 3. Để không có nghiệm âm phải dùng cả hai loại

fero silic và fero mangan vào thành phần mẻ liệu.

- Điểm M nằm trong vùng 4. Phải thay thế một trong ba loại vật liệu kim

loại đã chọn bằng một loại vật liệu khác để điều chỉnh cho điểm M nằm

trong tam giác mới đợc tạo ra.

Sau khi đã kiểm tra và sử lý để điểm M nằm trong tam giác ABC thì có thể lập

hệ phơng trình nh đã trình bày ở trên để xác định các giá trị X, Y, Z.



52



Hớng dẫn thiết kế công nghệ đúc



Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máy



B. các bảng tra cứu:

Bảng B1- Chiều dày thành bé nhất cho phép của thành vật đúc.



Hợp kim



Chiều dày thành bé nhất khi đúc trong

khuôn cát



Thép các

bon



6mm đối với vật đúc nhỏ

10 ữ 12mm đối với vật đúc trung bình

15 ữ 20mm đối với vật đúc lớn



Thép hợp

kim thấp



Chú thích

Vật đúc nhỏ trong khuôn

vỏ cứng, thành có thể

mỏng tới 3mm, còn trong

khuôn kim loại không

đợc dới 8mm



Tuỳ mác thép, song trung bình lấy lớn

hơn 20 ữ 40% so với thép cácbon

thờng



Gang xám



Gang biến

tính

Gang

graphit cầu

Gang dẻo



3 ữ 4mm đối với vật đúc nhỏ

6 ữ 10mm đối với vật đúc trung bình

10 ữ 20mm đối với vật đúc lớn



Khi hàm lợng phốtpho

cao thành có thể mỏng tới

2mm. Đúc trong khuôn

kim loại chiều dày thành

bé nhất là 4mm khi diện

tích bề mặt vật đúc là

25cm2; 6mm khi diện tích

bề mặt vật đúc là

25ữ125cm2.



Lấy lớn hơn thành vật đúc bằng gang

xám khoảng 15 ữ 20%

Đối với những vật đúc cỡ trung bình

thành dày lấy giống nh gang biến tính

Trị số bé áp dụng cho

3 ữ 5mm

gang nấu trong lò điện

hoặc nấu liên hợp



53



Hớng dẫn thiết kế công nghệ đúc



Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máy



Bảng B.2- Chuyển tiếp thành vật đúc và bán kính lợn

C 0,6A

h 6(c-a)

A+a

4

A+ a

r1

5

A+a

R

2



r



C 0,6A

h 4(c-a)

A+a

4

A+a

r1

4

A+a

R

2



r



C 0,6A

h 6(c-a)

A+a

4

A+ a

r1

5

A+a

R

2



r



h 4(0,6A-a)

H6(0,6A-a)

A+a

4

A+a

R

2



r



54