1.1 Giới thiệu
Lâu nay quá trình phá dỡ vật đúc khỏi lớp vỏ khuôn trong công nghệ đúc mẫu chảy bằng cách dùng phương pháp rung cơ học, máy bắn cát, máy bắn bi, hoặc là muối nóng chảy. Thậm chí người ta còn dùng hỗn hợp axit thường yêu cầu tốn thời gian, nguy hiểm, bụi bẩn, ngoài ra chi phí cao lại ảnh hưởng đến không tốt đến vật đúc. Quá trình làm sạch nhất là tại ví trí các lỗ hoặc các hốc khuôn, tai các nơi này chịu lực nén do đó phá bỏ rất khó. Đặt biệt các loại kim loại màu như Al, Cu có hệ số giãn nỡ nhiệt cao ( > 18x 10 -6m /m) nên tại các vị trí lỗ và hốc khuôn càng bị nén nhiều hơn càng gây khó khăn khi dỡ bỏ. Vì vây, sau khi tổng hợp một số tài liệu em xin đưa ra hướng giải quyết để loại bỏ lớp vó một cách dễ dàng hơn.
1.2 Nguyên nhân :
Thành phần quan trọng và chủ yếu trong lớp vỏ chính là Silica và hỗn hợp nóng chảy của silica và aluminosilicate khi đên nhiệt độ khoảng 1527 độ C silica vô định hình chuyển thành β –cristobalite. β –cristobalite cấu trúc gần giống với silate vô định hình nên khi có chuyển pha nên ít tạo ứng suất do đó kích thước vỏ khuôn ít bị dao động. Nhưng khi được làm nguội dưới 163 độ C thì β –cristobalite chuyển thành α –cristobalite và sự chuyển pha này làm cho thế tích tăng lên gần 4% 1 phần tạo nên các vết nứt trong chính vỏ khuôn nên giúp cho việc phá dỡ lớp vỏ dễ dàng do quá trình chuyển pha đã làm giảm độ bền nguội của hỗn hợp làm khuôn vỏ. Mặt khác do thể tích tăng lên tại các vị trí hốc khuôn càng bị nén chặt.
1.3 Hướng giải quyết :
Để làm mềm vỏ khi làm vỏ ta thêm vào một hoăc hơn 1 lớp vỏ muối của kim loại kiềm hoặc kiềm thổ. Đặc biệt là muối của kim loại kiểm thổ như các loại muối của Ca,Mg.. như là CaCO3, CaSO4, CaCO3.MgCO3, MgSO4, SrCO3. Nhưng muối dễ tìm và rẻ nhất là CaCO3. Khi ở nhiệt độ cao, muối này bị phân huỷ cho ra CaO. Có 2 cách để thêm vào hoặc là thêm vào lớp huyền phù chịu lửa hoặc là thêm vào trong lớp vữa bao phủ sau khi nhúng huyền phù ( ở đây thường dùng là cát) và thậm chí có thể thêm đồng thời cả cả lớp vừa huyền phù chịu lửa và lớp vữa chịu lửa.
Khi vật đúc đã nguội bước tiếp theo là tiến trình quá trình hydrat hoá có thể tiến hành bằng cách nhúng vào nước, phun nước, hoặc là các quá trình tương tự. Hiệu quả của quá trình hydrat hoá được đánh giá qua sự xuất hiện các vết nứt ngay trên vỏ. Điển hình là phải ít nhất 50% trên toàn bộ diện tích vỏ. Và quá trình hydrat hoá để xảy ra dễ dàng hơn ta nung nhiệt độ lên trên 100 độ c .
1.3 Một số ví dụ đã kiểm chứng trong các văn bằng sáng chế :
Để xác định ảnh hưởng của quá trình hyđrat hoá đến độ bền nung người ta đã tiến hành như sau
Lấy một mẫu sáp hình chữ nhật có kích thước 0,25 x 1 x 8 inchs. Để so sánh người ta cũng tiến hành thêm 1 mẫu mà không có thêm cacbonate .
Sau khi nguội người ta bắt đầu phun nước kết quả kiếm chứng cho thấy đối với tấm có có chứa CaCO3 hình thành vết nứt trong vòng 1h, trong khi không có CaCO3 cũng thời gian đó thì chưa có vết nứt xuất hiện.
Còn nếu không phun nước để đẩy nhanh tốc độ hydrat hoá thì tấm mẫu có CaCO3 xuất hiện vết nứt sau 4h.
Còn nếu vừa kết hợp phun nước và nung tấm này ở 100 độ c quá trình bắt đầu hình thành vết nứt chỉ trong có 4 phút mà thôi. Và hơn 4 giờ trôi qua mà tấm không có CaCO3vẫn chưa thấy xuất hiện một vết nứt thô đại nào.
Nếu tăng nhiệt độ nung lên khoảng 200 độ c thì vết nứt xuất hiện khi 1,5 phút. Trong khi cũng tấm mẫu cùng kích cỡ mà không có CaCO3 nhưng được nung cũng 200 độ c thì trên 4h cũng không có vết nứt nào.
1.4 Tài liệu tham khảo :
Patent No : US 7,503,379
Patent No : US 0,151,702
ASM Metals handbook Volume 15, Casting.
Lâu nay quá trình phá dỡ vật đúc khỏi lớp vỏ khuôn trong công nghệ đúc mẫu chảy bằng cách dùng phương pháp rung cơ học, máy bắn cát, máy bắn bi, hoặc là muối nóng chảy. Thậm chí người ta còn dùng hỗn hợp axit thường yêu cầu tốn thời gian, nguy hiểm, bụi bẩn, ngoài ra chi phí cao lại ảnh hưởng đến không tốt đến vật đúc. Quá trình làm sạch nhất là tại ví trí các lỗ hoặc các hốc khuôn, tai các nơi này chịu lực nén do đó phá bỏ rất khó. Đặt biệt các loại kim loại màu như Al, Cu có hệ số giãn nỡ nhiệt cao ( > 18x 10 -6m /m) nên tại các vị trí lỗ và hốc khuôn càng bị nén nhiều hơn càng gây khó khăn khi dỡ bỏ. Vì vây, sau khi tổng hợp một số tài liệu em xin đưa ra hướng giải quyết để loại bỏ lớp vó một cách dễ dàng hơn.
1.2 Nguyên nhân :
Thành phần quan trọng và chủ yếu trong lớp vỏ chính là Silica và hỗn hợp nóng chảy của silica và aluminosilicate khi đên nhiệt độ khoảng 1527 độ C silica vô định hình chuyển thành β –cristobalite. β –cristobalite cấu trúc gần giống với silate vô định hình nên khi có chuyển pha nên ít tạo ứng suất do đó kích thước vỏ khuôn ít bị dao động. Nhưng khi được làm nguội dưới 163 độ C thì β –cristobalite chuyển thành α –cristobalite và sự chuyển pha này làm cho thế tích tăng lên gần 4% 1 phần tạo nên các vết nứt trong chính vỏ khuôn nên giúp cho việc phá dỡ lớp vỏ dễ dàng do quá trình chuyển pha đã làm giảm độ bền nguội của hỗn hợp làm khuôn vỏ. Mặt khác do thể tích tăng lên tại các vị trí hốc khuôn càng bị nén chặt.
1.3 Hướng giải quyết :
Để làm mềm vỏ khi làm vỏ ta thêm vào một hoăc hơn 1 lớp vỏ muối của kim loại kiềm hoặc kiềm thổ. Đặc biệt là muối của kim loại kiểm thổ như các loại muối của Ca,Mg.. như là CaCO3, CaSO4, CaCO3.MgCO3, MgSO4, SrCO3. Nhưng muối dễ tìm và rẻ nhất là CaCO3. Khi ở nhiệt độ cao, muối này bị phân huỷ cho ra CaO. Có 2 cách để thêm vào hoặc là thêm vào lớp huyền phù chịu lửa hoặc là thêm vào trong lớp vữa bao phủ sau khi nhúng huyền phù ( ở đây thường dùng là cát) và thậm chí có thể thêm đồng thời cả cả lớp vừa huyền phù chịu lửa và lớp vữa chịu lửa.
Khi vật đúc đã nguội bước tiếp theo là tiến trình quá trình hydrat hoá có thể tiến hành bằng cách nhúng vào nước, phun nước, hoặc là các quá trình tương tự. Hiệu quả của quá trình hydrat hoá được đánh giá qua sự xuất hiện các vết nứt ngay trên vỏ. Điển hình là phải ít nhất 50% trên toàn bộ diện tích vỏ. Và quá trình hydrat hoá để xảy ra dễ dàng hơn ta nung nhiệt độ lên trên 100 độ c .
1.3 Một số ví dụ đã kiểm chứng trong các văn bằng sáng chế :
Để xác định ảnh hưởng của quá trình hyđrat hoá đến độ bền nung người ta đã tiến hành như sau
Lấy một mẫu sáp hình chữ nhật có kích thước 0,25 x 1 x 8 inchs. Để so sánh người ta cũng tiến hành thêm 1 mẫu mà không có thêm cacbonate .
Sau khi nguội người ta bắt đầu phun nước kết quả kiếm chứng cho thấy đối với tấm có có chứa CaCO3 hình thành vết nứt trong vòng 1h, trong khi không có CaCO3 cũng thời gian đó thì chưa có vết nứt xuất hiện.
Còn nếu không phun nước để đẩy nhanh tốc độ hydrat hoá thì tấm mẫu có CaCO3 xuất hiện vết nứt sau 4h.
Còn nếu vừa kết hợp phun nước và nung tấm này ở 100 độ c quá trình bắt đầu hình thành vết nứt chỉ trong có 4 phút mà thôi. Và hơn 4 giờ trôi qua mà tấm không có CaCO3vẫn chưa thấy xuất hiện một vết nứt thô đại nào.
Nếu tăng nhiệt độ nung lên khoảng 200 độ c thì vết nứt xuất hiện khi 1,5 phút. Trong khi cũng tấm mẫu cùng kích cỡ mà không có CaCO3 nhưng được nung cũng 200 độ c thì trên 4h cũng không có vết nứt nào.
1.4 Tài liệu tham khảo :
Patent No : US 7,503,379
Patent No : US 0,151,702
ASM Metals handbook Volume 15, Casting.