Bài giảng Công nghệ đúc - Chương 2: Cơ sở lý thuyết quá trình hình thành vật đúc (Phần 1)

Chia sẻ: Thiên Lăng Sở | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:97

Thêm vào BST

Báo xấu

20
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Công nghệ đúc - Chương 2: Cơ sở lý thuyết quá trình hình thành vật đúc (Phần 1) cung cấp cho học viên những kiến thức về một số tính chất vật lý của kim loại lỏng, quá trình điền đầy khuôn của kim loại lỏng, tương tác giữa kim loại lỏng và khuôn,... Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết nội dung bài giảng!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Công nghệ đúc - Chương 2: Cơ sở lý thuyết quá trình hình thành vật đúc (Phần 1)

CHƢƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH VẬT ĐÖC PHẦN 1 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 1
1. MỘT SỐ TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA KIM LOẠI LỎNG 1. Sức căng bề mặt (Surface Tension) 2. Độ sệt của kim loại lỏng (Viscosity) 3. Độ chảy loãng và khả năng điền đầy khuôn (Fluidity) PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 2
1.1. SỨC CĂNG BỀ MẶT 1.1.1. Góc thấm ƣớt   Ký hiệu: 1 – ứng với kim loại lỏng 2 – không khí 3 – thành khuôn Các sức căng pha tương ứng: 1-2, 1-3, 2-3 Cos = (2-3 - 1-3)/ 1-2 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 3
KLL thấm ƣớt kém thành khuôn  Khi  > 900  1-3 > 2-3  Góc thấm ướt lớn làm giảm khả năng thấm ướt của kim loại lỏng với thành khuôn PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 4
KLL thấm ƣớt kém thành khuôn Hệ quả: - Làm giảm khả năng điền đầy khuôn, đặc biệt với các vật đúc thành mỏng, hình dạng phức tạp - Hạn chế sự thâm nhập của kim loại lỏng vào các lỗ mao dẫn ở bề mặt khuôn  hạn chế cháy dính cát cơ học trên bề mặt vật đúc PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 5
Kim loại lỏng thấm ƣớt tốt thành khuôn  Khi < 900  1-3< 2-3  Góc thấm ướt nhỏ làm tăng khả năng thấm ướt của kim loại lỏng với thành khuôn PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 6
Kim loại lỏng thấm ƣớt tốt thành khuôn Hệ quả: - Làm tăng khả năng điền đầy khuôn, đặc biệt với các vật đúc thành mỏng, hình dạng phức tạp - Làm tăng sự thâm nhập của kim loại lỏng vào các lỗ mao dẫn ở bề mặt khuôn  dễ cháy dính cát cơ học trên bề mặt vật đúc PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 7
1.1.2. Các yếu tố ảnh hƣởng đến scbm a. Thành phần hóa học của kim loại lỏng KLL hòa tan các ôxit có T nóng chảy < T nóng chảy của KL nền  sẽ làm giảm . Thí dụ: FeO trong hợp kim sắt; CuO trong HK đồng Khi trên bề mặt KLL có màng ôxit khó chảy sẽ làm tăng . Thí dụ: Al2O3, Cr2O3/thép lỏng; Al2O3/HK Al Các nguyên tố hòa tan trong kim loại lỏng PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 8
b. Nhiệt độ c. Vật liệu làm khuôn, chất sơn khuôn Nhiệt độ tăng thì góc thấm ướt giảm Sơn khuôn bằng phấn chì, bột talc: làm tăng góc thấm ướt Phun dầu hỏa lên bề mặt khuôn: giảm góc thấm ướt PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 9
1.2. ĐỘ SỆT 1.2.1. Khái niệm  Độ sệt là trở lực bên trong kim loại lỏng làm cản trở dòng chảy   - độ sệt động lực học   - độ sệt động học; = /  Re= vd/ v – vận tốc dài của dòng chảy d - đường kính thủy lực của ống  Re < Reth: chảy tầng; Re > Reth: chảy rối  Reth 3500 (thép cacbon);  7000 (gang xám) PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 10
1.2.2. Các yếu tố ảnh hƣởng đến độ sệt kim loại lỏng a. Nhiệt độ Ảnh hưởng đến độ sệt theo mối quan hệ: = Aeb/T A, b - hằng số T tăng thì  giảm mạnh
b. Thành phần kim loại lỏng Một số nguyên tố hợp kim làm tăng độ sệt; một số khác lại làm giảm Những tạp phi kim rắn (vd: Al2O3 trong thép) thường làm tăng độ sệt của kim loại lỏng. Tạp có dạng góc, cạnh làm tăng độ sệt mạnh hơn so với dạng cầu Các tạp phi kim lỏng (vd: Fe3P trong gang) thường làm giảm độ sệt của kim loại lỏng. PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 12
1.3. ĐỘ CHẢY LOÃNG VÀ KHẢ NĂNG ĐIỀN ĐẦY KHUÔN 1.3.1. Một số khái niệm Độ chảy loãng có thể xem là nghịch đảo của độ sệt:  1/ Độ chảy loãng tăng khi tăng T rót Hợp kim có khả năng chảy đến một T thấp hơn đường lỏng và sẽ mất tính chảy ở một T xác định gọi là nhiệt độ có độ chảy loãng bằng không (T0) PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 13
1.3.1. Một số khái niệm  Giá trị của T0: • Pha rắn dạng cầu: hợp • Pha rắn dạng nhánh kim sẽ mất tính chảy cây: giảm mạnh độ loãng khi lượng pha rắn chảy loãng; HK sẽ mất khoảng 30% tính chảy loãng khi lượng pha rắn khoảng 20%
Cách xác định T0 Dựa vào quy tắc đòn bẫy PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 15
1.3.2. Các yếu tố ảnh hƣởng đến khả năng điền đầy khuôn a. Các tính chất của hợp kim KLL chảy trong khuôn mất dần nhiệt Lượng nhiệt mất đi (Qm) không được vượt quá lượng nhiệt quá nhiệt (Qqn) cần thiết để nung KLL từ T có độ chảy loãng bằng không đến T rót: Qm < Qqn PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 16
a. Các tính chất của hợp kim Qqn = G[c(Tr – T0) + xW] G – khối lượng vật đúc c - nhiệt dung riêng của KLL W - ẩn nhiệt kết tinh của KLL x - phần pha rắn khi KLL có độ chảy loãng bằng không Mức độ chảy của KLL phụ thuộc vào c và W PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 17
b. Các tính chất của khuôn Tính chất của khuôn thể hiện ở 2 mặt: 1. Khuôn lấy nhiệt của KLL Khả năng lấy nhiệt được đặc trưng bằng độ thấm nhiệt của khuôn bkh: bkh= (c)0,5 , c, : độ dẫn nhiệt, nhiệt dung riêng, khối lượng riêng của khuôn Khuôn có bkh càng lớn  KLL nguội càng nhanh PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 18
b. Các tính chất của khuôn 2. Gây trở lực cho dòng chảy do ma sát Bề mặt khuôn càng nhẵn, hệ số ma sát càng thấp Sự hình thành màng khí mỏng giữa KLL và bề mặt khuôn làm giảm hệ số ma sát PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 19
c. Sức căng bề mặt d. Màng ôxit Scbm giữa KKL và khuôn càng lớn thì khả năng điền đầy khuôn càng kém Màng ôxit trên bề mặt KLL làm giảm khả năng điền đầy khuôn PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 20