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

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!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
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 TRÌNHHÌNH THÀNH VẬT ĐÖC PHẦN 1 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 1 1. MỘT SỐ TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA KIM LOẠI LỎNG1. 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 ướt  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 ướt 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 ướt kém thành khuônHệ 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 5Kim loại lỏng thấm ướt 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 6Kim loại lỏng thấm ướt 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 71.1.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến scbm a. Thành phần hóa học của kim loại lỏngKLL 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 đồngKhi trên bề mặt KLL có màng ôxit khó chảy sẽ làm tăng . Thí dụ: Al2O3, Cr2O3/thép lỏng; Al2O3/HK AlCác nguyên tố hòa tan trong kim loại lỏng PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 8 b. Nhiệt độ c. Vật liệu làm khuôn, chất sơn khuônNhiệt độ tăng thì góc thấm ướt giảmSơn khuôn bằng phấn chì, bột talc: làm tăng góc thấm ướtPhun 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 hưởng đến độ sệt kim loại lỏng a. Nhiệt độẢnh hưởng đến độ sệt theo mối quan hệ: = Aeb/T A, b - hằng số T tăng thì  giảm mạnh b. Thành phần kim loại lỏngMột số nguyên tố hợp kim làm tăng độ sệt; một số khác lại làm giảmNhững 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 cầuCác 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 niệmĐộ chảy loãng có thể xem là nghịch đảo của độ sệt:  1/Độ chảy loãng tăng khi tăng T rótHợp 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 T0Dựa vào quy tắc đòn bẫy PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 15 1.3.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng điền đầy khuôn a. Các tính chất của hợp kimKLL chảy trong khuôn mất dần nhiệtLượng 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 khôngMức 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 KLLKhả năng lấy ...