Tài liệu Công nghệ chế tạo phôi .

Bộ môn Công nghệ Vật liệu Bài giảng Công nghệ chế tạo Phôi PHẦN 1: SẢN XUẤT ĐÚC CHƯƠNG I: HỢP KIM ĐÖC *. Nội dung của chƣơng: Trình bày những vấn đề chính của các phương pháp nấu luỵên các hợp kim thường dùng như Gang, Thép, Hợp kim Nhôm, Hợp kim Đồng. *. Yêu cầu đối với sinh viên: Hiểu và vận dụng trong bài tập lớn.  1. TÍNH ĐÖC CỦA KIM LOẠI VÀ HỢP KIM Tính đúc của một kim loại hay hợp kim nào đó đƣợc đánh giá bởi khả năng đúc đạt chất lƣợng cao hay thấp của bản thân kim loại hay hợp kim đó. Nói nhƣ vậy rõ ràng tính đúc là một thuộc tính công nghệ phụ thuộc vào hàng loạt các tính chất khác của kim loại và hợp kim nhƣ: tính chảy loãng, tính co ngót, tính thiên tích và tính hoà tan khí. 1. Tính chảy loãng: a) Khái niệm: Là mức độ chảy loãng ra một diện tích rộng hay hẹp của kim loại hoặc hợp kim đƣợc khảo sát. Rõ ràng tính chảy loãng ảnh hƣởng đến khả năng điền đầy khuôn đúc. Nếu kim loại và hợp kim có tính chảy loãng thấp thì vật đúc có thể bị thiếu, hụt, hình dáng không rõ nét đặc biệt đối với những vật đúc thành mỏng, kết cấu phức tạp. b) Các nhân tố ảnh hƣởng đến tính chảy loãng: Tính chảy loãng của kim loại và hợp kim chịu ảnh hƣởng của các nhân tố sau: - Nhiệt độ: Nhìn chung nhiệt độ tăng, độ chảy loãng cũng tăng nhƣng chỉ đến một giới hạn nhất định phụ thuộc vào từng kim loại và hợp kim. Khi vƣợt quá giới hạn trên độ chảy loãng sẽ không tăng trong khi các tính chất khác nhƣ tính ô xy hoá, cháy hao, hoà tan khí... tăng mạnh. Vì vậy với mỗi kim loại và hợp kim chỉ nên qui định một khoảng nhiệt độ đúc tối ƣu. - Cấu trúc hợp kim: Các kim loại nguyên chất và hợp kim cùng tinh có độ chảy loãng cao hơn các hợp kim có cấu tạo ở dạng dung dịch đặc và hợp chất hoá học.Ví dụ thép có độ chảy loãng thấp hơn gang vì gang có thành phần hoá học gần điểm cùng tinh hơn. - Ảnh hƣởng của tạp chất: Trong kim loại và hợp kim càng nhiều các tạp chất khó chảy nhƣ màng ôxyt, nitrít thì độ chảy loãng càng thấp vì sức cản của chúng rất lớn làm tăng độ sệt động lực của hệ. - Ảnh hƣởng của thành phần hoá học của kim loại và hợp kim: Phốt pho có trong thành phần của kim loại và hợp kim sẽ làm tăng độ chảy loãng vì nó tạo thành hợp chất dễ chảy. Các nguyên tố có nhiệt độ chảy cao nhƣ Cr, Ti làm giảm độ chảy loãng vì tạo ôxyt khó chảy. - Ảnh hƣởng của khuôn: 8 Bộ môn Công nghệ Vật liệu Bài giảng Công nghệ chế tạo Phôi Khuôn có độ nhám cao, độ ẩm lớn sẽ làm giảm độ chảy loãng của kim loại và hợp kim. Nếu tính dẫn nhiệt của vật liệu làm khuôn lớn thì độ chảy loãng của kim loại rót khuôn cũng giảm. - Ảnh hƣởng của hình thức rót kim loại lỏng vào khuôn: Khi rót khuôn với vận tốc rót nhỏ, kim loại chảy vào khuôn theo chế độ chảy tầng, tốc độ chảy của các lớp sát thành khuôn bằng không. Do có sự truyền nhiệt từ dòng chảy vào thành khuôn nên lớp kim loại sát thành khuôn sẽ nhanh chóng đông đặc. Kết quả là diện tích dòng chảy giảm dần, độ chảy loãng vì thế cũng giảm. Khi rót khuôn với vận tốc rót lớn, kim loại sẽ chảy vào khuôn theo chế độ chảy rối vì vậy lớp kim loại sát thành khuôn đƣợc đổi chỗ với kim loại phía trong. Kết quả là nhiệt độ của kim loại giảm chậm hơn và sự thu hẹp tiết diện dòng chảy diễn ra chậm hơn, nghĩa là độ chảy loãng của kim loại sẽ cao hơn so với khi rót theo chế độ chảy tầng. 2. Tính thiên tích: a) Khái niệm: Thiên tích là hiện tƣợng không đồng nhất về thành phần hoá học trong toàn bộ vật đúc. Sự thiên tích làm giảm cơ tính của vật đúc, giảm khả năng chịu ăn mòn v.v... gây nên hƣ hỏng vật đúc khi làm việc. Ngƣời ta chia thiên tích ra hai dạng: - Thiên tích vùng: Là sự không đồng nhất vì thành phần hoá học giữa các vùng của vật đúc. Các nguyên nhân chính gây ra thiên tích vùng có thể là sự khác biệt lớn về tỷ trọng của các nguyên tố thành phần trong hợp kim. Các nguyên tố nặng có xu hƣớng tập trung ở phần dƣới của vật đúc, các nguyên tố nhẹ và tạp chất phi kim , bọt khí có xu hƣớng tập trung ở phần trên của vật đúc. Khi đúc ly tâm sự khác biệt về tỷ trọng của các nguyên tố thành phần của hợp kim dẫn đến sự khác biệt về lực ly tâm tác dụng lên chúng vì thế các nguyên tố nặng có xu hƣớng phân bố sát thành khuôn, các nguyên tố nhẹ phân bố gần tâm vật đúc. Rõ ràng khi thời gian kết tinh càng kéo dài thì mức độ thiên tích vùng càng lớn. Vì vậy để hạn chế thiên tích vùng phải rút ngắn thời gian kết tinh vật đúc bằng cách làm nguội nhanh kết hợp với khuấy đảo liên tục kim loại trong thời gian kết tinh. - Thiên tích hạt (thiên tích nhánh cây): Là sự không đồng nhất về thành phần hoá học trong nội bộ một hạt kim loại. Nguyên nhân chính sinh ra khuyết tật thiên tích hạt là do nhiệt độ kết tinh của các nguyên tố trong hợp kim khác nhau. Ban đầu nguyên tố có nhiệt độ kết tinh cao sẽ kết tinh trƣớc tạo nên lõi của hạt kim loại, nguyên tố có nhiệt độ kết tinh thấp sẽ kết tinh sau tạo nên lớp vỏ của hạt kim loại. Với những hợp kim có khoảng kết tinh rộng thì bản thân hạt kim loại cũng có thể bị ngậm xỉ và bọt khí gây nên thiên tích hạt. Để giảm thiên tích hạt cần làm nguội chậm vật đúc sau khi đã kết tinh hoàn toàn đến nhiệt độ thƣờng để dƣới tác dụng của nhiệt độ cao các nguyên tử của các nguyên tố thành phần trong hợp kim có đủ thời gian khuyếch tán tƣơng hỗ dẫn đến đồng đều vì thành phần hoá học trong nội bộ hạt. 9 Bộ môn Công nghệ Vật liệu Bài giảng Công nghệ chế tạo Phôi 3. Tính co ngót: Co ngót là hiện tƣợng giảm thể tích của hợp kim khi giảm nhiệt độ. Sự giãn nở khi nung nóng và co ngót khi làm nguội có thể xem nhƣ một quá trình thuận nghịch. Vì vậy độ co thể tích và co chiều dài có thể biểu diễn bằng phƣơng trình sau: V = V (to1 - to2 ) , % L = L (to1 - to2 ) , % Trong đó: - V , L là hệ số co thể tích và co chiều dài - to1 và to2 là nhiệt độ đầu và cuối của quá trình khảo sát co. Khi rót kim loại lỏng vào khuôn có thể tích Vk , ngƣời ta thấy vật đúc đông đặc và nguội trải qua 3 giai đoạn co sau: a) Co ở trạng thái lỏng: Là sự co thể tích bắt đầu từ nhiệt độ rót đến nhiệt độ bắt đầu kết tinh, đƣợc tính theo công thức: Hình 124: Sự hình thành lõm co Vlỏng = V lỏng (toR - tobềkt ) Từ công thức trên thấy rõ nhiệt độ rót (tR) càng cao thì lƣợng co ở trạng thái lỏng càng nhiều. Co ở trạng thái lỏng chỉ làm giảm mức kim loại lỏng trong hốc khuôn, vì vậy nếu thiết kế hệ thống bù ngót hợp lý thì sẽ không dẫn đến khuyết tật vật đúc. b) Co trong giai đoạn kết tinh: Là sự co thể tích tính từ lúc bắt đầu kết tinh đến khi kết thúc quá trình kết tinh, đƣợc tính theo công thức: VKt = V kt (to bềkt - toktkt). Co trong giai đoạn kết tinh là nguyên nhân gây ra khuyết tật lõm co và rỗ co trong vật đúc. - Sự hình thành lõm co: Trong giai đoạn kết tinh vật đúc thƣờng tản nhiệt mạnh về phía đáy và thành bên (hình 124). Vì vậy tại một thời điểm bất kỳ trong giai đoạn vật đúc đang kết tinh ta đều thấy có hai lớp "da đông đặc" : lớp ở thành bên và lớp ở đáy. Lớp ở đáy co một lƣợng là: V ..x2 .d.h. Lớp ở thành bên co một lƣợng là: V .2 .. x . (y - H). dx. Nếu tốc độ tản nhiệt theo phƣơng x và y là nhƣ nhau thì: dh = dx và H = R - x. Độ co tổng cộng sẽ là : V =  .V (2x.y.dx + 3 x2. dx - 2 R.x.dx). Ngoài ra để điền đầy vật đúc cần bổ sung thêm một lƣợng kim loại là : . x2. dy + V .. x2. dy. Kết hợp hai phƣơng trình này giải ra nghiệm : x y  H .( ) n R Từ quan hệ giữa y và x rút ra nhận xét: lõm co có dạng nón ngƣợc nằm ở phía trên vật đúc. - Sự hình thành rỗ co: 10 Bộ môn Công nghệ Vật liệu Bài giảng Công nghệ chế tạo Phôi Nếu lõm co là hiện tƣợng hình thành co tập trung hình nón ngƣợc phía trên vật đúc thì rỗ co là hiện tƣợng co phân tán rải rác trong toàn bộ vật đúc. Nguyên nhân hình thành rỗ co là do kim loại kết tinh theo cơ chế nhánh cây làm cho phần kim loại lỏng nằm giữa các nhánh cây bị cô lập trong quá trình kết tinh. Kim loại lỏng từ phần chƣa kết tinh không thể bổ xung bù co ngót cho phần kim loại lỏng giữa các nhánh cây. Kết quả cuối cùng là trong không gian giữa các nhánh cây để lại những lỗ co nhỏ phân tán và đƣợc gọi là "rỗ co". - Quan hệ giữa lõm co và rỗ co: Thấy rằng các hợp kim có khoảng đông hÂp thì có xu hƣớng hình thành lõm co. Ngƣợc lại các hợp kim có khoảng đông rộng sẽ có xu hƣớng hình thành rỗ co. Trong vật đúc nếu rỗ co nhiều thì lõm co sẽ có thể tích giảm đi. Biện pháp khắc phục lõm co tốt nhất là đặt đậu ngót để đƣa lõm co vào đậu ngót rồi cắt bỏ sau khi đúc. Để khắc phục rỗ co có thể tăng áp lực lên mặt thoáng kim loại lỏng trong quá trình kết tinh để tăng khả năng mao dẫn của kim loại lỏng vào khe hở giữa các nhánh cây do đó giảm đƣợc rỗ co. Cũng có thể dùng từ trƣờng, siêu âm, v.v... khuấy đảo bÀ gãy các nhánh cây trong quá trình kết tinh để giảm rỗ co. Sau khi đúc với một số chi tiết dùng phƣơng pháp rèn hoặc cán để làm bÂp các rỗ co. c) Co ở trạng thái rắn: Là sự co tính từ nhiệt độ kết thúc kết tinh đến nhiệt độ thƣờng của môi trƣờng, tính theo công thức: Vd = vd ( t oktkt - tomt ) = 3 L (to ktkt - tomt ) Lƣợng co tính theo công thức trên chỉ đúng khi vật đúc đƣợc co tự do. Khi đó cùng với sự co dài của vật đúc thể tích của lõm co, rỗ co cũng giảm. Tuy nhiên trong thực tế vật đúc luôn bị khuôn cản co tự do, vì vậy dƣới tác dụng của hiện tƣợng co ở trạng thái rắn trong vật đúc luôn tồn tại ứng xuất dƣ. ứng xuất dƣ càng lớn vật đúc càng dễ bị cong vênh, nứt nẻ. K. P (với khí hai nguyên) S= K .3 P (với khí ba nguyên) Độ hoà tan khí d 4. Tính hoà tan khí : Khí hoà tan vào trong kim loại lỏng trong quá trình nấu luyện và khi rót khuôn. Độ hoà tan của khí phụ thuộc vào: - Nhiệt độ của kim loại (hình 125) khi kim loại bắt đầu chảy (t = ta) độ hoà tan của khí tăng dần (đoạn AB). Sau khi kim loại chảy hoàn toàn độ hoà tan của khí tăng đột ngột (đoạn BC). Đến nhiệt sôi của kim loại (t = tc ) độ hoà tan của khí lại bắt đầu giảm do tác động sôi của kim loại làm thoát bớt khí ra môi trƣờng bên ngoài. - Áp xuất khí trong môi trƣờng bao quanh. Theo Sibest áp xuất khí trong môi trƣờng bao quanh càng lớn thì độ hoà tan của nó vào kim loại lỏng sẽ càng cao. Độ hoà tan khí lúc đó có thể tính theo công thức: Trong đó K là hệ số Sibest. - Bản chất của khí hoà tan: Hình 125: Độ hoà tan khí 11 Bộ môn Công nghệ Vật liệu Bài giảng Công nghệ chế tạo Phôi Khí hoà tan vào kim loại lỏng càng nhiều khi nó dễ phân ly thành nguyên tử. Đƣờng kính nguyên tử của khí càng nhỏ thì độ hoà tan của nó trong kim loại lỏng càng lớn. - Tình trạng nấu luyện và rót: Khi nấu luyện càng khuấy đảo nhiều càng tạo điều kiện làm tăng độ hoà tan của khí. Khi rót kim loại lỏng nếu kết cấu của hệ thống rót không hợp lý cũng sẽ cuốn khí từ môi trƣờng bên ngoài vào kim loại lỏng. Trong quá trình kết tinh và làm nguội vật đúc do nhiệt độ của kim loại giảm dần nên độ hoà tan khí cũng giảm. Khí bị đẩy ra khỏi kim loại lỏng dƣới dạng tự do. Nếu lƣợng khí tự do ấy không kịp thoát ra khỏi vật đúc trƣớc khi tạo thành lớp vỏ rắn bao quanh vật đúc thì nó sẽ tạo thành các bọt khí, đƣợc gọi là khuyết tật "rỗ khí". Giống nhƣ khuyết tật rỗ co, rỗ khí làm giảm độ kín và cơ tính của vật đúc vì vậy cần hết sức phòng tránh.Để giảm hoà tan khí trƣớc hết vật liệu đƣa vào nấu luyện phải đƣợc tẩy sạch dầu, mỡ và sấy khô. Trong quá trình nấu luyện hạn chế khuấy đảo và nên che phủ bề mặt kim loại lỏng bằng lớp phủ của các chất trợ dung.  2. NẤU VÀ ĐÖC GANG 1. Nấu và đúc gang xám: Gang xám là hợp kim của Fe với cacbon, trong đó cácbon hầu hết nằm ở dạng tự do (graphít) có hình tấm, phiến. 1.1. Tính đúc của gang xám: - Gang xám có tính chảy loãng cao vì thành phần của nó gần cùng tinh (2,5 - 3,5% C). Các nguyên tố khác có mặt trong gang xám nhƣ Si, P cũng làm tăng độ chảy loãng của gang xám. - Gang xám có độ co nhỏ (khoảng 1%), nguyên nhân có thể do trong quá trình kết tinh của gang xám có sự tiết graphit tự do làm tăng thể tích do đó bù đƣợc 1 phần co ngót của kim loại (1% graphit làm tăng 2% thể tích). - Gang xám có chứa nhiều C, P, S thì thiên tích càng lớn vì P và S trong gang tạo thành các hợp chất dễ chảy phân bố ở tinh giới hạt gây thiên tích hạt. - Gang xám thƣờng bị hoà tan khí O2, N2, H2 , v.v... khi lƣợng chứa N2 > 12 15 3 cm /100 gam kim loại có thể gây ra rỗ khí. 1.2. Vật liệu nấu: Vật liệu nấu bao gồm: Vật liệu kim loại, nhiên liệu và trợ dung. Khi nấu gang trong lò đứng vật liệu nấu đƣợc cho thành từng lớp theo thứ tự nhiên liệu, vật liệu kim loại, trợ dung. Lƣợng vật liệu kim loại của một lớp đƣợc gọi là một "mẻ liệu". - Vật liệu kim loại: Vật liệu kim loại thƣờng dùng là gang thỏi (thƣờng ký hiệu từ số 0 đến 4), gang máy cũ, gang hồi lò (thu hồi từ hệ thống rót, ngót, hơi của lần đúc trƣớc), thép vụn và pherô các loại. Vật liệu trƣớc khi nấu phải đƣợc làm sạch khỏi dầu mỡ, đất bẩn và ẩm. Nếu là phoi vụn thì cần nén thành bánh. - Nhiên liệu để nấu gang xám trong lò đứng thƣờng dùng than cốc hoặc than gầy nhiệt luyện vì chúng có nhiệt trị cao, bền, xốp và ít tạp chất. 12 Bộ môn Công nghệ Vật liệu Bài giảng Công nghệ chế tạo Phôi - Trợ dung thƣờng dùng là đá vôi, đôlômit, huỳnh thạch hoặc xỉ lò máctanh. Mục đích của việc dùng trợ dung là để làm loãng xỉ và tách nó ra khỏi kim loại lỏng. Lƣợng trợ dung thƣờng dùng khoảng 4-5% khối lƣợng vật liệu kim loại. 1.3. Tính phối liệu mẻ liệu: a) Nguyên tắc tính khối lƣợng mẻ liệu: Khi nấu gang trong lò đứng chiều cao của lớp than mẻ phải đạt 200250 mm mới đủ đảm bảo ngăn cách các mẻ liệu. Từ chiều cao than mẻ yêu cầu dễ dàng xác định đƣợc thể tích và do đó khối lƣợng của than mÀ. Khối lƣợng của vật liệu kim loại trong một mẻ liệu phụ thuộc vào tỷ lệ than/ gang. Thƣờng tỷ lệ than/gang lấy trong khoảng 0,120,15, tùy thuộc vào chất lƣợng than và thành phần của vật liệu kim loại (tỷ lệ thép vụn càng cao tỷ lệ than/gang càng lớn). Tuy nhiên tỷ lệ than/gang quá lớn sẽ làm giảm năng suất của lò và gây hao phí nhiên liệu không cần thiết. b) Nguyên tắc tính phối liệu: Cơ tính của vật đúc đƣợc quyết định bởi thành phần hoá học của nó. Thành phần hoá học của vật đúc có đƣợc là do tính toán phối liệu mẻ liệu đúng. Để tính phối liệu đúng trƣớc tiên cần chú ý các điểm sau: - Xác định đúng thành phần hoá học của mác gang vật đúc và của các vật liệu kim loại phối liệu. - Xác định đúng tỷ lệ cháy hao các nguyên tố trong thành phần hoá học của mác gang. Thƣờng chỉ quan tâm đến cháy hao của Si và Mn trong đó tỷ lệ cháy hao. Si thƣờng từ 1220%, Mn từ 1525%. Các nguyên tố khác chỉ chú ý đến trong những trƣờng hợp đặc biệt. Nhìn chung trong thực tế sản xuất để tính phối liệu mẻ liệu ngƣời ta căn cứ vào Si và Mn. Khi đó cho phép ta đặt 3 ẩn số (ứng với 3 loại vật liệu), các thành phần khác trong mẻ liệu phải qui định tỷ lệ trƣớc. Có 3 cách tính phối liệu mẻ liệu: - Giải hệ phƣơng trình bậc nhất. - Dùng đồ thị. - Dùng phƣơng pháp chọn trƣớc. Trong đó hai cách dùng phƣơng pháp chọn trƣớc và giải hệ phƣơng trình bậc nhất thƣờng dùng hơn cả. Phƣơng pháp giải hệ phƣơng trình bậc nhất : Giả sử có 3 loại vật liệu kim loại có thành phần hoá học khác nhau dùng để phối liệu đúc ra mác gang có thành phần hoá học đã xác định theo bảng sau: Tên vật liệu Vật liệu 1 Vật liệu 2 Vật liệu 3 Mác gang vật đúc Thành phần hoá học Si (%) Mn (%) Six Mnx Siy Mny Siz Mnz Sivd Mnvì Khối lƣợng (%) x y z 100 Tính hàm lƣợng Si có đƣợc từ 3 loại vật liệu phối liệu: 13 Bộ môn Công nghệ Vật liệu Bài giảng Công nghệ chế tạo Phôi a . Si1 + b . Si2 + c . Si3 = SiPL (%) Tƣơng tự có hàm lƣợng Mn có đƣợc từ 3 loại vật liệu phối liệu: a . Mn1 + b . Mn2 +_c . Mn3 = MnPL (%) Biết lƣợng Siv d và Mnvd ta tính đƣợc lƣợng Si và Mn cần phải bổ sung cho mẻ liệu là: Sibx = (Sivd - SiPL ) . (Sich + 1 ) Mnbx = (Mnvd - Mnvd ) . (Mnch + 1 ) Nếu chọn pherô silíc 45 và pherô mangan 72 làm vật liệu bổ xung ta sẽ tính đƣợc hàm lƣợng pherô cần dùng là: Sibx .(1  Sich ) .(%) 45 Mnbx .(1  Mnch ) FeMn72  .(%) 72 FeSi45  1.4. Nấu gang trong lò đứng: a) Cấu tạo của lò đứng: Cấu tạo của lò đứng đƣợc mỏ tả trên hình 126 bao gồm vẽ lò (2) làm bằng thép tấm dày 612 mm ghép bằng hàn. Phía trong lò lát gạch chịu nhiệt samốt (3). Lò đứng trên bốn trụ đế(1). Để bảo vệ cho gạch khỏi bị vỡ do phối liệu đập vào ở phần cửa nạp liệu (7) ngƣời ta lát bằng gạch gang (4). Bộ phận nạp liệu (8) đƣa than mÀ (5) và kim loại mẻ liệu (6) vào lò. Không khí cần cho quá trình cháy than đƣợc dẫn từ quạt gió (19) qua ống phân phối gió (9) vào các mắt gió quanh lò (10) là phần ống khói dùng để hút khí thải của quá trình nấu (11) là tán đập lửa và thu hồi bụi lò , (12) là nồi lò tính từ đáy lò lên đến hàng mắt gió chính (9) dùng để chứa gang lỏng , (13) là cửa thao tác dùng để sửa chữa thành lò, nhóm lò , (14) là cửa ra gang lỏng, nó có thể đƣợc nối với lò tiền (15) để lƣợng chứa gang lỏng đƣợc nhiều hơn. Trong lò tiền lại có cửa ra Hình 126: Cấu tạo của lò đứng nấu gang lỏng (16) và cửa ra xỉ (18). gang b) Các thông số cơ bản của lò: - Đƣờng kính lò (D): Là đƣờng kính trong của lò tính ở vùng mắt gió gió chính. Đƣờng kính lò quyết định công xuất của lò (thƣờng lò đứng có công xuất Q = 3  8 tấn/h) nên đƣờng kính lò:D = 700 1300 mm. - Chiều cao hữu ích của lò (Ho): Là khoảng cách từ mặt gió chính đến mép dƣới của cửa nạp liệu. 14 Bộ môn Công nghệ Vật liệu Thƣờng chọn Ho theo tỷ lệ Bài giảng Công nghệ chế tạo Phôi H0  46 D Tỷ lệ trên càng lớn thì càng tận dụng đƣợc nhiệt của nhiên liệu cháy để nung nóng chảy vật liệu kim loại. Song cũng dễ sinh ra bí lò do cột kim loại quá nóng đè vỡ vụn than. - Chiều cao nồi lò (Hn ) : Là khoảng cách từ mắt gió gió chính xuống đến đáy lò. Chiều cao nồi lò chỉ quan trọng khi không có lò tiền, khi đó thƣờng chọn: Hn = 500  700 mm. - Kích thƣớc và vị trí các hàng mắt gió gió: Lò đứng thƣờng có 2 hoặc 3 hàng mắt gió. Hàng mắt gió dƣới cùng là hàng mắt gió chính chiếm 80% tổng diện tích mắt gió.Tổng diện tích mắt gió chiếm 15 25% diện tích tiết diện ngang của lò. c) Vận hành lò đứng: Trừ lần nấu đầu tiên, các lần nấu sau trƣớc khi nấu đều phải làm công tác sửa chữa tƣờng lò nhƣ : đục bỏ các biếu xỉ bám ở tƣờng lò, vá chữa các chở tƣờng lò bị mài mòn, đắp đáy lò... Sau đó chất củi sấy lò qua cửa thao tác (13), nhóm lò và đốt củi từ 2 đến 4 giờ, lấp cửa thao tác (13). Sau khi lò đã sấy xong ta chất than lót vào lò đến trên mắt gió chính 4001200mm. Lớp than lót này ngoài tác dụng sấy lò còn có nhiệm vụ đỡ toàn bộ khối liệu phía trên, gia nhiệt cho gang lỏng trƣớc khi chảy xuống nồi lò. Sau khi lớp than lót cháy đều ta chất liệu vào lò qua cửa thao tác (7) theo thứ tự kim loại (6), than mÀ và trợ dung (5) lần lƣợt thành từng lớp dày 150250mm cho đến khi đầy đến cửa nạp liệu (7). Chất liệu xong tiếp tục giữ một giờ cho liệu đƣợc sấy nóng rồi mở quạt gió để bắt đầu quá trình nấu chảy gang. Khi nấu gang trong lò xẩy ra hai quá trình chính là: - Nhiên liệu cháy tạo ra khí nóng truyền nhiệt cho kim loại. - Kim loại phối liệu nóng chảy và bị quá nhiệt tạo ra gang lỏng và xỉ. Trong suõt thời gian nấu than liên tục bị cháy, kim loại mẻ liệu liên tục bị chảy lỏng và tháo dần ra ngoài qua cửa ra gang vì vậy mức liệu trong lò sẽ thấp dần. Để quá trình nấu liên tục chúng ta phải thƣờng xuyên chất thêm liệu vào lò. Sau khi đã rót hết khuôn hoặc bị sự cố nghiêm trọng cần phải ngừng quá trình nấu. Yêu cầu chính của thao tác ngừng nấu là phải lấy hết nƣớc gang lỏng ra khỏi lò, phá đƣợc đáy lò để than lót, xỉ và liệu chƣa nóng chảy rơi xuống hết. 2. Đặc điểm nấu và đúc các loại gang khác: 2.1. Nấu và đúc gang trắng: a) Khái niệm: Gang trắng là gang có lƣợng chứa các bon khoảng từ 2,4 3,4%, cácbon không ở dạng grafit nhƣ gang xám mà ở dạng xêmentit (Fe3C). Vì có xêmentít nên gang trắng rất cứng, dòn, độ bền dẻo và độ dai va chạm kém, rất khó gia công cơ khí. Do đó chế tạo gang trắng chỉ dùng cho các trƣờng hợp sau: - Gang trắng dùng để làm các chi tiết chịu lực thấp mà cần tính chống mòn cao và không phải gia công cơ (Ví dụ: Quả lô của máy xát gạo...). - Gang trắng dùng để chế tạo ra gang dẻo. Khi đem gang trắng ủ trong một thời gian dài (60  200 giờ) thì xêmentit sẽ phân hoá thành Ferit và cacbon ủ có dạng hoa tuyết. Khi ở dạng này gang có độ bền kéo cao (b = 400  800N/mm2), độ dẻo cao ( = 4  10%), tính chịu va chạm cao. Gang dẻo có cơ tính giữa gang xám và thép. Nó có tính chống gỉ và tính bền vững hoá học cao. Đặc biệt có thể chế tạo những chi tiết phức tạp, mỏng không thể 15 Bộ môn Công nghệ Vật liệu Bài giảng Công nghệ chế tạo Phôi đúc bằng thép đƣợc, chính vì thế mà ngày nay đúc gang trắng để ủ thành gang dẻo đƣợc dùng rất rộng rãi. b) Tính đúc của gang trắng: Gang trắng có tính đúc kém hơn gang xám nhiều. Vì thành phần cacbon thấp nên nhiệt độ chảy của gang trắng cao, độ chảy loãng thấp .Vì cần tốc độ nguội nhanh để tạo ra xêmentit nên khả năng điền đầy khuôn của nó kém. Do nhiệt độ chảy cao, khoảng kết tinh lớn nên gang trắng co nhiều (độ co chiều dài khoảng 1,7%, độ co thể tích khoảng 9,4%) và dễ bị nứt. c) Đặc điểm khi đúc gang trắng: Do nhiệt độ rót vào khuôn cao nên vật liệu làm khuôn, lõi cần có tính chịu nhiệt cao. Độ co của gang trắng lớn nên hỗn hợp khuôn, lõi cần có tính lún cao. Tính thông khí của hỗn hợp khuôn cần khoảng 80  100, độ bền nén tƣơi khoảng 3,8  4,0 N/mm2 , độ ẩm khoảng 4  4,8%. Để nâng cao độ bóng bề mặt khuôn, ta thêm 1% kiềm sunfat vào hỗn hợp khuôn. 2.2. Đúc gang biến tính: a) Khái niệm: Gang biến tính (ký hiệu MC ) là loại gang có thành phần khoảng : 2,8  3,4% C; 1  1,4% Mn; 0,2  3% P; < 0,12% S, còn Si tùy thuộc vào chiều dày thành vật đúc, thông thƣờng lƣợng Si khoảng 0,9  1,5%, gang biến tính đƣợc chế tạo từ gang xám bằng cách cho thêm các chất biến tính nhƣ Si, Al, Ca... Để tạo nên những Oxít tƣơng ứng SiO2 , Al2O3 , CaO... tồn tại trong gang lỏng ở trạng thái lơ lửng và là những trung tâm cho grafit kết tinh, nhờ đó ta nhận đƣợc tổ chức grafit hình phiến nhỏ mịn làm cho độ bền, dÀo cao hơn và ít dòn hơn gang xám. b) Đặc điểm chế tạo gang biến tính: Quá trình chế tạo gang biến tính gồm hai bƣớc: * Pha thêm thép vụn vào mẻ liệu để nấu ra gang ít cacbon (có tổng lƣợng C và Si khoảng 4,2  4,6%) đảm bảo có tổ chức của gang hoa râm. Nhƣng vì có cho thêm thép vụn nên nhiệt độ chảy của vật liệu cao hơn, do đó phải nấu trong lò đứng rồi qua lò điện để nung quá nhiệt. Lƣợng thép vụn để đƣa vào mẻ liệu khoảng 60  70%, nhiệt độ nƣớc gang ra lò khoảng 1440  1450 oC, nhiệt độ rót khoảng 1330  1360 oC (những số liệu trên cho gang biến tính cần có b = 350  400 N/mm2 ). Ngƣời ta cũng có thể pha thép vụn bằng cách nghiền thép vụn thành hạt (kích thƣớc hạt < 2,5 mm) rồi cho vào thùng rót đựng gang xám lỏng có nhiệt độ cao hơn 1420 oC, hạt thép vụn tuy nhiệt độ chảy cao hơn gang nhƣng nó vẫn hoà tan tốt do hiện tƣợng khuyếch tán. * Làm biến tính gang bằng cách dùng 0,3  0,6% Si - Ca hoặc 0,5  0,8% Fe-Si loại 75% Si, đập vụn nhỏ (kích thƣớc hạt < 6 mm) cho chất biến tính vào thùng rót, quấy đều và đem rót ngay, để lâu sẽ mất hiệu quả của sự biến tính. Đối với vật đúc lớn, thành dày cần nhiệt độ rót thấp (1180o  1220 o ) nếu cho chất biến tính ở dạng đặc vào thì sẽ không cho kết quả, nên ngƣời ta có thể nấu chảy chất biến tính ở lò điện nhƣ rồi pha nó vào gang lúc rót khuôn. Gang biến tính do có ít C nên nhiệt độ chảy cao, co nhiều, vì thế vật liệu làm khuôn, công nghệ làm khuôn, lõi yêu cầu tƣơng tự nhƣ đúc gang trắng. 16 Bộ môn Công nghệ Vật liệu Bài giảng Công nghệ chế tạo Phôi 2.3. Đúc gang grafit cầu: a) Khái niệm: Gang grafit cầu (ký hiệu GC ) là loại gang có thành phần khoảng: 3,23,6% C; 2  3% Si ; 0,3  0,9 % Mn ; 0,1  0,2% P; 0,03% S. Gang cầu đƣợc chế tạo từ gang xám bằng cách cho vào gang xám lỏng 0,3  0,6% Mg, Mg hoà tan vào gang lỏng, bao quanh các hạt ôstenit và grafit (làm tăng sức căng mặt ngoài) khi kết tinh làm cho grafit không phát triển đƣợc và ở dạng hình cầu, Mg còn kết hợp với Si tạo nên hợp chất silicmanhêzi, hợp chất này hoà tan vào Ferit làm tăng độ cứng của nó. Nhƣng vì có Mg đƣợc đƣa vào nên gang có khuynh hƣớng dễ tạo thành xêmentít (cứng, ròn), do đó ngay sau khi cho Mg, ngƣời ta thêm Fe-Si (loại 75% Si ) vào gang lỏng để cản trở sự tạo thành xêmentít. Nhờ grafit có dạng hình cầu nên gang có cơ tính rất cao, ngƣời ta có thể dùng nó thay thép để chế tạo các chi tiết phức tạp, cần bền nhƣ trục khuỷu, bánh răng, vỏ hộp các máy... b) Đặc điểm khi chế tạo gang grafit cầu: Khi cho Mg vào gang lỏng để biến tính, vì Mg có nhiệt độ chảy khoảng 650 oC, nhiệt độ bốc hơi khoảng 1107 oC nên nhiệt lƣợng tiêu tốn để làm chảy và bốc hơi Mg mất rất nhiều (1% Mg có thể làm giảm nhiệt độ gang lỏng khoảng 100  120 oC), do đó nhiệt độ gang lỏng cần cao . Nếu nhiệt độ nƣớc gang cao quá sẽ làm cho Mg cháy nhiều, nếu nhiệt độ thấp quá không đảm bảo cho tạp chất nổi lên làm chất lƣợng vật đúc giảm. Mặt khác Mg là nguyên tố khứ S rất mạnh, nên yêu cầu nƣớc gang phải ít S để giảm sự hao tốn Mg và tăng tác dụng cầu hoá. Đồng thời lƣợng Si trong gang lỏng cũng cần cao để ngăn cản sự hình thành xêmentít. Ngoài ra Mg còn có phản ứng mạnh với nƣớc gang làm kim loại lỏng bắn tung toé ra ngoài nhiều, nên ngƣời ta phải có thiết bị đặc biệt để cho Mg vào gang lỏng. Cũng nhƣ tính chất này nên nó có tác dụng khử khí mạnh.  3. ĐÖC THÉP Trong công nghiệp chế tạo máy khi cần những chi tiết chịu tải trọng lớn, chịu va đập, mài mòn, chịu nhiệt, chịu ăn mòn hoá học và các cơ lý tính đặc biệt ta phải dùng vật đúc bằng thép. 1. Phân loại thép đúc: a) Thép các bon đúc: Thép các bon là loại thép đƣợc sử dòng rộng rãi nhất để đúc các chi tiết máy. Thành phần hoá học của thép chủ yếu có: C, Si, Mn, P, S, trong đó C là nguyên tố có ảnh hƣởng quyết định cơ tính của thép, còn S, P là tạp chất có hại. Thép cacbon đƣợc chia ra 3 nhóm theo hàm lƣợng cacbon: - Thép cacbon thấp (0,12  0,2% C): là loại có độ chảy loãng thấp, co ngót lớn nên khó đúc. đây là loại thép dùng chủ yếu trong ngành kỹ thuật điện. - Thép cacbon trung bình (0,22  0,45% C): Thép có tính đúc tốt hơn thép các bon thấp, đƣợc dùng chủ yếu để chế tạo các chi tiết máy. - Thép cácbon cao (0,45  0,6% C): Là loại thép có tính đúc tốt do chảy loãng cao, co ngót ít. Tuy nhiên vật đúc thép cacbon cao dễ bị nứt do dẫn nhiệt kém. Thép cacbon cao đƣợc dùng chế tạo các chi tiết chịu mài mòn. b) Thép hợp kim đúc: Thép hợp kim đúc rất đa dạng, dƣới đây xin giới thiệu một số loại điển hình: 17 Bộ môn Công nghệ Vật liệu Bài giảng Công nghệ chế tạo Phôi - Thép Silic: hàm lƣợng Si có loại thấp hơn 2%, có loại thép chứa đến 20% Si. Nhìn chung thép Silic đúc có tổ chức hạt thô to, kém dÀo vì vậy vật đúc phải có kết cấu đồng đều để giảm ứng xuất, khuôn đúc phải có tính lún cao, việc phá dỡ, làm sạch vật đúc phải hết sức thận trọng mới tránh đƣợc nứt. - Thép Mangan: Thép Mangan có ba loại: thép Mangan thấp (dƣới 2% Mn), thép Mangan vừa (2,5  4% Mn) và thép mangan cao (dƣới 20% Mn). Thép mangan thấp có tính đúc tƣơng tự thép cacbon. Tuy nhiên cùng với việc tăng hàm lƣợng mangan hệ số dẫn nhiệt của thép giảm, hạt thô to nên dễ bị nứt. Khắc phục bằng cách rót khuôn ở nhiệt độ thấp, dùng khuôn có tính lún cao, dỡ vật đúc sớm. - Thép Crôm: Thép Crôm có 3 loại: Thép Crôm thấp (1 2%), thép Crôm trung bình (3  5%) và thép Crôm cao (dƣới 30%). Thép Crôm khó đúc nhất là thép Crôm cao. Muốn đúc phải quá nhiệt nhiều do đó co lỏng lớn, đậu ngót phải đặt lớn hơn khi đúc thép cácbon. - Thép Niken: có ba loại: Thép Niken thấp (dƣới 2%), thép niken trung bình (2 5%) và thép niken cao (dƣới 25%). Niken nhìn chung làm tăng độ chảy loãng của thép song vẫn phải rót ở nhiệt độ cao (vì khoảng kết tinh hẹp). Do đó độ co lỏng lớn. Cần phải tạo tổ chức hạt nhỏ và tránh va đập trong quá trình dỡ khuôn, làm sạch, vận chuyển vật đúc để tránh nứt. 2. Cấu tạo hệ thống rót: Hệ thống rót dùng cho đúc thép phải là hệ đƣờng ống có chiều dài càng ngắn càng tốt (đến mức độ giới hạn cho phép). Đậu ngót phải đƣợc đặt đúng đƣờng trục phân bổ ngót. Những vật đúc cỡ vừa và cỡ lớn sử dụng hệ thống rót tổng hợp là tốt nhất, vừa bảo đảm dòng chảy êm, vừa bảo đảm hƣớng đông. Hệ thống rót phổ biến trong đúc thép là hệ thống rót xiphông và hệ thống rót tầng. Những chi tiết thành dày đều nên dẫn kim loại vào chỗ mỏng nhất sẽ đảm bảo đƣợc sự đông đặc đồng đều. Những vật đúc chiều dày thành chênh nhau nhiều, nên dẫn kim loại vào chở dày có bố trí thêm đậu ngót ở trên bảo đảm sự đông đặc có hƣớng, không nên dẫn vào chỗ mỏng vừa làm cho nhiệt độ chỗ dày và chỗ mỏng chênh nhau nhiều và dễ mắc tật rót không đầy. Hệ thống rót trên xuống dùng cho vật đúc rộng và thấp. Hệ thống rót bên sƣờn, khi rót đặt khuôn nghiêng dùng cho vật đúc dạng tấm mỏng. Hệ thống rót xiphông tuy dòng chảy êm nhƣng kim loại ở đỉnh khuôn lại nguội nhất, trái với nguyên tắc đông có hƣớng, để khắc phục cần rót thép lỏng vào đậu ngót sau khi đã rót đầy khuôn. Lƣợng tiêu hao kim loại cho hệ thống rót và đậu ngót khá cao, chiếm tới 2050% trọng lƣợng thép lỏng. 3. Đặc điểm về công nghệ khuôn: Hỗn hợp làm khuôn và lõi dùng để đúc thép phải có độ bền cao hơn so với đúc gang vì nhiệt độ rót của thép cao hơn. Do đó chất dính thƣờng dùng trong đúc thép là loại có chất lƣợng cao (nhƣ sét Bentônít, nƣớc thuỷ tinh ...). Để chống cháy cát với khuôn tƣơi phải dùng cát cỡ hạt nhỏ để làm hỗn hợp cát mặt, với khuôn khô nên dùng chất sơn khuôn gồm 93% bột đá, 3% đất sét bentônit và 4% dầu. Hỗn hợp làm lõi đúc thép phải có tính lún tốt vì thép co ngót mạnh do đó thƣờng pha vào thành phần của nó 15  30% mùn cƣa. 18 Bộ môn Công nghệ Vật liệu Bài giảng Công nghệ chế tạo Phôi 4. Đặc điểm nấu thép: Thực chất của quá trình nấu thép là quá trình khử bỏ các tạp chất trong nguyên liệu ban đầu, điều chỉnh thành phần của thép lỏng theo yêu cầu và gia nhiệt cho thép đến nhiệt độ rót khuôn. Nguyên liệu nấu thép thƣờng là gang và thép phế. Lò nấu thép có nhiều loại: lò chuyển, lò bằng và lò điện, trong đó lò điện là thiết bị phù hợp nhất để luyện thép trong các xƣởng đúc. a) Đặc điểm luyện thép lò điện hồ quang: (hình 128) Lò điện hồ quang có những đặc điểm sau: Có thể tạo ra môi trƣờng khí hoàn nguyên trong không gian nấu chảy của lò, xỉ nóng hơn các loại lò khác vì xỉ đƣợc hồ quang có nhiệt độ cao đốt nóng, do đó xỉ loãng hơn và có hoạt tính cao hơn xỉ lò mactanh. Cũng vì thế lƣợng ôxit sắt trong xỉ ít hơn 10 lớn so với lò máctanh. Có thể điều chỉnh thành phần hoá học của kim loại lỏng dễ dàng nên luyện đƣợc nhiều loại thép, từ thép cacbon đến thép hợp kim đặc biệt. Trong lò điện hồ quang không có ôxy tự do trong môi trƣờng khí lò. Quá trình khử ôxy là do ôxy trong quặng sắt hoặc ôxy có sẵn trong nồi lò nên tỷ lệ cháy hao các nguyên tố trong hợp kim thấp. Nhƣợc điểm của thép nấu trong lò hồ quang là chứa nitơ cao hơn thép lò máctanh, vì nhiệt độ cao của hồ quang tạo nitơ hoạt tính dễ hoà tan vào thép. Do môi trƣờng khí lò có tính hoàn nguyên, xỉ kiềm có nhiệt độ cao nên tác dụng khử lƣu huỳnh của xỉ rất tốt. Lò hồ quang tƣờng kiềm dùng nấu thép đúc những chi tiết quan trọng bằng thép hợp kim hay thép bền nóng. Có thể nấu đƣợc thép có lƣợng lƣu huỳnh và phôt pho thấp. Lò hồ quang tƣờng axít chỉ nấu đƣợc mẻ liệu sạch chứa lƣu huỳnh và phôt pho thấp. Lò hồ quang axít là phƣơng tiện nấu thép đơn giản và thuận tiện nhất. Tƣờng lò hồ quang axít có tuổi thọ cao hơn so với lò hồ quang kiềm. Do đó lò điện hồ quang axít thƣờng dùng trong xƣởng đúc nhiều hơn so với lò điện hồ quang kiềm. b) Luyện thép trong lò cao tần: (hình 129) Vật liệu dùng để nấu trong lò cao tần phải chọn và làm sạch, phải tính toán mÀ nấu rất cẫn thận để đạt đƣợc thành phần thép nhất định, sau khi nấu ngƣời ta cho thêm một ít chất phụ và chất khử ôxy. Thời gian nấu trong lò cao tần rất nhanh, nên kim loại không bị ôxy hoá, xỉ không bị nung nóng bởi dòng điện cảm ứng, mà chỉ nung nóng nhƣ nhiệt độ của kim loại. 19 Bộ môn Công nghệ Vật liệu Hình 128: Lò điện hồ quang 1-Cửa chất liệu; 2-cơ cấu quay lò; 3- cơ cấu giữ điện cực; 4- phối liệu rắn; 5- than cốc; 6kim loại lỏng ; 7- xỉ lỏng ; 8- điện cực; 9- đỉnh lò; 10- đáy lò. Bài giảng Công nghệ chế tạo Phôi Hình 129: Lò điện cảm ứng cao tần 1-nồi chịu lửa ;2-cuộn dây đồng; 3-dây đồng có nƣớc làm nguội; 4- kim loại lỏng; 5- xỉ đặc. Lò cao tần dùng để nấu thép có chất lƣợng cao, đặc biệt là sử dụng trong sản xuất đúc thép. Thƣờng dùng lò cao tần để nấu luyện thép hợp kim cao không gỉ, thép chịu nóng, bền nóng và các loại thép khác. Ngoài ra cũng dùng để nấu thép cacbon có hàm lƣợng cacbon thấp mà các phƣơng tiện khác không thể nấu luyện đƣợc hoặc là khó nấu trong lò hồ quang điện vì một phần cacbon từ các điện cực thấm vào kim loại.  4. NẤU ĐÖC HỢP KIM MÀU 1. Những đặc điểm và nguyên tắc chung về nấu luyện hợp kim màu: 1- Nồi lò phải đƣợc sấy khô, nóng trƣớc khi chất phôi liệu kim loại vào. Phôi liệu kim loại (các thổi kim loại và hồi liệu) cũng phải đƣợc sấy khô nóng trƣớc khi cho vào nồi lò. 2- Tỷ lệ giữa khối lƣợng thỏi kim loại và hồi liệu đƣợc cho vào tùy theo yêu cầu vì chất lƣợng chi tiết đúc. Những vật đúc yêu cầu chất lƣợng cao thì đƣợc rót từ hợp kim lỏng nấu 100% thỏi. 3- Trƣớc hết nấu chảy những kim loại có nhiệt độ nóng chảy cao nhất, sau đó cho tiếp các kim loại còn lại vào. 4- Phải tiến hành nấu sao cho thời gian nấu một mÀ ngắn nhất. 5- Không đƣợc phép quá nhiệt hợp kim lỏng trên nhiệt độ tối đa. 6- Không đƣợc để kim loại lỏng lâu trong lò để tránh sự hấp thụ khí và cháy hao. 7 Những chất phụ gia (hợp kim trung gian, chất ôxy hoá, khử ô xy, chất chảy v.v...) phải đƣợc dùng đúng liều lƣợng. 8- Sau khi chảy tan thì hợp kim lỏng phải đƣợc khuấy trộn cẩn thận, tốt nhất nên dùng thanh graphit để khuấy trộn. 9- Ra lò (rót hợp kim lỏng đã đƣợc tinh luyện vào nồi rót) phải cẩn thận để tránh hấp thụ khí. 10- Tất cả thiét bị và dụng cụ dùng cho nấu luyện phải đƣợc sấy nóng tốt để đảm bảo an toàn cho ngƣời phục vụ. 20 Bộ môn Công nghệ Vật liệu Bài giảng Công nghệ chế tạo Phôi 2. Nấu luyện hợp kim nhôm: a) Nấu nhôm nguyên chất: Nhôm nguyên chất có tính dẫn điện và nhiệt rất tốt, chịu ăn mòn hoá học tốt trong một số trƣờng hợp. Nhôm nguyên chất có những tính chất quang học rất tốt ( ví dụ khả năng phản xạ tốt đối với các tia sóng dài). Khả năng biến dạng nóng và nguội của Al rất tốt. Nhôm lỏng có ái lực lớn với O2 do vậy dễ bị oxy hoá. Quá trình ôxy hoá ảnh hƣởng đến chất lƣợng vật đúc và làm cháy hao kim loại lúc nấu luyện. Khi ôxyt nhôm bị đẩy lẫn vào kim loại lỏng nó sẽ làm giảm độ chảy lỏng của kim loại lỏng. Độ hoà tan của H2 trong nhôm lỏng lớn gấp 40 lớn so với nhôm rắn. Nhƣ vậy trong quá trình nấu luyện Al khó có thể có biện pháp hoàn hảo để ngăn ngừa sự ôxy hoá và hấp thụ khí. Khi nhiệt độ hoặc áp lực giảm thì các bọt khí phần lớn dính vào lớp ôxyt lơ lửng trong kim loại vì tỷ trọng của ôxyt và kim loại khác nhau không nhiều. Do vậy trong quá trình tinh luyện Al, phải tiến hành khử khí đồng thời với khử các loại tạp chất (ôxyt) ra khỏi kim loại lỏng. Để khử khí và loại tạp chất ra khỏi nhôm lỏng, ngƣời ta thƣờng sử dụng các hợp chất. Các chất dùng để tinh luyện phải đảm bảo các yêu cầu: - Sau khi nóng chảy phải có độ loãng nhất định. - Trọng lƣợng riêng bé hơn nhôm lỏng, nghĩa là phải nhỏ hơn 2,4 kg /dm3. - Khả năng hút ẩm nhỏ nhất. - Không độc. - Không hoà tan trong nhôm. - Rẻ tiền. Có hai loại chất dùng để tinh luyện nhôm: Loại thứ nhất: Dùng để giảm sức căng bề mặt ở giới hạn kim loại ôxyt. Từ đó có thể tách ôxyt ra khỏi nhôm. Ví dụ khi cho kryolit (Na3AlF6) vào thứ nó làm giảm sức căng bề mặt giữa kim loại và ôxyt. Kryolit có nhiệt độ nóng chảy 1000oC. Nhƣ vậy phải làm giảm nhiệt độ nóng chảy của kryolit bằng cách dùng hỗn hợp 67% NaCl và 33% kryolit thì nhiệt độ nóng chảy là 735 oC hoặc sử dụng hỗn hợp gồm 80% KCl và 20% kryolit thì nhiệt độ chảy là 653 oC. Khi sử dụng hỗn hợp 3 thành phơn: NaCl - KCl - NaF thì nhiệt nóng chảy thể hiện phù hợp hơn so với hỗn hợp muối 2 thành phần. Hợp chất cùng tinh của 3 muối này có nhiệt độ nóng chảy là 607 o C (45% KCl, 45% NaCl và 10% NaF). Loại thứ hai: dùng chất dễ bay hơi để khử khí và làm sạch Al bằng tác dụng cơ học. Đối với loại này, ngƣời ta thƣờng sử dụng C2Cl6. Các muối dùng để tinh luyện nhôm phải đƣợc sấy khô và cho vào nhôm lỏng từng phần một. Ngoài phƣơng pháp dùng muối tinh luyện, ngƣời ta có thể thổi khí N 2 vào nhôm để loại khí H2 ra khỏi kim loại. Hoặc có thể thổi khí Cl2. Khi thổi khí Cl2 ngoài tác dụng cơ học còn có tác dụng hoá học. Khí Cl2 là loại khí độc hại, do vậy khi sử dụng Cl2 phải có biện pháp an toàn nghiêm ngặt. Để tăng cơ tính của Al thì sau khi đông đặc, nhôm phải có tổ chức nhỏ mịn. Quá trình làm nhỏ mịn tổ chức của nhôm nguyên chất liên quan đến sự hình thành các các pha khó chảy - mầm kết tinh. Cr và Mn tuy tạo với nhôm các hợp chất khó chảy nhƣng không làm tổ chức của Al nhỏ mịn. Thực tế cho thấy rằng Vanadi và Vonfram làm nhỏ mịn tổ chức của nhôm nguyên chất. Các nguyên tố này cũng làm nhỏ mịn tổ chức của hợp kim nhôm, đồng thanh nhôm và đồng thau. 21 Bộ môn Công nghệ Vật liệu Bài giảng Công nghệ chế tạo Phôi b) Nấu luyện hợp kim nhôm: Hợp kim nhôm có nhiều tính chất phù hợp cho nhiều mục đích sử dụng khác nhau. Nhìn chung hợp kim nhôm có trọng lƣợng riêng nhỏ, cơ tính tốt, có thể biến dạng nóng và nguội. Một số hợp kim Al có tính đúc tốt, nhiều loại hợp kim nhôm chịu ăn mòn tốt. Tất cả hợp kim nhôm không từ tính và có độ dẫn điện và nhiệt tốt. Tùy theo thành phần hoá học, có thể chia thành các nhóm hợp kim Al quan trọng nhất nhƣ sau: Al - Cu - Mg ; Al - Mg; Al - Mn; Al - Cu - Ni; Al - Mg - Si; Al Zn; Al - Zn - Mg; Al - Si. Khi đông đặc, Al có độ co thể tích là 7% còn hợp kim Al có độ co 4 đến 5% tùy theo thành phần hoá học. Hợp kim Al có thể đƣợc đúc trong khuôn cát, khuôn kim loại hoặc đúc áp lực tùy theo yêu cầu chất lƣợng chi tiết đúc. Ngoài Al ra trong hợp kim nhôm có Si, Cu, Zn, Mg, Ni, Mn, hoặc kết hợp các nguyên tố đó tùy theo mục đích sử dụng hợp kim đúc. Bằng hợp kim hoá có thể chế tạo đƣợc các chi tiết đúc có cơ tính, lý tính, hoá tính và tính công nghệ thích hợp và có thể cải thiện một số tính đúc phù hợp đối với quá trình nấu và rót hợp kim vào khuôn. Các nhóm hợp kim nhôm đúc thƣờng hay sử dụng. 1. Al - Si, Al - Si - Mg. 2. Al - Cu và Al - Cu - Si. 3- Al - Mg. 4- Al - Zn, Al - Zn - Mg. Những yếu tố ảnh hƣởng đến hợp kim nhôm trong quá trình nấu luyện: Quá trình chọn hợp kim nhôm đòi hỏi phải cẩn thận và nghiêm túc, nếu không sẽ không đảm bảo chất lƣợng. Thành phần hoá học phù hợp là điều kiện đầu tiên để đảm bảo chất lƣợng hợp kim. Nhƣ vậy yêu cầu phải phối liệu đúng. Nhôm và hợp kim nhôm dễ bị ôxy hoá ở trạng thái lỏng, các ôxyt hình thành làm tăng độ sệt kim loại lỏng và làm giảm một số tính đúc. Tạp chất phi kim loại khác cũng làm giảm chất lƣợng hợp kim. Quá trình hấp thụ khí làm giảm chất lƣợng hợp kim, chẳng hạn H2 là nguyên nhân gây rỗ khí trong vật đúc. Lƣợng khí trong hợp kim lỏng có thể đƣợc làm giảm bằng các phƣơng pháp khác nhau. Tổ chức nhỏ mịn của hợp kim nhôm là tiêu chuẩn quan trọng để đánh giá chất lƣợng vật đúc. Chất lƣợng hợp kim càng giảm khi nhiệt độ nấu luyện càng cao và thời gian nấu càng dài. Nguyên tắc chủ yếu khi nấu nhôm và hợp kim nhôm là: nấu luyện nhanh nhất và không quá nhiệt quá mức. Nhôm lỏng và hợp kim nhôm lỏng hoà tan chủ yếu H2, còn sự hoà tan các khí khác có thể bỏ qua. Nhôm bị ôxy hoá ở nhiệt độ thƣờng, nhƣng chủ yếu ở nhiệt độ cao (sau khi nóng chảy). Các phần tử ôxyt nhôm và Mg ảnh hƣởng xấu đến chất lƣợng vật đúc. Do vậy hợp kim nhôm phải đƣợc nấu chảy cẩn thận và nhanh nhƣng không nâng nhiệt độ quá mức cần thiết. Trên 900oC có chuyển biến Al2O3 thành Côrun. Côrun gây ra các điểm cứng trong vật đúc và làm giảm khả năng gia công cắt gọt chúng. Các ôxyt sắt trong hợp kim Al sẽ gây ra sự hình thành Côrun cứng. Trọng lƣợng riêng của các phần tử ôxyt và hợp kim không khác nhau nhiều. Do vậy mà khó tách các ôxyt ra khỏi kim loại. Ngoài ra còn có lƣợng khí đáng kể bám vào các phần tử ôxyt. Các nguyên tố Zn, Mg làm tăng khả năng ôxy hoá của Al khi nấu luyện. Khi không có điều kiện thích hợp để xuất hiện chuyển biến Al 2O3 thành Côrun thì nó tạo nên các ôxyt nhôm mềm ở dạng màng mỏng hoặc cụm. Quá trình này tuy 22 Bộ môn Công nghệ Vật liệu Bài giảng Công nghệ chế tạo Phôi không ảnh hƣởng xấu đến khả năng gia công cắt gọt, nhƣng nó làm giảm tính đúc của hợp kim và gây ra khuyết tật bề mặt. Trong quá trình nấu chảy nhôm nếu hợp kim lỏng tiếp xúc với không khí thì có thể xuất hiện phản ứng giữa Al và N2 ở nhiệt độ trên 750 oC do đó xuất hiện AlN. AlN thực tế không tan trong hợp kim lỏng. Khi nấu luyện Al trong nồi grafit, ở nhiệt độ cao sẽ hình thành Al4C3 . Trọng lƣợng riêng của Al4C3 và hợp kim lỏng gần nhƣ nhau. Do vậy Al4C3 dễ lƣu lại trong vật đúc và hình thành các điểm cứng. Nguyên nhân tạo nên các điểm cứng trong vật đúc ngoài Côrun và các bít còn có các hợp chất khác, ví dụ Al2O3 ,MnO, SiO2 , SiC, v.v... Quy trình công nghệ nấu hợp kim nhôm: Quy trình nấu hợp kim nhôm phụ thuộc vào thành phần phối liệu, thiết bị nấu, vào loại hợp kim cần chế tạo và một số yếu tố khác. Số hợp kim nhôm thì lớn, thiết bị nấu khác nhau, do vậykhông thể đƣa ra một quy trình công nghệ chung. Trong phần này chỉ đƣa ra quy trình công nghệ nấu hợp kim Al-Si 13. Quy trình tiến hành theo các bƣớc sau: - Chuẩn bị lò: Lò nồi (hình 136) hoặc lò điện trở (hình 137), phải đƣợc loại bỏ các thứ còn lại của mÀ trƣớc, nghĩa là cạo sạch kim loại còn thừa, ôxyt và muối tinh luyện. Lò đƣợc nung đến nhiệt độ 700  750 oC và cho vào nồi lò một lớp (1 5 kg) muối Clorua ( ví dụ: Hỗn hợp NaCl, KCl và Na3AlF6 ). Sau khoảng 3 5 phút thì cào bỏ màng bẩn. - Chất phối liệu vào lò: Trƣớc hết xếp các thỏi silumin, tiếp theo xếp các cục hồi liệu. Nếu phối liệu bao gồm nhôm, hồi liệu và hợp kim trung gian Al-Si thì trƣớc hết cho nhôm và hồi liệu vào lò. Sau khi các thành phần này chảy tan xong mới cho hợp kim trung gian vào. Trƣờng hợp sử dụng phoi thì phải nấu lại phoi trong lò đặc biệt , rót thành thỏi rồi mới đƣợc sử dụng. - Tiến hành nấu luyện: Nếu nấu bằng nhiên liệu rắn hoặc khí thì phải dùng ngọn lửa ôxy hoá yếu. Sau khi phối liệu chảy tan thì tiến hành tinh luyện bằng hỗn hợp muối ở nhiệt độ 650  700oC. Sau khi cào bỏ màng bẩn và khuấy trộn hợp kim lỏng thì tăng nhiệt độ lên 730  750 oC và tiến hành biến tính hợp kim lỏng. Nếu dùng phƣơng pháp liên hợp thì tiến hành nhƣ sau: Cho vào bề mặt hợp kim lỏng 0,6  1% muối biến tính (ví dụ hỗn hợp 40% NaCl và 60% NaF), rồi dùng chụp nhấn chìm hỗn hợp đó xuống sâu phía dƣới bề mặt hợp kim. Tiếp theo cho vào hợp kim lỏng (to = 750 oC) 0,03  0,06% Na kim loại. - Rót: Sau khi cho chất biến tính thì để yên 5 đến 10 phút. Sau đó cào bỏ màng bẩn trên bề mặt, để yên cho khí thoát ra, xong rót hợp kim ở nhiệt độ 700 750 oC. Nhiệt độ lúc nấu phải đảm bảo chính xác 20 oC. - Kỹ thuật an toàn lao động: Nhôm làm nguyên tố không độc không nguy hiểm, nhƣng có thể dễ gây nổ trong lò. Nhôm kết hợp với ôxy của các ôxyt kim loại nóng. Nồng độ oxy trong các oxyt là rất lớn, do vậy dễ xẩy ra phản ứng mạnh. Cần phải cẩn thận khi cho phoi vào hợp kim lỏng. Phoi không đƣợc dính các oxyt . Nếu phoi nhôm có lẫn phoi đồng thanh thì khi sấy nóng nó bị oxy hoá mạnh tạo nên CuO. Trong hợp kim lỏng xẩy ra phản ứng nhiệt nhôm: 3 CuO + 2Al = 3Cu + Al2O3 23 Bộ môn Công nghệ Vật liệu Hình 136: Lò nồi nấu nhôm Bài giảng Công nghệ chế tạo Phôi Hình 137: Lò điện trở nấu nhôm Phản ứng này có thể tạo nên ngọn lửa, gây nguy hiểm đến tính mạng ngƣời công nhân. Do vậy mỗi mÀ nấu phải cạo sạch tất cả các muối, oxyt và kim loại còn dính bên trong nồi lò. 3. Nấu luyện hợp kim đồng: Đồng và hợp kim của nó là vật liệu đƣợc sử dụng nhiều (sau hợp kim Fe-C và Al). Đồng nguyên chất có tính đúc xấu, nó chỉ đƣợc sử dụng trong công nghiệp kỹ thuật điện. Tính đúc của đồng tăng khi cho thêm các nguyên tố hợp kim. a) Nấu luyện đồng nguyên chất: Quá trình nấu luyện đồng nguyên chất đòi hỏi phải chính xác và cẩn thận. Quá nhiệt kim loại lỏng không những làm tăng độ hấp thụ khí mà còn làm tổ chức thô, điều này ảnh hƣởng xấu đến cơ tính và lý tính của đồng. b) Nấu luyện hợp kim đồng: Hợp kim đồng đƣợc chia làm hai loại: đồng thanh và đồng thau. Đồng thanh là hợp kim của đồng với bất kỳ nguyên tố nào trừ kẽm ra. Ngƣợc lại hợp kim đồng với kẽm thì đƣợc gọi là đồng thau. Sự phân loại này chƣa thật chính xác, đặc biệt trong phạm vi đồng thau khi kẽm đƣợc thay bằng nguyên tố khác hoặc đối với đồng thanh đỏ. Đồng thanh đỏ là hợp kim đồng trong đó một phần thiếc đƣợc thay bằng kẽm hoặc chì. *)Nấu hợp kim đồng thanh : - Nấu đồng thanh thiếc: Thực tế thƣờng hay sử dụng các hợp kim đồng thanh thiếc sau: CuSn 1, CuSn 5, CuSn 10, CuSn 12, CuSn 10P1 . Nếu phối liệu chứa lƣợng nhỏ H2 thì phải tiến hành nấu có ôxy hoá yếu và có che phủ bề mặt hợp kim lỏng bằng lớp than gỗ khô với cỡ than 10mm và chiều dày lớp che phủ bột than gỗ thì không cho kết quả chắc chắn. Trƣớc khi rót tiến hành khử khí bằng cách thổi khí N2. - Nấu đồng thanh đỏ: đồng thanh đỏ là hợp kim đúc đƣợc ƣa chuộng nhất. Nó có tính đúc tốt. Trong đồng thanh đỏ ngoài Sn và Pb còn có Zn (ví dụ hợp kim đồng thanh đỏ: CuSn3Pb5Zn12). Nếu phối liệu là hồi liệu thì phải tiến hành oxy hoá. Tuy nhiên cũng có thể sử dụng các phƣơng pháp nấu luyện nhƣ trƣờng hợp nấu đồng thanh thiếc. Mức độ hoà tan khí H2 giảm khi hàm lƣợng Pb tăng. Ngƣời ta thổi khí N2 để khử khí hợp kim lỏng đồng thanh đỏ. 24 Bộ môn Công nghệ Vật liệu Bài giảng Công nghệ chế tạo Phôi Trƣớc khi rót cần tiến hành khử ôxy. Phƣơng pháp tiến hành khử ôxy giống nhƣ đồng thanh thiếc. Đối với đồng thanh dễ xẩy ra phản ứng giữa khuôn - kim loại. Do vậy cần phải cẩn thận hơn để lƣợng P còn dƣ lại trong hợp kim không vƣợt quá 0,02%. Phốt pho là chất xúc tác của phản ứng khuôn kim loại, đặc biệt đối với hợp kim đồng có Pb. Hơn nữa Zn hoà tan trong hợp kim lỏng, có tác dụng khử ôxy tốt, cho nên chất khử ôxy CuP10 đƣợc dùng với lƣợng ít hơn so với trƣờng hợp khi khử ôxy cho hợp kim đồng thanh thiếc. Nếu phối liệu ban đầu là đồng nguyên chất thì quá trình nấu luyện đồng thanh đỏ nhƣ sau: sau khi đồng chảy tan và sau khi khử ôxy bằng CuP10 thì điều chỉnh nhiệt độ đến 50 oC trên đƣờng lỏng, từ đó lần lƣợt cho Zn tiếp theo Pb và cuối cùng cho Sn. Để làm giảm độ nhạy cảm đến thành dày vật đúc thì hợp kim lỏng đồng thanh đỏ đƣợc hợp kim hoá với Niken, Niken đƣợc đƣa vào ở dạng hợp kim trung gian CuNi25 trong giai đoạn quá nhiệt trƣớc khi khử ôxy. - Nấu đồng thanh chì: đồng thanh chì là hợp kim dễ thiên tích. Để giảm thiên tích ngƣời ta có thể đƣa thêm vào hợp kim: Sn , Ni và các nguyên tố khác. Trong thời gian gần đây ngƣời ta sử dụng lƣu huỳnh và kim loại giúp Pb phân bố đồng đều trong tổ chức. Ngƣợc lại P và Si làm tăng xu hƣớng thiên tích của đồng thanh chì, vì vậy mà ngƣời ta không dùng P hoặc Si để khử ôxy trong đồng thanh chì. Quá trình nấu luyện nên tiến hành ôxy hoá nh khi bề mặt hợp kim có lớp che phủ than gỗ khô. Nếu các thỏi phối liệu chứa lƣợng H2 tối thiểu thì không phải khử khí. - Nấu đồng thanh nhôm: đồng thanh nhôm hai nguyên ít đƣợc sử dụng vì nó tạo thành tổ chức thô to khi nguội chậm. Do vậy hợp kim này phải làm nguội nhanh hoặc đúc rót trong khuôn kim loại. Từ nguyên nhân này mà ngƣời ta thƣờng sử dụng đồng thanh nhôm nhiều thành phần (chẳng hạn hợp kim với Fe, Ni và Mn), Ni làm tăng cơ tính và đƣợc sử dụng ở dạng hợp kim trung gian CuNi30. Đối với hợp kim đồng thì Fe là nguyên tố không mong muốn, nhƣng đối với hợp kim đồng thanh nhôm thì hàm lƣợng Fe thƣờng cho vào đến 4% (ví dụ hợp kim đồng thanh nhôm: CuAl2 Fe4 ), Fe đƣợc cho vào ở dạng hợp kim trung gian CuFe10, nhôm đƣợc cho vào ở dạng CuAl33 hoặc CuFe25Al25. Nấu luyện đồng thanh nhôm đƣợc tiến hành trong môi trƣờng oxy hoá yếu, thời gian nấu phải ngắn nhất để làm giảm sự oxy hoá nhôm đến mức thấp nhất. Trƣớc khi rót phải cào xỉ. Để làm giảm khả năng ôxy hoá lúc rót cần phải cho vào lƣợng nhỏ Be (0,001 đến 0,005%). Nếu phối liệu nấu đồng thanh nhôm bao gồm: đồng nguyên chất, Ni và hợp kim trung gian CuAl (CuAl25Fe25 hoặc CuFe10 và CuAl33) thì sau khi đồng chảy tan đƣợc khử ôxy bằng CuMn30 hoặc Mg (0,02%). Lƣợng CuMn30 còn dƣ lại khoảng 0,5% không ảnh hƣởng xấu đến tính chất của đồng thanh nhôm. Lƣợng Mg còn dƣ lại tạo nên MgO. MgO không gây tác hại nhƣ Al2O3 . Khử ôxy bằng CuMn30 ngăn cản sự hình thành Al2O3 . Cần sử dụng lớp che phủ bề mặt hợp kim lỏng. Lớp che phủ có tác dụng làm sạch và hoà tan oxyt vào xỉ. Sau khi khử oxy thì hợp kim trung gian cùng tinh CuAl33 đƣợc cho vào. Không đƣợc phép dùng nhôm nguyên chất để cho vào đồng lỏng vì sẽ xẩy ra phản ứng toả nhiệt mạnh và từ đó làm tăng sự ôxy hoá nhôm mạnh hơn. Hợp kim lỏng nấu luyện xong đƣợc rót thành thỏi và sau đó mới nấu lại để rót vào khuôn. Không đƣợc khuấy trộn để tránh trộn lẫn ôxyt vào bên trong hợp kim lỏng. Khả năng hoà tan H2 trong đồng thanh nhôm thấp hơn so với hợp kim đồng không có nhôm. 25 Bộ môn Công nghệ Vật liệu Bài giảng Công nghệ chế tạo Phôi Do nhôm có ái lực lớn với oxy cho nên ngƣời ta không khử oxy bằng đồng phốt pho; nếu lƣợng P còn dƣ lại trong hợp kim đồng thanh nhôm thì làm tăng khả năng gây giòn. Hợp kim lỏng đồng thanh nhôm không đƣợc phép che phủ bằng than gỗ vì nó dễ gây hiện tƣợng thấm các bon. Đối với hợp kim đồng thanh nhôm với 10%Al, thì lƣợng Al cháy hao đƣợc tính là 0,3%. Nấu hợp kim đồng thau Đồng thau là hợp kim đồng với kẽm, bao gồm hai nguyên hoặc nhiều nguyên. Trong tài liệu quốc tế thƣờng đƣợc ký hiệu là Ms (ví dụ Ms 63 : hợp kim đồng thau với 63% Cu). Khi nấu hợp kim đồng thau nhiều nguyên, ngƣời ta phải sử dụng hợp kim trung gian. Hợp kim trung gian dùng nấu đồng thau nhiều nguyên phải đảm bảo bốn yêu cầu sau: 1- Nhiệt độ nóng chảy thấp. 2- Nên dùng thành phần cùng tinh. 3- Kim loại cơ sở có nhiệt độ nóng chảy cao. 4- Giòn. *. Câu hỏi ôn tập chƣơng: 1. Trình bày về tính Đúc của kim loại và Hợp kim, các nhân tố ảnh hưởng và các biện pháp hiệu chỉnh nhằm nâng cao tính Đúc. 2. Trình bày những hiểu biết về các phương pháp nấu luyện Gang. 3. Trình bày những hiểu biết về các phương pháp nấu luyện Thép. 4. Trình bày những hiểu biết về các phương pháp nấu luyện Nhôm. 5. Trình bày những hiểu biết về các phương pháp nấu luyện Đồng. 6. Bài tập: Tính toán phối liệu nấu Gang, Hợp kim màu. CHƯƠNG II : THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ ĐÖC TRONG KHUÔN CÁT *. Nội dung của chƣơng: Các bước và nội dung cơ bản của quy trình thiết kế công nghệ Đúc trong khuôn cát với loại sản phẩm có độ phức tạp trung bình. Quy trình thiết kế công nghệ đúc trong khuôn cát gồm các bước như sau: - Thiết kế vật đúc. - Thiết kế bộ mẫu. - Thiết kế khuôn. - Vẽ bản vẽ công nghệ đúc. *. Yêu cầu đối với sinh viên: Hiểu và vận dụng làm bài tập lớn.  1. THIẾT KẾ VẬT ĐÖC 1. Nghiên cứu bản vẽ chi tiết: Việc đầu tiên khi thiết kế công nghệ đúc là đọc bản vẽ chi tiết đúc để hình dung đầy đủ, chính xác về chi tiết. Trên cơ sở đó mới có thể đƣa ra đƣợc phƣơng án phân khuôn hợp lý, thiết kế mẫu, hệ thống rót, ngót, hơi... 26 Bộ môn Công nghệ Vật liệu Bài giảng Công nghệ chế tạo Phôi Nghiên cứu điều kiện làm việc của chi tiết để đề ra các biện pháp đảm bảo chất lƣợng cho các bề mặt làm việc của chi tiết. Ví dụ khi đúc thân máy tiện thì các sống trƣợt là bộ phận làm việc quan trọng nhất, vì vậy khi đúc nên đặt cho sống trƣợt nằm ở khuôn dƣới. Nghiên cứu đặc điểm của vật liệu chế tạo chi tiết: Mỗi hợp kim đúc đều có những đặc điểm riêng về tính đúc nhƣ độ chảy loãng, độ co, độ thiên tích... Vì vậy khi thiết kế đúc phải có những biện pháp phòng chống thích hợp nhằm bảo đảm vật đúc có chất lƣợng nhƣ mong muốn. Tìm hiểu cách gia công chi tiết để giúp cho việc gá đặt và gia công chi tiết sau này đƣợc dễ dàng, chính xác. Từ đó có thể giảm đƣợc chi phí gia công, giảm phế phẩm đến mức thấp nhất. Sau khi đã nghiên cứu kỹ bản vẽ chi tiết, căn cứ vào điều kiện sản xuất của xƣởng, có thể đề xuất những sửa đổi kết của của chi tiết theo các hƣớng: Hình 62: Sơ đồ lợi suất bền uốn của các tiết diện Hình 63: a - hhông tốt b - tốt - Hình dáng tiết diện của vật đúc có sức bền lớn nhất (hình 62). - Tránh các bề mặt lớn dễ bị cong vênh khi đúc (hình 63). - Tránh những chỗ chuyển tiếp chiều dày thành đột ngột (hình 64) vì chỗ mỏng kết tinh trƣớc, chỗ dày kết tinh sau sẽ kéo nứt phần mỏng. - Cần đặt đậu ngót sao cho kết tinh từ chỗ xa chân đậu đến chỗ sát chân đậu (xem hình 65). Hình 64: a- không tốt; b - tốt 27