Download miễn phí NGhiên cứu khoa học chế tạo hỗn hợp sơn khuôn đúc gang thép hợp kim chất lượng cao thay thế nhập ngoại để đúc các chi tiết máy phục vụ xuất khẩu

Trang
Mở đầu 3
Phần I, Tổng quan về đề tài 4
1.1. Sơ lược tình hình nghiên cứu đề tài 4
1.2. Cơ sở lý luận để nghiên cứu đề tài 6
Phần II, Nội dung và phương pháp nghiên cứu đề tài 16
2.1. Phương pháp và thiết bị nghiên cứu đề tài 16
2.2. Nghiên cứu lựa chọn thành phần hỗn hợp sơn khuôn tối ưu
trên cơ sở ôxýt manhêzi 22
2.3. Nghiên cứu công nghệ nghiền tuyển, pha chế hỗn hợp sơn khuôn đúc 26
2.4. Nghiên cứu chế tạo thử sản phẩm hỗn hợp sơn khuôn đúc hệ manhêzi 30
2.5. Nghiên cứu thử nghiệm, đánh giá kết quả hỗn hợp sơn cho khuôn
đúc gang, thép hợp kim chất lượng cao ở một số nhà máy đúc 33
Phần III, Kết quả nghiên cứu đạt được và đánh giá kết quả 38
3.1. Thành phần hoá 38
3.2 Độ chịu nhiệt 39
3.3. Các tính chất cơ học của hỗn hợp sơn khuôn đúc 44
3.4. Hình thái của lớp hỗn hợp sơn khuôn 44
3.5. Phân tích đánh giá hiệu quả kinh tế, khả năng áp dụng vào
thực tế sản xuất 51
Phần IV, Kết luận và kiến nghị 53
Tài liệu công bố và tham khảo 55
Phụ bản

Phần I, Tổng quan về đề tàI

1.1. Sơ l-ợc tình hình nghiên cứu đề tàI

1.1.1. Tình hình nghiên cứu ở n-ớc ngoài
Để đúc các loại gang, thép hợp kim cao; đặc biệt là thép bền nhiệt, chịu mài
mòn nh- thép crôm, mangan, thì khuôn đúc các loại thép này phải đ-ợc sơn phủ,
bảo vệ bề mặt để chống cháy cát với kim loại lỏng dẫn đến thấm cát vào kim loại,
tạo ra biếu làm hỏng sản phẩm. Các chất sơn khuôn th-ờng là các ôxýt có nhiệt độ
nóng chảy cao nh- ZrO2.SiO2 (1900-1995OC), FeO.Cr2O3 ( 2180OC), MgO
( 1900o
C), Al2O3 ( 2030OC ) và Cr2O3 ( 2265OC).
Hiện nay trên thế giới có rất nhiều loại chất sơn khuôn hệ graphít, zecôni,
crômít, ôlivin, manhêzi dùng cho đúc các loại gang và thép hợp kim khác nhau.v.v.
xem bảng 1:
Bảng 1, Các loại chất sơn khuôn đúc gang, thép hợp kim đang hiện hành

TT. Hỗn hợp sơn khuôn Chất pha Sử dụng cho đúc

1. Zecôni Cồn Thép
2. Zecôni N-ớc Thép
3. Nhôm-Silicát Cồn Gang xám vật nặng
4. Serisite Cồn Gang, Nhôm, kim loại màu
5. Serisite N-ớc Gang, Nhôm, kim loại màu
6. Crômít Cồn Thép và hợp kim
Crômmanhêzi Cồn Thép và hợp kim
7. Crômít H3PO4
Thép và hợp kim cao
Crômmanhêzi H3PO4
Thép và hợp kim cao
8. Manhêzi H3PO4
Thép và hợp kim cao

ở Anh và ấn Độ có cả những Công ty chuyên sản xuất, kinh doanh các chất
sơn khuôn đúc nh- Foseco International Ltđ ấn Độ, Feseco mould coating Ceramol
Anh. Một số loại sơn khuôn đúc của Trung Quốc, Đài Loan, Hàn Quốc, úc, Anh, ấn
Độ .v.v. Hãng FOSECO (Anh, ấn Độ, Thái Lan) đã cung cấp trên thị tr-ờng Việt
Nam chất sơn khuôn DM có tỷ trọng 1,6 g/ml dùng để sơn khuôn đúc gang. Chất
sơn khuôn L.E.N có tỷ trọng 1,6 g/ml dùng cho sơn khuôn đúc thép mangan cao.
Chất sơn khuôn Z có tỷ trọng 2,0 g/ml dùng cho thép hợp kim. Hãng Tế Nam -
Trung Quốc có các loại sơn khuôn nh- sau (xem bảng 2):
Bảng 2, Các loại chất sơn khuôn đúc của hãng Tế Nam - Trung Quốc
Ký hiệu FA 407 FQ 607L FAH 500 FAH 580 FAT 290
Thành
phần
chính
Graphít Graphít +
Zecôni
Zecôni Bôxít Manhêzi
Tỷ trọng
g/cm3
1,15 - 1,35 1,10 - 1,30 1,60 - 2,00 1,40- 1,80 1,40-1,80

Dùng cho
khuôn đúc
Gang và kim
loại màu
Gang cỡ
lớn
Thép Thép và
gang
Thép Mn
ở Nhật, Sec và các n-ớc Đông Âu khác, chất sơn khuôn đúc sản xuất ra phải
đáp ứng các yêu cầu chất l-ợng khắt khe cho từng loại gang hay thép hợp kim.
Nhiều loại sơn khuôn đúc đã đ-ợc nhập vào Việt Nam, nh-ng do vật liệu làm
khuôn và điều kiện công nghệ đúc của Việt Nam có khác, kể cả điều kiện kinh tế,
nên một số loại đã không đáp ứng.
Nói chung trên thế giới các loại hỗn hợp sơn khuôn đúc gang thép hợp kim
đã đi vào sản xuất ổn định về chất l-ợng và có thị tr-ờng rất lớn.

1.1.2. Tình hình nghiên cứu ở trong n-ớc.
Các gang và thép hợp kim crôm, mangan chịu mài mòn th-ờng hình thành
các ôxýt crôm, mangan (kiềm tính) khi đúc vào các loại khuôn cát silic (tính axít)
sẽ gây ra phản ứng giữa các ôxýt với nhau tạo ra xỉ (MnO.SiO2) ở nhiệt độ thấp và
làm dính bám cát, xỉ vào sản phẩm đúc, làm hỏng bề mặt sản phẩm. Để loại bỏ
dính bám cát, xỉ cần dùng các chất sơn khuôn đúc.
Các xí nghiệp đúc ở Việt Nam nh- Công ty Cơ khí Hà Nội, Mai Động, Trần
H-ng Đạo đã sử dụng các loại cát đúc mới và chất l-ợng nh- furan.v.v.. nh-ng
đang gặp nhiều khó khăn để đạt đ-ợc chất l-ợng bề mặt sản phẩm dẫn đến giảm
chất l-ợng và tăng phế phẩm.
Để xử lý cháy cát, dính bám khuôn, nâng cao chất l-ợng, giảm phế phẩm
đúc, nhiều xí nghiệp nh- Công ty Cơ khí Hà Nội đã phải nhập chất sơn khuôn của
n-ớc ngoài.
Viện Khoa học Vật liệu đã có nghiên cứu thăm dò chế tạo hỗn hợp sơn
khuôn crômít từ năm 2004, do nhu cầu của các nhà máy đúc của Công ty 1 thành
viên Mai Động, Cơ khí Hà Nội, Công ty Cơ khí Trần H-ng Đạo, Công ty Cơ khí
xây dựng số 7, Liên Ninh, Công ty Cơ khí xây dựng số 5 Tây Mỗ, Công ty Cơ
khí Đông Anh .v.v.. Vấn đề nghiên cứu này đã có một số kết quả đ-ợc nhà máy
chấp nhận, song còn một số vấn đề công nghệ ch-a thể tháo gỡ đ-ợc nh- tạo độ
bền nhiệt ổn định và loại bỏ khí trong chất sơn khuôn đúc .v.v. Viện Khoa học
Vật liệu đã xây dựng 1 dây chuyền công nghệ chế tạo bột đi từ nghiền, tuyển, rửa
và nghiện mịn, tạo các hỗn hợp làm bột đúc, bột sơn khuôn với công suất tới vài
tấn ngày. Trong thời gian qua x-ởng đã chế hàng tấn bột sơn khuôn crômít có độ
mịn hạt tới 15 àm cho nhiều xí nghiệp sử dụng nh- Công ty Mai Động, Cơ khí 19-5 Hải Phòng..v.v.

Hiện nay để sản xuất các chi tiết máy bằng gang, thép hợp kim chất l-ợng
cao phục vụ xuất khẩu phần lớn phải dùng lò điện; t-ờng lò manhêzi sau một chu
kỳ chạy t-ờng lò đ-ợc tháo dỡ thải bỏ, thải. Một số xí nghiệp lớn ở khu Gang thép
Thái Nguyên đã thu hồi, nghiền, xay làm bột đầm lò hay pha chế tạo vữa trát
lò...
Trong thời gian tr-ớc và sau Hội nghị đúc Châu á lần thứ 9 (AFC-9) đ-ợc
tổ chức tại Hà Nội năm 2005 tập đoàn FOSECO Thái Lan, úc, ấn Độ đã đ-a vào
Việt Nam một l-ợng lớn các loại bột sơn khuôn, có loại theo hệ manhêzi.
Các công ty nh- Cơ khí Hà Nội, Bơm Hải D-ơng..... phải nhập các hỗn hợp
sơn khuôn từ n-ớc ngoài về với giá thành rất đắt; có loại tới 1,6 USD/kg.
Viện Công nghệ xạ hiếm đã có nhiều năm nghiên cứu và đã chế tạo đ-ợc
chất sơn khuôn zecôni. Đây là hỗn hợp sơn khuôn đúc có thành phần chủ yếu là
silicát zecôni.
Việc nghiên cứu chế tạo, sử dụng bột manhêzi hay crômmanhêzi đã qua
thành lò, đ-ợc nghiền tuyển, tách lọc tạo bột mịn tới 15 àm làm hỗn hợp sơn
khuôn thì sẽ đạt chất l-ợng cao và thay thế đ-ợc hỗn hợp chất sơn khuôn phải
nhập ngoại với thị tr-ờng tiêu thụ rất nhiều.

1.2. Cơ sở lý luận để nghiên cứu đề tàI

1.2.1. Hiện t-ợng cháy dính cát ở vật đúc
Cháy bám dính cát ở vật đúc là một hiện t-ợng th-ờng xảy ra trong quá trình
sản xuất. Các chi tiết lớn, thành dày, đúc rót ở nhiệt độ cao, cháy dính bám cát xuất
hiện trên bề mặt vật đúc, là sự dính bám vững chắc giữa vật liệu làm khuôn với bề
mặt vật đúc, do kết quả các quá trình nhiệt học, cơ học và hoá lí xảy ra trong giai
đoạn đúc rót kim loại, đông đặc và làm nguội vật đúc. Ng-ời ta chia ra hai dạng
cháy bám dính cát là cháy dính cát cơ học và hoá học.

1.2.1.1. Cháy dính bám cát cơ học
Cháy dính bám cát cơ học đ-ợc tạo thành do kết quả của hiện t-ợng kim loại
lỏng len lỏi chiếm chỗ các lỗ nhỏ giữa các hạt cát trong hỗn hợp làm khuôn.
Trên mặt vật đúc xuất hiện một lớp gồm các hạt cát bị kim loại liên kết lại.
Lớp cháy dính bám cát khó tách này làm cho kim loại thấm vào các lỗ nhỏ của
khuôn d-ới tác dụng của lực mao dẫn và cột áp lực của kim loại lỏng. Sự thấm kim
loại vào các lỗ nhỏ của khuôn chỉ xảy ra nếu áp suất tĩnh của kim loại v-ợt quá áp
suất mao dẫn. Thực tế cho thấy sự cháy bám dính cát cơ học xuất hiện ở những
vùng của khuôn bị kim loại lỏng nung nóng phát triển nhất (thành dày, rãnh dẫn...), các
góc, các lỗ bên trong do không đ-ợc giã chặt (thành đứng, sâu...). Để ngăn ngừa sự cháy dính cát cơ học, bề mặt khuôn đúc phải đ-ợc sơn phủ để làm giảm độ xốp của
lớp bề mặt khuôn, bịt kín các lỗ hở giữa các hạt cát, làm nhẵn bề mặt khuôn.

1.2.1.2. Cháy dính bám cát hoá học
Sự cháy dính bám cát hoá học th-ờng xuất hiện ở các vật đúc gang, thép, do
kết quả của các quá trình hoá lí xảy ra khi đúc rót gang, thép lỏng váo khuôn cát.
Chất cháy dính bám cát ở vật đúc là những hợp chất hoá học, là sản phẩm của phản
ứng giữa các ôxýt kim loại với cát làm khuôn.
Khi rót gang, thép lỏng vào khuôn cát, trên bề mặt kim loại lỏng tạo thành
một lớp sắt ôxýt (FeO) có nhiệt độ nóng chảy thấp, lớp ôxýt này dễ dàng thấm -ớt
bề mặt các hạt cát và d-ới tác dụng của áp suất mao dẫn có thể thẩm thấu sâu vào
trong các lỗ khuôn tác dụng với các hạt cát, tạo ra những hợp chất lỏng dễ chảy và
di động, có thể thấm sâu vào trong khuôn nh- các silicat sắt, mangan …theo các
phản ứng sau:

/ Fe / + 1/2 O2(g)
= ( FeO) (1)
( FeO ) + ( SiO2)cát
= ( FeO.SiO2) (2)
/ Mn / + 1/2O2(g)
= ( MnO ) (3)
( MnO ) + ( SiO2)cát
= ( MnO.SiO2) (4)
( MgO ) + ( SiO2)cát
= ( MgO.SiO2) (5)

L-ợng ôxýt kim loại trong lớp cháy dính cát nhiều thì lớp này có cấu tạo vô
định hình dạng kính và dễ tách ra khỏi vật đúc. Lớp cháy dính cát nào có l-ợng
ôxýt kim loại không nhiều lắm thì có cấu tạo tinh thể và khó tách khỏi bề mặt vật
đúc.
Chất l-ợng bề mặt của chi tiết gang, thép đúc; đặc biệt là thép hợp kim
crôm mangan bền nhiệt, chịu mài mòn phụ thuộc nhiều ở lớp màng ngăn cách
giữa khuôn cát và chi tiết đúc. Nguyên tắc là gang, thép lỏng trong khuôn đúc
phải đ-ợc ngăn cách với khuôn bằng một lớp chất hỗn hợp sơn phủ; nó là cơ sở
ngăn cách biên, ngăn ngừa các phản ứng cháy trên biên gang, thép lỏng-khuôn cát.
Các thép CrNi, CrNiMo, CrMn, Mn th-ờng đ-ợc đúc ở nhiệt độ cao sẽ làm
chảy cát SiO2
, vì nhiệt độ chảy của nó khoảng gần 1723OC. Trên cơ sở nhận biết
này, phải tìm ra một hỗn hợp sơn phủ có nhiệt độ nóng chảy cao hơn. Nhiệt độ
nóng chảy của các chất ZrO2SiO2 là 1900-1995OC, MgO là 1900o
C, Al2O3 là
2030OC.

https://mega.nz/#!IIs3lYhL!eDbiBgItxvjK ... Y6fAQd6xDE
Nghiên cứu chế tạo hỗn hợp sơn khuôn đúc gang thép hợp kim
Báo cáo Nghiên cứu chế tạo khuôn uốn định hình trên máy CNC

---