Tiểu luận: Ngành Công nghệ đúc và các chất thải đặc trưng kèm theo

Chia sẻ: Tuan Anh | Ngày: | Loại File: DOCX | Số trang:31

Thêm vào BST

Báo xấu

150
lượt xem 26
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tiểu luận: Ngành Công nghệ đúc và các chất thải đặc trưng kèm theo trình bày về những khái quát chung; đặc điểm sử dụng nguyên nhiên vật liệu, nước và năng lượng của công nghệ sản xuất; các vấn đề môi trường của ngành nấu đúc; giải pháp xử lý chất thải đặc trưng của ngành công nghệ đúc.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Tiểu luận: Ngành Công nghệ đúc và các chất thải đặc trưng kèm theo

TIỂU LUẬN GVHD: ThS. ĐINH BÁCH KHOA MỤC LỤC NHÓM 5 LỚP KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG K57 1
TIỂU LUẬN GVHD: ThS. ĐINH BÁCH KHOA LỜI MỞ ĐẦU Trong sự nghiêp công nghiêp hoa, hiên đai hoa ̣ ̣ ́ ̣ ̣ ́ ở nươc ta hiên nay nganh công ́ ̣ ̀ ̣ ̣ ́ ̀ ̣ ́ ́ ́ ̣ nghiêp năng noi chung va công nghê đúc noi riêng đong gop môt vai tro quan trong trong ̀ ̣ sự nghiêp công nghiêp hoa đât n ̣ ̣ ́ ́ ươc. Hiên nay nhu câu thi tr ́ ̣ ̀ ̣ ương cho san phâm công ̀ ̉ ̉ ̣ ́ ̀ ́ ớn. Tai Viêt Nam trong nh nghê đuc la rât l ̣ ̣ ưng năm gân đây công nghê đuc đang phat ̃ ̀ ̣ ́ ́ ̉ ̀̉ triên va anh h ưởng lơn đên nên kinh tê. ́ ́ ̀ ́ ̣ ́ ̀ ̣ ́ ̣ ̉ ̉ Nghành công nghê đuc la nghành công nghê chê tao san phâm băng ph ̀ ương phaṕ ́ ̣ ̣ ở dang chay long vao khuôn đê tao ra san phâm co hinh dang nh rot vât liêu ̣ ̉ ̉ ̀ ̉ ̣ ̉ ̉ ́ ̀ ̣ ư khuôn mâu.̃ ̣ ́ ực hiên v Đa phân công nghê đuc th ̀ ̣ ơi cac vât liêu kim loai. Công nghê đuc chia thanh 2 ́ ́ ̣ ̣ ̣ ̣ ́ ̀ ̣ loai chinh la: Đuc thông th ́ ̀ ́ ường va đuc đăc biêt. ̀ ́ ̣ ̣ ̣ ́ ́ ́ ̀ ́ ̀ ̀ ̉ Nganh công nghê đuc co rât nhiêu vân đê đoi hoi ng ̀ ười ki s̃ ư tương lai phai hoc ̉ ̣ ̣ tâp nghiên c ưu đê năm băt nh ́ ̉ ́ ́ ưng yêu câu c ̃ ̀ ơ ban nhăm phuc vu cho hoc tâp cung nh ̉ ̀ ̣ ̣ ̣ ̣ ̃ ư ̣ ̣ ́ ươc sau nay. Nh công tac phuc vu cho đât n ́ ́ ̀ ờ có môn các quá trình sản xuất cơ bản đã giúp cho chúng ta hiểu hơn về các quá trình sản xuất cơ bản nhất của nghành công nghệ này. Bên cạnh đó nó cũng nêu ra được những chất thải đặc trưng của nghành công nghệ đúc qua từng giai đoạn sản xuất để mọi người có thể tìm ra các phương pháp giải quyết kịp thời các chất thải nguy hại đó. Dưới đây là bài tiểu luận tìm hiểu thêm về “NGÀNH CÔNG NGHỆ ĐÚC VÀ CÁC CHẤT THẢI ĐẶC TRƯNG KÈM THEO” của nhóm 5. Trong quá trình tìm hiểu và viết bài tiểu luận của nhóm có những thiếu sót. Nhóm em mong được thầy góp ý và sửa chữa! NHÓM 5 LỚP KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG K57 2
TIỂU LUẬN GVHD: ThS. ĐINH BÁCH KHOA I. KHÁI QUÁT CHUNG 1. Thực chất Đúc là phương pháp chế tạo sản phẩm bằng cách nấu chảy kim loại, rót kim loại lỏng vào khuôn có hình dạng nhất định, sau khi kim loại hóa rắn trong khuôn ta thu được vật đúc có hình dáng giống như lòng khuôn đúc. Nếu vật phẩm đúc đưa ra dung ngay gọi là chi tiết đúc, còn nếu vật phẩm đúc phải gia công áp lực hay cắt gọt để nâng cao cơ tính, độ chính xác kích thước và độ bong bề mặt gọi là phôi đúc. Công nghệ đúc có nhưng phương pháp sau: đúc trong khuôn cát, đúc trong khuôn kim loại, đúc dưới áp lực, đúc li tâm, đúc trong khuôn mẫu chảy, đúc trong khuôn vỏ mỏng, đúc liên tục…. nhưng phổ biến nhất là đúc trong khuôn cát. 2. Đặc điểm Công nghệ gia công kim loại nói chung và công nghệ đúc nói riêng đều có những ưu điểm song song với những nhược điểm. Để hiểu rõ công nghệ đúc ta cần hiểu được các đặc điểm chung của công nghệ này: Ưu điểm: Đúc có thể gia công nhiều loại vật liệu khác nhau: thép, gang, hợp kim màu… có khối lượng vài gam đến vài trăm tấn. Chế tạo được vật đúc có hình dạng, kết cấu phức tạp như than máy công cụ vỏ động cơ… mà các phương pháp khó khăn hoặc không chế tạo được. Độ chính xác về hình dáng, kích thước và độ bong cao ( có thể đạt cao nếu đúc đặc biệt như đúc áp lực ). Có thể đúc được nhiều lớp kim loại khác nhau trong một vật đúc. Giá thành chế tạo vật đúc rẻ vì vốn đầu tư ít, tính chất sản xuất linh hoạt, năng suất tương đối cao. Có khả năng cơ khí hóa và tự động hóa. Nhược điểm: NHÓM 5 LỚP KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG K57 3
TIỂU LUẬN GVHD: ThS. ĐINH BÁCH KHOA Độ chính xác vật đíc theo phương pháp cổ điển về hình dạng, kích thước, độ bóng thường không cao. Tốn kim loại cho hệ thống rót, đậu ngót, đậu hơi. Dễ gây ra những khuyết tật như: thiếu hụt, rỗ khí, cháy cát… Kiểm tra khuyết tật bên trong vật đúc khó khăn, đòi hỏi thiết bị hiện đại và tương đối đắt tiền. Bên cạnh đó công nghệ này lại dễ bị khuyết tật bên trong vật đúc (thiếu hụt, rỗ khí), đây là nguyên nhân dẫn tới tỷ lệ phế phẩm cao. 3. Công dụng Sản xuất đúc được phát triển rất mạnh và được sử dụng rất rộng rãi trong các ngành công nghiệp. khôi lượng vật đúc trung bình chếm khoảng 4080% tổng khối lượng của máy móc. Trong ngành cơ khí khối lượng vật đúc chiếm đến 90% mà giá thành chỉ chiếm 20 25%. 4. Sơ đồ quá trình đúc NHÓM 5 LỚP KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG K57 4
TIỂU LUẬN GVHD: ThS. ĐINH BÁCH KHOA Thao là lõi có hình dạng bên trong của khuôn đúc (Thao + Khuôn = khuôn đúc) Hỗn hợp làm khuôn và thao bao gồm: Cát (SiO2) Đất sét (chủ yếu là cao lanh mAl2O3.nSiO2.qH2O và một số tạp chất khác CaCO3, Fe2O3, NaCO3) Chất kết dính (dầu thực vật: dầu lanh, dầu bông, dầu trẩu; các chất hòa tan trong nước: đường mật mía, bột hồ; các chất dính kết hóa cứng (nhựa thong, xi măng, hắc ín) và nước thủy tinh (là dụng dịch silicat Na 2O.nSiO2.mH2O hoặc K2O.nSiO2.mH2O) Chất phụ là những chất đưa vào để tăng tính lún, tính thông khí, tăng độ bong bề mặt, tăng khả năng chịu nhiệt của vật liệu gồm 2 dạng chính: o Các chất phụ trộng vào hỗn hợp như mùn cưa, rơm rạ, bột than sẽ cháy nhờ nhiệt độ của kim loại lỏng khi rót vào khuôn tạo nên những khoảng trống trong hỗn hợp không làm tăng độ xốp, độ lún và khả năng thoát khí. o Chất sơn khuôn: có thể dung bột graphit, bột than, nước thủy tinh, bột thạch anh hoặc dung dịch của chúng với đất sét, sơn lên bề mặt khuôn, than để tăng độ bong, tính chịu nhiệt. Hỗn hợp chế tạo khuôn chìa làm 2 loại: Cát áo để phủ sát mẫu khi làm khuôn nên phải có độ bền, độ dẻo cao và bền nhiệt (vì lớp cát này tiếp xúc trực tiếp với kim loại lỏng) thường làm bằng vật làm bằng vật liệu mới và chiếm khoảng 1015% lượng cát làm khuôn. Cát đệm dùng đề đệm cho phần khuôn còn lại nhằm làm tăng độ bền của khuôn. Tuy không yêu cầu cao như cát áo nhưng phải có tính thông khí mạnh. NHÓM 5 LỚP KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG K57 5
TIỂU LUẬN GVHD: ThS. ĐINH BÁCH KHOA Tỷ lệ vật liệu trong hỗn hợp làm khuôn tùy thuộc loại vật liệu và trọng lượng vật đúc nhưng nói chung cát chiếm khoảng 7080; sét chiếm khoảng 820%. 5. Phân loại kỹ thuật đúc Kỹ thuật đúc được phân loại theo sơ đồ sau: Đúc trong khuôn cát là công nghệ đúc cổ xưa đúc thông thường được thực hiện với các khuôn cát. Đúc đặc biệt là phương pháp khác đúc thôn thường đúc đặc biệt có sự khác biệt về nguyên liệu và công nghệ làm khuôn, cách điền đầy và tạo hình đúc vật. *Công nghệ đúc khuôn cát tươi Có lẽ khuôn cát tươi được dùng đàu tiên trong công nghệ khuôn cát. Vật liệu để làm khuôn là cát sét nước. Khuôn cát tươi có đặc điểm dễ sử dụng, bề mặt vật đúc sẽ mịn nếu cỡ hạt cát áo nhỏ. Nhưng do trong quá trình làm khuôn cần phải đánh động mẫu để thoát mẫu, nên sản phẩm đúc sẽ có độ dôi gia công lớn. Đặc biệt dây chuyền khuôn tươi đã được tự động hoá như dây chuyền DISAMATIC tại Công ty cơ khí Đông Anh – hoàn toàn tự động. *Công nghệ khuôn khô NHÓM 5 LỚP KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG K57 6
TIỂU LUẬN GVHD: ThS. ĐINH BÁCH KHOA Trong công nghệ khuôn khô thì nếu như khuôn tươi được đem sấy trong lò sấy khoảng 5h trước khi rót cũng được gọi là một loại khuôn khô. Ở đây xin giới thiệu với các bạn công nghệ khuôn cát nước thuỷ tinh đóng rắn bằng khí cácboníc. Nước thuỷ tinh hay còn gọi là dung dịch silicat natri được trộn vào cát rồi đem giã khuôn. Sau khi khuôn đã giã xong thì xịt khí cácboníc để khuôn rắn lại. Đó là do phản ứng hoá học giữa silicat natri và khí cácboníc và nước ( phản ứng giữa kiềm và axit) Công nghệ khuôn cát nước thuỷ tinh dễ làm, dễ sử dụng, sản phẩm có độ dôi gia công ít hơn, khuôn rắn chắc đã được ứng dụng rộng rãi trong hầu hết các công ty đúc trên toàn quốc. Chỉ có nhược điểm là vấn đề tái sinh cát là phải lưu ý. *Công nghệ khuôn mẫu cháy Đây là công nghệ thuộc vào hàng mới hơn so với phương pháp truyền thống. Để đúc 1 sản phẩm, chúng ta cần chế tạo sản phảm đó bằng polyesteron, sau đó cho vào khuôn và đổ cát khô vào, kết hợp với việc hút chân không, khuôn sẽ cứng vững. Khi rót kim loại vào khuôn, mẫu Polyesteron sẽ cháy và kim loại lỏng điền đầy khuôn (Có thể dẽ dàng tham khảo thực tế tại nhà máy Cơ Khí Hà Nội, Viện Công Nghệ 25 Vũ Ngọc Phan) *Công nghệ khuôn cát nhựa Đây là công nghệ mới với cát đã được nhà máy sử lý bao bọc 1 lớp nhựa. Khi sản xuất đem trộn cát với axit formaldehit, sẽ được khuôn cát nhựa đóng rắn nguội, hoặc khuôn cát đem nung nóng sẽ được khuôn cát nhựa đóng rắn nóng. *Công nghệ Furan Đây là dây chuyền công nghệ mà các công ty Nhật bản ưa chuộng vì cát sẽ được trộn với nhựa Furan và axit, khuôn sẽ đóng rắn rất tốt, sản phẩm có độ nhẵn bóng bề mặt nhưng vấn đè khó khăn là ô nhiễm môi trường làm việc vì mùi nhựa Furan rất độc. Trên đây là một số phương pháp đúc khuôn cát tương đối phổ biến. Bên cạnh đó không thể liệt kê các phương pháp có tính chất đặc biệt mà đã được nghiên cứu và ứng dụng, sẽ giới thiệu với các bạn trong những bài viết sau: NHÓM 5 LỚP KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG K57 7
TIỂU LUẬN GVHD: ThS. ĐINH BÁCH KHOA Quá trình đúc khuôn cát – sét (bằng tay): 1. Lắp nửa hòm khuôn. 2. Tạo lớp vát áo để dễ thu hút mẫu. 3. Tạo lớp cát đệm xung quanh mẫu (đây lớp hỗn hợp làm khuôn với cát có độ mịn cao để dễ in hình vật đúc). 4. Đầm cát . 5. Gạt bỏ phần cát thừa. 6. Lật khuôn. 7. Ráp nửa khuôn còn lại. 8. Định vị hệ thống cấp kim loại lỏng (hệ thống rót, đậu ngót) và thoát khí (đậu hơi). 9. Khuôn sau khi thực hiện lại các bước từ 2 – 5. 10. Tạo rãnh mẫu. 11. Rút mẫu. 12. Ráp 2 nửa khuôn. 13. Rót kim loại lỏng vào khuôn. 14. Tháo dỡ khuôn được vật đúc. *Công nghệ khuôn vỏ mỏng Đúc trong khuôn vỏ mỏng là dạng đúc trong khuôn cát đặc biệt, có chiều dày thành khuôn mỏng 6 8 mm. Thường được chế tạo từ hỗn hợp 4 6% bột thạch anh, trộn với Punvebakelit (là hỗn hợp của Phenol và Uetropin). Ở nhiệt độ cao (200 250oC, các phân tử Fenol chảy ra, dính kết các hạt cát với nhau và hoá cứng tạo nên độ bền cao cho khuôn vỏ mỏng. Đặc điểm của khuôn đúc vỏ mỏng là: Đạt được độ bóng và độ chính xác cao; NHÓM 5 LỚP KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG K57 8
TIỂU LUẬN GVHD: ThS. ĐINH BÁCH KHOA Khuôn vỏ mỏng là dạng khuôn khô, nhẵn bóng, thông khí tốt, truyền nhiệt kém, không hút nước, độ bền cao nên thu được vật đúc ít bị rỗ, nứt và các dạng khuyết tật khác; Không cần hệ thống rót lớn như đối với khuôn cát, giảm được hao phí kimloại; Khuôn truyền nhiệt kém nên vật đúc không bị biến trắng; Quá trình dỡ khuôn, làm sạch vật đúc đơn giản; Quá trình đúc dễ cơ khí hoá và tự động hoá; Chu trình làm khuôn dài, giá thành khuôn cao, chỉ phù hợp với sản xuất hàng loạt lớn. * Công nghệ đúc trong khuôn kim loại Đúc bằng khuôn kim loại thực chất là việc điền đầy kim loại lỏng vào khuôn được chế tạo bằng kim loại. Do khuôn kim loại có tính chất cơ lý cao, khác với vật liệu làm khuôn cát nên có những ưu điểm sau: Tốc độ kết tinh của hợp kim nhanh nhờ khả năng trao đổi nhiệt của hợp kim lỏng với thành khuôn kim loại, do đó cơ tính của vật đúc cao hơn; Độ bóng bề mặt, độ chính xác của lòng khuôn cao tạo nên chất lượng vật đúc tốt; Tuổi thọ khuôn kim loại cao; Do tiết kiệm được thời gian làm khuôn, tạo năng suất cao, hạ giá thành sản phẩm. Một số nhược điểm của phương pháp đúc trong khuôn kim loại là: Khuôn kim loại không đúc được các vật đúc có hình dáng quá phức tạp,thành mỏng và khối lượng lớn; Khuôn kim loại không có tính lún và không có khả năng thoát khí. Điều này sẽ gây khó khăn cho công nghệ đúc; Giá thành chế tạo khuôn cao. NHÓM 5 LỚP KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG K57 9
TIỂU LUẬN GVHD: ThS. ĐINH BÁCH KHOA Phương pháp đúc trong khuôn kim loại áp dụng thích hợp trong sản xuất hang loạt với vật đúc đơn giản, trọng lượng vật đúc nhỏ đến trung bình, dưới 2 tấn/vật đúc. 6. Quy trình đúc cơ bản Một quy trình đúc cơ bản có thể được thực hiện theo sơ đồ sau: NHÓM 5 LỚP KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG K57 10
TIỂU LUẬN GVHD: ThS. ĐINH BÁCH KHOA Trong đó một quy trình quan trọng không thể bỏ qua là làm khuôn. Dưới đây là hình ảnh của một khuôn đúc bằng cát: NHÓM 5 LỚP KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG K57 11
TIỂU LUẬN GVHD: ThS. ĐINH BÁCH KHOA 1Hòm khuôn trên 5Xương khuôn 9Hòm khuôn dưới 2Chốt định vị 6Lòng khuôn 10Hệ thống rót 3Mặt phân khuôn 7Lõi 11Đậu hơi (đậu ngót) 4Cát khuôn 8Rãnh thoát khí Muốn đúc một chi tiết, trước hết phải vẽ một bản vẽ vật đúc dựa trên bản vẽ chi tiết có, tính đến độ ngót của vật liệu và lượng dư gia công cơ khí, căn cứ theo bản vẽ vật đúc, bộ phận xưởng mộc mẫu chế tạo ra mẫu và hộp lõi. Mẫu tạo ra lòng khuôn 6 có hình dạng bên ngoài của vật đúc. Lõi 7 được chế tạo từ hộp lõi có hình dáng giống hình dạng bên trong của vật đúc. Lắp lõi vào khuôn và lắp ráp khuôn ta được một khuôn đúc. Để dẫn kim loại lỏng vào khuôn ta phải chế tạo hệ thống rót 10. Rót kim loại lỏng qua hệ thống này, sau khi kim loại hóa rắn, nguội đem phá khuôn ta được vật đúc. Lòng khuôn 6 phù hợp với hình dáng vật đúc, kim loại lỏng được rót vào khuôn qua hệ thong rót. Bộ phận 11 để dẫn hơi từ lòng khuôn ra ngoài gọi là NHÓM 5 LỚP KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG K57 12
TIỂU LUẬN GVHD: ThS. ĐINH BÁCH KHOA đậu hơi đồng thời làm nhiệm vụ bổ xung kim loại cho vật đúc khi hóa rắn còn gọi là đậu ngót. hòm khuôn trên 1, hòm khuôn dưới 9 để làm rửa khuôn trên và dưới. Để có thể lắp 2 nửa khuôn chính xác ta dung chốt định vị 2. Vật liệu trong khuôn 4 gọi là hỗn hợp làm khuôn trong khuôn ta dung những xương 5. Để tăng tính thoát khí cho khuôn ta tiến hành xiên các lỗ khí thoát 8. 7. Những nhân tố ảnh hưởng đến chất lượng vật đúc Chất lượng vật đúc được đánh giá bằng các chỉ tiêu sau đây: Độ chính xác hình dạng và kích thước. Độ nhẵn bóng mặt ngoài. Chất lượng kim loại của hợp kim vật đúc Tùy thuộc vào quá trình công nghệ đúc và yêu cầu sản phẩm, chất lượng vật đúc chịu ảnh hưởng nhiều nhân tố. a.Hợp kim đúc Mỗi hợp kim đúc có tính đúc tốt xấu khác nhau nên chất lượng khác nhau. Vì thế khi đánh giá đúng tính đúc của hợp kim chúng ta sẽ có biện pháp công nghệ đúc hợp lý. b.Loại khuôn đúc và phương pháp đúc Quá trình kết tinh kim loại vào khuôn đúc và phương pháp đúc: Khuôn cát có độ dẫn nhiệt thấp nên kim loại nguội chậm tạo ra các hạt tinh thể của vật đúc lớn. Bề mặt long khuôn cát không nhẵn nên làm bề mặt vật đúc kém nhẵn bóng. Khi độ chụi nhiệt của hỗn hợp kém sẽ gây ra cháy cát trên bề mặt đúc. Ngược lại, trong khuôn kim loại cấu tạo hạt nhỏ mịn làm tăng cơ tính vật đúc, nhưng thường gây ra nội ứng suất trong vật đúc và dễ hóa cứng mặt ngoài cẩn trở quá trình cắt gọt. Mặt khác, chất lượng vật đúc cũng chịu ảnh hưởng do sử dụng phương pháp đúc khác nhau. Phương pháp làm khuôn bằng tay hay bằng máy sẽ chô ta chất lượng vật đúc khác nhau. Làm bằng máy dĩ nhiên sẽ có chất lượng đồng đều, chính xác hơn làm bằng tay. Cùng một loại khuôn kim loại, nhưng phương pháp điền đày bằng rót tự do tạo ra chất lượng khác với điền đầy dưới áp lực hoặc điền đầy nhờ lực li tâm. c. Ảnh hưởng của công nghệ đúc Công nghệ đúc được thể hiệu bằng những biện pháp cụ thể theo thứ tự đối với từng loại vật đúc. Tổng hợp các biện pháp trong một quá trình sản xuất để tạo ra chất NHÓM 5 LỚP KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG K57 13
TIỂU LUẬN GVHD: ThS. ĐINH BÁCH KHOA lượng vật đúc cao hơn. Thực hiện một công nghệ đúc hợp lý là thể hiện một cách tích cực để loại bỏ tới mức tối thiểu các khuyết tật đúc. Công nghệ đúc bao gồm: Công nghệ nấu chảy hợp kim đúc. Công nghệ chế tạo khuôn và lõi. Công nghệ rót. Ngoài ra, một nhân tố quan trọng nữa là nâng cao tay nghề, hiện đại hóa quá trình sản xuất, thay đổi trang thiết bị. NHÓM 5 LỚP KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG K57 14
TIỂU LUẬN GVHD: ThS. ĐINH BÁCH KHOA II. ĐẶC ĐIỂM SỬ DỤNG NGUYÊN NHIÊN VẬT LIỆU, NƯỚC VÀ NĂNG LƯỢNG CỦA CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT Các nguyên nhiên vật liệu được sử dụng cho công nghệ đúc kim loại trên thực tế có thể nói rất đa dạng và phức tạp. Trên thực tế các nhà chuyên đúc kim và hợp kim luôn tìm và sử dụng loại nguyên vật liệu có giá thành giẻ và dễ sử dụng. Để chúng ta có thể hình dung rõ hơn về cách phối hợp và sử dụng các nguyên vật liệu này chúng ta xét tới một công nghệ đúc điển hình và rất phổ biến hiện nay, đó là công nghệ đúc kim loại bằng khuôn cát. 1.Các loại vật liệu làm khuôn và lõi a. Cát Cát là nguyên liệu chính cho một công nghệ đúc bằng khuôn cát bởi số lượng và giá thành giẻ, dễ tạo thành khuôn cho bất cứ hình dạng nào của vật thể cần đúc. * Phân loại cát Có hai cách phân loại cát là phân loại theo nơi lấy cát và phân loại theo độ các. Cụ thể: Theo nơi lấy cát: gồm cát núi hạt sắc cạnh, cát song hạt tròn đều. Theo độ cát: người ta xác định độ hạt của cát theo kích thước lỗ cây. Để hiểu rõ sự đa dạng ta tham khảo bảng số liệu sau: Tên cát Nhóm Số hiệu cây Kích thước hạt (mm ) Cát thô 063 1 – 063 – 04 04 1 Rất to 04 063 – 04 – 0315 0,315 0,63 To 0315 04 – 0315 – 02 0,2 0,4 Vừa 02 0315 – 02 – 016 0,16 0,315 Nhỏ 016 02 – 016 – 01 0,1 0,2 Rất nhỏ 01 016 – 01 – 0063 0, 063 0,16 Mịn 0063 01 – 0063 – 005 0,05 0,1 Bột 005 0063 – 005 –nhỏ
TIỂU LUẬN GVHD: ThS. ĐINH BÁCH KHOA Và theo thành phần đất sét ta có bảng phân loại sau: * Chọn cát: Tùy thuộc vào khối lượng vật đúc, kim loại vật đúc mà người ta chọn loại cát, thành phần và độ hạt nhất định. Để làm khuôn cát tươi đúc gang xám có khối lượng nhỏ hơn 200kg, ta dung cát gầy có độ hạt 01; 016; 02; 04. Vật đúc có khối lượng từ 2002000kg thì dùng cát mỡ tăng thạch anh để tăng độ chịu nhiệt, độ hạt p1604. Để làm khuôn lõi đúc thép m 1,1kg/cm3. Theo khả năng bền chịu nhiệu: + Nhóm 1: bền nhiệt cao. + Nhóm 2: bền chịu nhiệt vừa. + Nhóm 3: bền chịu nhiệt thấp. c. Chất kết dính và chất phụ NHÓM 5 LỚP KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG K57 16
TIỂU LUẬN GVHD: ThS. ĐINH BÁCH KHOA Ngoài hai nguyên liệu chính cho công nghệ đúc bằng khuôn cát kể trên trong công nghệ này người ta còn dùng thêm một số chất quan trọng như chất kết dính và chất phụ để tăng tính bền cho khuôn và lõi đúc. Chất kết dính: là chất đưa vào hốn hợp làm khuôn và lõi để tăng tính dẻo của hỗn hợp. Yêu cầu: + Khi trộn vào hỗn hợp, chất kết dính phải phân bố đều. + Không làm dính hỗn hợp vào mẫu và hợp lõi để phá khuôn lõi. + Khô nhanh khi sấy và không sinh nhiều khí khi rót kim loại. + Phải rẻ, dễ kiếm, không ảnh hưởng đến sức khỏe. Những chất thường dùng làm chất kết dính: dầu, nước đường, bột hồ, các chất kết dính hóa cứng, nước thủy tinh. Những chất dính kết thường dùng + Dầu:dầu lanh, dầu bụng, dầu trẩu… đem trộn với cát vỡ sấy ở t =200~250oC, dầu sẽ bị oxy hóa vỡ tạo thành màng oxit hữu cơ bao quanh các hạt cát o làm chúng dính kết chắc với nhau. + Nước đường (mật): dựng để làm khuôn, lõi khi đúc thép. Loại này khi sấy bề mặt, khuôn sẽ bền nhưng bên trong rất dẻo vẫn đảm bảo độ thoát khí và tính lún tốt. Khi rót kim loại nó bị cháy, do đó tăng tính xốp, tính lún, thoát khí và dễ phá khuôn nhưng hút ẩm nên sấy xong phải dùng ngay. + Bột hồ: (nồng độ 2,5~3%) hút nước nhiều, tính chất như nước đường, dùng làm khuôn tươi rất tốt. + Các chất kết hóa cứng: nhự thông, xi măng, hắc ín, nhựa đường. Khi sấy chúng cháy lỏng ra và bao quanh các hạt cát. Khi khô chúng tự hóa cứng làm tăng độ bền, tính dính kết cho khuôn. Thường được dùng loại xi măng pha và hỗn hợp khoảng 12%, độ ẩm của hỗn hợp 6~8%, để trong không khí 24~27 giờ có khả năng tự khô, loại này rất bền. + Nước thủy tinh: chính là các loại dung dịch silicat Na 2O.nSiO2.mH2O hoặc K2O.nSiO2.mH2O sấy ở 200~250oC, nó tự phân hủy thành nSiO2(mp)H2O lỡ loại keo rất dính. Khi thổi CO2 vào khuôn đã làm xong, nước thủy tinh tự phân hủy thành chất keo trên, hỗn hợp sẽ cứng lại sau 15~30 phút. Các chất phụ: NHÓM 5 LỚP KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG K57 17
TIỂU LUẬN GVHD: ThS. ĐINH BÁCH KHOA Là các chất được đưa vào hỗn hợp để khuôn và lõi có một số tính chất đặc biệt như nâng cao tính lún, trính thông khí, làm nhẵn mặt khuôn, lõi và tăng khả năng chịu nhiệt cho bề mặt khuôn lõi, gồm 2 loại: + Chất phụ gia: trong hỗn hợp thường cho thêm mùn cưa, rơm vụn, bột than… khi rót kim loại lỏng vào khuôn, những chất này cháy để lại trong khuôn những lỗ rỗng làm tăng tính xốp, thông khí, tính lún cho khuôn lõi, tỉ lệ khoảng 3% cho vật đúc thành mỏng và 8% cho vật đúc thành dầy. + Chất sơn khuôn: để mặt khuôn nhẵn bong và chịu nổi nóng tốt, người ta thường quét lên mặt lòng khuôn, lõi một lớp sơn, có thể là bột than, bột gratit, bột thạch anh hoặc dung dịch của chúng với đất sét. Bột than và gratit quét vào thanh khuôn, khi rót kim loại vào nó sẽ cháy và tạo thành CO, CO2 làm thành môi trường hoàn nguyên rất tốt, đồng thời tạo ra một lớp khí ngăn cách giữa kim loại và mặt lòng khuôn. 2. Hỗn hợp làm khuôn và lõi a.Hỗn hợp làm khuôn Có hai loại: Cát áo: dùng để phủ sát mẫu khi chế tạo khuôn nén cần có độ bền dẻo cao, đồng thời nó trực tiếp tiếp xúc với kim loại lỏng nên cần có độ chịu nhiệt cao, độ hạt cần nhỏ hơn bề mặt đúc nhẵn bong. Thông thường cát áo làm bằng vật liệu mới, nó chiếm khoảng 1015% tổng lượng cát khuôn. Cát đệm: dùng để đệm cho phần khuôn còn lại, không trực tiếp tiếp xúc với kim loại lỏng nên tính chịu nhiệu, độ bền không cao lắm, nhưng tính thông khí tốt chiếm khoảng 8590% lượng cát. Vật đúc càng lớn yêu cầu độ hạt của hỗn hợp làm khuôn càng lớn để tăng tính thông khí. b. Hỗn hợp làm lõi Điều kiện làm việc của lõi khá bất lợi nên hỗn hợp cần độ bền, tính lún, độ thông khí cao hơn khi làm khuôn nhiều. Để tăng độ bền cần giảm lượng đất sét, để tăng tính chịu nhiệu, lượng thạch anh đạt tới 100%. Ít dùng hỗn hợp cũ, độ thông khí yêu cầu cao, dùng hạt cát có độ hạt 02 và nhiều chất phụ. Hầu hết các lõi đều phải sấy trước khi lắp vào khuôn. 3. Vật liệu làm bộ mẫu và hộp lõi * Yêu cầu: Bảo đảm độ bong, chính xác khi gia công cắt gọt. NHÓM 5 LỚP KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG K57 18
TIỂU LUẬN GVHD: ThS. ĐINH BÁCH KHOA Cần bền, cứng, nhẹ, không bị co, trương, nứt, cong vênh khi làm việc. Chịu được tác dụng cơ, hóa lý của hỗn hợp làm khuôn, ít bị mòn, không bị rỉ ăn mòn hóa học, rẻ tiền và dễ kiễm. * Các loại vật liệu làm mẫu và hộp lõi: Vật liệu thường dùng: gỗ, kim loại, thạch cao, xi măng, chất dẻo, chủ yếu là gỗ, kim loại. Gỗ: ưu điểm rẻ tiền, nhẹ, dễ gia công, nhưng có nhược điểm là độ bền, cứng kém, dễ trương nứt cong vênh nên gỗ chỉ dùng trong sản xuất đơn chiếc, loại nhỏ, trung bình và làm mẫu lớn. Kim loại: có độ bền, cứng, độ nhẵn bóng, độ chính xác bề mặt cao, không bị thấm nước, ít bị cong vênh, thời hạn sử dụng lâu hơn, nhưng kim loại rất khó gia công nên chỉ sử dụng trong sản xuất khối và hàng loạt. Thường dùng: + Hợp kim nhôm: hợp kim nhôm silic và hợp kim nhôm đồng. Loại này nhẹ, dễ gia công cơ khí, độ bóng, chính xác cao, tính chống mòn hóa học cao, dùng nhiều lần nên sử dụng nhiều nhất. + Gang xám: có độ bền cao hơn hợp kim nhôm, giá thành hạ, nhưng nặng, khó gia công cơ khí, dễ oxi hóa. + Đồng thau và đồng thanh : bền, dễ gia công, bề mặt nhẵn bóng, chính xác không bị oxi hóa. +Thạch cao: bền hơn gỗ, nhẹ, dễ chế tạo, dễ cắt gọt, nhưng giòn, dễ vỡ, dễ thấm nước. + xi măng: bền, cứng hơn thạch cao, chịu va chạm tốt, rẻ, d ễ ch ế t ạo, nhưng nặng, không hút nước, khó gọt, sửa nên làm những mẫu phức tạp, mẫu lớn, mẫu làm khuôn bằng máy. 4. Vấn đề nhiên liệu và năng lượng trong công nghệ đúc kim loại Trong công nghệ đúc kim loại vấn đề sử dụng nguồn nhiên liệu và tận dụng nguồn năng lượng cũng cần phải được cân nhắc rất kĩ lưỡng. Hiện nay trên thế giới, tại những nước có nền công nghiệp phát triển như: Nhật Bản, Mĩ, Pháp,…vấn đề năng lượng trong công nghệ đúc đã được khắc phục và tiến bộ hơn rất nhiều. Hầu hết các cơ sở luyện đúc kim loại hiện nay đều dùng một công cụ phổ biến đó là lò nấu luyện. Lò nấu luyện rất đa dạng, lò nấu có ảnh hưởng lớn tới năng suất, chất lượng kim loại và cả về vấn đề môi trường. Trong ngành đúc kim loại, lò và thiết bị đốt lạc NHÓM 5 LỚP KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG K57 19
TIỂU LUẬN GVHD: ThS. ĐINH BÁCH KHOA hậu tiêu hao nhiều nhiên liệu, giảm năng suất và chất lượng kim loại nấu, sinh nhiều chất thải độc hại. Đa số các lò sử dụng nguyên liệu rắn (than đá, than cám), nhiên liệu lỏng. Khi cháy sinh ra nhiều chất ô nhiễm môi trường. * Hiện nay để nhằm mục đích nâng cao năng suất và tận dụng được nguồn năng lượng tối đa, tăng chất lượng sản phẩm, tăng hiệu quả kinh tế và hạn chế mức độ ô nhiễm môi trường nên hầu hết các công nghệ có sử dụng lò nấu cải tiến. Lò nấu nhôm sau đây là một ví dụ điển hình về sự cải tiến đó: Lò cải tiến được xây dựng trên cơ sở lò nấu nhốm hiện hành, tận dụng một phần của kết cấu lò cũ. Lò có tên gọi là LÒ BUỒNG ĐỨNG. Lò có buồn đốt riêng để quá trình cháy nhiên liệu được thực hiện triệt tiêu. Nhiệt độ cao của ngọn lửa truyền trực tiếp cho nhôm đã chảy lỏng trong phần nồi lò. Nguyên liệu trước khi nấu chảy được sấy và nung nóng sơ bộ bằng khí thải thoát ra bằng buồn lò, vừa tận dụng nhiệt vừa giảm cháy hao nguyên liệu. Dùng nhiên liệu dầu DO có hàm lượng lưu huỳnh thấp. Sử dụng mở đốt nhiên liệu được cải tiến phù hợp để đốt cháy hoàn toàn nhiên liệu với hiệu suất cao nhất. NHÓM 5 LỚP KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG K57 20