Khả năng điền đầy khuôn và mức độ cháy dính cát khi đúc hợp kim A356 theo công nghệ mẫu hóa khí

Bài viết khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ rót, chiều dày lớp sơn mẫu (thông qua thời gian nhúng sơn) và độ chân không đến khả năng điền đầy khuôn và mức độ cháy dính cát của vật đúc bằng hợp kim nhôm A356 theo công nghệ mẫu hóa khí. Bằng phương pháp quy hoạch thực nghiệm đã xây dựng được phương trình hồi quy về ảnh hưởng của các thông số đúc nêu trên đến khả năng điền đầy khuôn và mức độ cháy dính cát. Kết quả cho thấy, nếu tăng nhiệt độ rót kim loại lỏng, tăng độ chân không, giảm thời gian nhúng mẫu thì sẽ thu được vật đúc có mức độ điền đầy cao hơn nhưng lại làm gia tăng mức độ cháy dính cát. Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Khả năng điền đầy khuôn và mức độ cháy dính cát khi đúc hợp kim A356 theo công nghệ mẫu hóa khí KHẢ NĂNG ĐIỀN ĐẦY KHUÔN VÀ MỨC ĐỘ CHÁY DÍNH CÁT KHI ĐÚC HỢP KIM A356 THEO CÔNG NGHỆ MẪU HÓA KHÍMOLD FILLING AND PENETRATION IN LOST FOAM CASTING (LFC) PROCESS OF A356 ALLOY Nguyễn Ngọc Hà, Lê Quốc Phong, Nguyễn Minh Thiện, Nguyễn Nhất Trí, Lại Đình Hoài Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG-HCM nnha@hcmut.edu.vnTÓM TẮTĐúc trong khuôn mẫu hóa khí (Lost Foam Casting Process – LFC process) là phương pháp đúccó rất nhiều ưu điểmvà đang được xem là một phương pháp đúc có nhiều triển vọng trongtương lai,đặc biệt trong lĩnh vực tạo phôi cho ngành ô tô, xe máy. Với phương pháp đúc nàykhuôn không cần mặt phân khuôn nên giảm thiểu được sai lệch mặt, không sử dụng chất kếtdính nên giảm được chi phí cho việc xử lý hỗn hợp làm khuôn và thân thiện với môi trường,quy trình sản xuất đơn giản, có thể đúc được những chi tiết phức tạp …Trong nghiên cứu này,đã khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ rót, chiều dày lớp sơn mẫu (thông qua thời gian nhúngsơn) và độ chân không đến khả năng điền đầy khuôn và mức độ cháy dính cát của vật đúcbằng hợp kim nhôm A356 theo công nghệ mẫu hóa khí. Bằng phương pháp quy hoạch thựcnghiệm đã xây dựng được phương trình hồi quy về ảnh hưởng của các thông số đúc nêu trênđến khả năng điền đầy khuôn và mức độ cháy dính cát. Kết quả cho thấy, nếu tăng nhiệt độrót kim loại lỏng, tăng độ chân không, giảm thời gian nhúng mẫu thì sẽ thu được vật đúc cómức độ điền đầy cao hơn nhưng lại làm gia tăng mức độ cháy dính cát.Từ khóa: đúc trong khuôn mẫu hóa khí; mẫu hóa khí; chất sơn mẫu; mức độ điền đầy; cháydính cát.ABSTRACTLost foam casting (LFC) process has many advantages with outstanding advantages and isbeing considered as a method of casting to be promising in the future, particularly in the fieldof manufacturing parts e for the automotive and motorcycle industries.In this work, the effectsof three main casting parameters namely pouring temperature, coating thickness (based ondipping time) and vacuum degree on filling property and level of penetration of A356aluminum alloy by LFC process were investigated. A full two-level factorial with the numberof experiments was 8 (23) and bonus three more trial test which considered as the point centerfor each variable was conducted. The result showed that as increasing pouring temperature,vacuum degree and decreasing dipping time will collect the casting which has higher fillingability but unfortunely occur the penetration defect.Keywords: Lost foam casting; Pattern coating; Fluidity; Penetration.1.GIỚI THIỆUCông nghệ đúc trong khuôn mẫu hóa khí có nhiều ưu điểm nổi bật: có thể đúc những vật đúccó hình dạng rất phức tạp mà không cần ruột; cát làm khuôn không cần chất dính; vật đúc đạtđộ chính xác cao do không có mặt phân khuôn, mặt phân mẫu; ít ô nhiễm môi trường [1];công nghệ và thiết bị đơn giản … Khoảng mười năm gần đây, ở các nước phát triển, côngnghệ đúc này được sử dụng ngày càng rộng rãi để đúc các chi tiết bằng hợp kim nhôm, gang,thép phục vụ cho nhiều lĩnh vực, đặc biệt trong ngành ô tô. Hình 1 trình bày các sản phẩmtiêu biểu được chế tạo bằng công nghệ đúc trong khuôn mẫu hóa khí trong những năm gầnđây [2].Các bước cơ bản trong công nghệ đúc này: 1)Chế tạo mẫu xốp(thường dùng nhựa EPS) bằngcách cắt hoặc ép tạo hình; 2) Ghép thành chùm mẫu; 3) Sơn mẫu; 4) Đặt mẫu vào khuôn, đổcát và rung lèn chặt; 5) Phủ màng mỏng bằng nhựa dẻo lên bề mặt khuôn; 6) Rót kim loạilỏng vào khuôn đồng thời hút chân không; 7) Dỡ khuôn và lấy vật đúc ra.Cơ chế thay thế kim loại lỏng/mẫu xốp trong quá trình rót khuôn được trình bày trong hình 2[2]. Khi tiếp xúc với kim loại lỏng, xốp polystyrene phân hủy tạo thành các giọt lỏng nằm trênlớp sơn mẫu, sau đó, dưới tác dụng nhiệt, một phần trong chúng sẽ hóa khí và thoát ra ngoàiqua lớp sơn mẫu. Nếu mức độ hút chân không không đủ, khả năng thẩm thấu của mẫu xốp cóthể vượt quá khả năng thẩm thấu của lớp sơn mẫu, điều này có thể dẫn đến: 1) Hình thành áplực lớn trong hốc khuôn, cản trở việc điền đầy khuôn, thậm chí khi áp lực quá cao có thể dẫnđến hiện tượng phun trào; 2) Hình thành các nếp gấp trên bề mặt vật đúc; 3) Có thể tồn tại rỗkhí trong vật đúc. Ngược lại, nếu mức độ hút chân không quá lớn, kim loại lỏng sẽ thẩm thấuqua lớp sơn mẫu và gây nên hiện tượng cháy dính cát cơ học. a) b) c) d) Hình 1.a) Đầu xi lanh 16V, Saturn/GM, hợp kim nhôm, 11,8kg; b) Block động cơ V6, Mercury Marine, hợp kim nhôm, 22kg; c) Trục khuỷu GGG60, Saturn/GM, gang cầu, 11,6kg; d) Vỏ stator ...