BỘ CÔNG THƯƠNG TỔNG CÔNG TY MÁY ĐỘNG LỰC VÀ MÁY NÔNG NGHIỆP VIỆN CÔNG NGHỆ BỘ CÔNG THƯƠNG TỔNG CÔNG TY MÁY ĐỘNG LỰC VÀ MÁY NÔNG NGHIỆP BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI VIỆN CÔNG NGHỆ Nghiên cứu công nghệ vật liệu để đúc loại ghi lị có kết cấu dạng lưới, thành mỏng từ – mm, dùng cho thiết bị nhiệt luyện chân khơng hố nhiệt luyện CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI: KS TRẦN HỒNG QUANG BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI Nghiên cứu công nghệ tận thu hợp kim nhôm ADC12 từ mạt, ba via nhơm q trình đúc áp lực cao CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI: KS TRẦN TỰ TRÁC 9030 Hà Nội 12-2011 BỘ CÔNG THƯƠNG TỔNG CÔNG TY MÁY ĐỘNG LỰC VÀ MÁY NÔNG NGHIỆP VIỆN CÔNG NGHỆ BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI Nghiên cứu công nghệ vật liệu để đúc loại ghi lị có kết cấu dạng lưới, thành mỏng từ – mm, dùng cho thiết bị nhiệt luyện chân khơng hố nhiệt luyện Thực theo Hợp đồng đặt hàng sản xuất cung cấp dịch vụ nghiệp công nghiên cứu khoa học phát triển công nghệ số 127.11RD/HĐ-KHCN ngày 06/4/2011 Bộ Công Thương Viện Công nghệ CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI: KS TRẦN HỒNG QUANG CÁC THÀNH VIÊN THAM GIA Vũ Văn Miêng Kỹ sư Đúc Nguyễn Thanh Tùng Kỹ sư Đúc Thái Văn An Trần Thị Thanh Mai Kỹ sư Đúc Nguyễn Việt Dũng Kỹ sư Đúc Hoàng Anh Tuấn Kỹ sư Đúc Lâm Hùng Minh Cử nhân Luyện kim Kỹ sư Luyện Kim Hà Nội 12-2011 LỜI MỞ ĐẦU Ngày phát triển mạnh mẽ khoa học kỹ thuật đem lại nhiều thành tựu phục vụ ngày tốt cho sống nhân loài Tuy nhiên đặt số yêu cầu định, để đạt cần phải có bước đột phá công nghệ công nghệ nhiệt luyện chân khơng số Với đặc điểm tạo môi trường chân không, sản phẩm không bị ơxy hóa q trình nhiệt luyện cơng nghệ đem lại nhiều ưu điểm bật so với công nghệ nhiệt luyện truyền thống Hiện công nghệ thiết bị dây truyền hoàn toàn nước ngồi, nước chưa có đơn vị nghiên cứu sản xuất Trong lị nhiệt luyện chân khơng ghi lò chi tiết dùng để đỡ sản phẩm, vị trí làm việc khắc nghiệt chịu tải trọng nhiệt độ cao thời gian dài chịu sốc nhiệt trình làm nguội sản phẩm Ghi lị có kết cấu dạng lục giác, thành mỏng giúp khí lưu thơng tốt khơng gian lị nâng cao hiệu trao đổi nhiệt Để đáp ứng u cầu ghi lị chế tạo thép hợp kim chịu nhiệt với độ xác cao khơng có khuyết tật đúc có khả chịu nhiệt tốt Vì Bộ Cơng Thương cho phép Viện Công Nghệ thực đề tài “Nghiên cứu công nghệ vật liệu để đúc loại ghi lị có kết cấu dạng lưới, thành mỏng từ 6-8 mm, dùng cho thiết bị nhiệt luyện chân không hóa nhiệt luyện” Việc nghiên cứu đề tài việc làm cần thiết kế hoạch phát triển nghành công nghệ đúc Việt Nam tiến tới việc làm chủ công nghệ tự chủ sản xuất tránh phụ thuộc vào nước MỤC LỤC NỘI DUNG MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN Phần I Ghi lò nhiệt luyện chân khơng 1.1 Đặc điểm ghi lị nhiệt luyện chân không 1.2 Điều kiện làm việc Phần II Thép bền nóng 2.1 Đặc tính vật liệu 2.1.1 Tính ổn định nóng 2.1.2 Tính bền nóng 2.2 Các yếu tố ảnh hưởng tới tính bền nóng 2.3 Thép bền nóng 2.3.1 Một số mác thép thơng dụng 2.3.2 Thành phần hóa học số mác thép 2.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến tính chất làm việc thép 2.4.1 Ảnh hưởng thành phần hóa học 2.4.2 Ảnh hưởng công nghệ đúc 2.4.3 Ảnh hưởng trình sử lý nhiệt 2.5 Chọn vật liệu làm ghi lị Phần III Cơng nghệ đúc 3.1 Lựa chọn công nghệ làm khuôn 3.2 Công nghệ mẫu tự thiêu 3.2.1 Khái quát 3.2.2 Các trình xảy đúc rót 3.2.3 Tính tốn thiết kế 3.2.4 Đặc điểm khuôn cát khô không liên kết 3.3 Cát thạch anh 3.3.1 thành phần khống 3.3.2 Thành phần hóa học CHƯƠNG THỰC NGIỆM Phần I.Tạo mẫu 1.1 Quy trình tạo mẫu 1.1.1 Phương pháp tạo mẫu 1.1.2 Tiến trình thực 1.2 Hệ thống dẫn kim loại 1.2.1 Cấu trúc hệ thống dẫn kim loại lỏng 1.2.2 Kích thước hệ thống dẫn kim loại lỏng 1.2.3 Chế tạo hệ thống dẫn Phần II sơn chèn khuôn 2.1 Sơn, sấy mẫu 2.1.1 Nguyên liệu 2.1.2 Thiết bị dụng cụ 2.1.3 Các cơng đoạn thực 2.1.3.1 Tính toán vật tư 2.1.3.2 Ngâm ủ 2.1.3.3 Khuấy trộn 2.1.3.4 Lọc TRANG 4 5 12 12 13 15 16 16 18 19 21 22 24 30 30 30 32 32 33 33 33 34 34 34 34 2.1.3.5 Sơn mẫu 2.1.3.6 Sấy mẫu 2.2 Quy trình tạo khn 2.2.1 Vật liệu làm khuôn 2.2.2 Trang thiết bị công nghệ 2.2.3 Kỹ thuật tạo khn Phần III Nấu luyện, đúc rót 3.1 Quy trình nấu luyện 3.1.1 Thiết bị 3.1.2 Trình tự nấu luyện 3.1.2.1 Tính tốn phối liệu 3.1.2.2 Nấu chảy 3.1.4.3 Hồn ngun 3.1.4.4 Ra lị 3.2 Đúc rót, hồn thiện sản phẩm 3.2.1 Chuẩn bị 3.2.2 Thao tác 3.2.3 Tháo rỡ vật đúc, hoàn thiện sản phẩm Phần IV Công nghệ sử lý nhiệt sau đúc, khảo nghiệm 4.1 Tôi 4.2 Khảo nghiệm Chương : Kết nghiên cứu bình luận I Kết ngiên cứu, chế tạo II Kết luận kiến nghị TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC: Bản vẽ thiết kế, vẽ công nghệ, giấy chứng nhận kiểm định sản phẩm, sơ đồ công nghệ, biên khảo nghiệm… 34 34 35 35 36 37 38 39 40 40 40 40 41 43 43 44 45 46 Tóm tắt nhiệm vụ nghiên cứu đề tài : - Khảo sát, thu thập tài liệu lị nhiệt luyệt chân khơng: sơ đồ nguyên lý làm việc, điều kiện làm việc Tiến hành đo, vẽ chi tiết ghi lò, dựa mẫu ghi cấp theo hệ thống lò nhiệt luyện chân không Viện Công Nghệ - Từ sở lý thuyết, điều kiện làm việc thực tế ghi lị, nghiên cứu tính chất vât liệu, chọn vật liệu chế tạo phù hợp với môi trường làm việc ghi - Lựa chọn phương án công nghệ đúc phù hợp để đáp ứng yêu cầu đề đảm bảo độ dầy, bề mặt… tiến hành tính tốn thơng số thiết kế cơng nghệ đúc với phương án công nghệ đúc chọn - Chế tạo mẫu theo thiết kế công nghệ đúc, giải pháp cơng nghệ để chế tạo sản phẩm, đúc thử, tìm thông số phù hợp với điều kiện sản xuất nước - Nghiên cứu quy trình nấu luyện mác hợp kim chọn sở thiết bị lị cảm ứng trung tần Viện Cơng Nghệ - Chế tạo sản phẩm, hoàn thiện khảo nghiệm lị nhiệt luyện chân khơng Viện Cơng Nghệ - Kết đáng giá đề nghị rút thực tế CHƯƠNG : TỔNG QUAN Phần I : Ghi lị nhiệt luyện chân khơng 1.1 Đặc điểm ghi lị nhiệt luyện chân khơng Ghi lị nhiệt luyện chân khơng có cấu tạo dạng lưới, lục giác thành mỏng 6-8 mm Làm giá đỡ sản phẩm buồng lị Nhiệt luyện chân khơng (hình 1) Hình Ghi lị nhiệt luyện chân khơng Các kích thước bản: - Loại 590x440: (Phụ lục vẽ Ghi lò 590x440) Chiều dài : 590 mm Chiều rộng : 440 mm Chiều cao : 30 mm Chiều dầy thành : 6- mm - Loại 900x600: (Phụ lục vẽ Ghi lò 900x600) Chiều dài : 900 mm Chiều rộng : 600 mm Chiều cao : 45 mm Chiều dầy thành : 6- mm 1.2 Điều kiện làm việc Ghi lị có nhiệm vụ làm giá đỡ sản phẩm nhiệt luyện với tải trọng tối đa 800kg, nằm dọc buồng lị, chịu nhiệt độ 1100˚C-1200˚C Tùy chế độ nhiệt luyện, ghi lị phải chịu sốc nhiệt Khi xả khí nitơ q trình tơi, nhiệt độ đột ngột giảm từ 1.100˚C xuống 110˚C, khoảng thời gian phút Do vậy, vật liệu dùng chế tạo ghi lị địi hỏi phải có tính chất chịu sốc nhiệt, bền nhiệt nhiệt độ cao chịu tải trọng lớn Phần II:Thép bền nóng 2.1 Đặc tính vật liệu Để làm việc điều kiện nhiệt độ cao tải trọng lớn vật liệu phải có tính ổn định nóng (tính bền hố học nhiệt độ cao) tính bền nóng (giữ độ bền học cao nhiệt độ cao) 2.1.1 Tính ổn định nóng (hay tính chịu nóng) khả kim loại hợp kim chống lại phá huỷ môi trường nhiệt độ cao (không khí nóng, sản phẩm cháy nhiên liệu có chứa CO2, SO2, H2S…, muối nóng chảy có chứa ion Cl-…) Trong dạng phá huỷ hay gặp nguy hiểm ơxi hố nhiệt độ cao, tức tạo thành vẩy ơxít kim loại, ví dụ sắt thép Fe2O3, Fe3O4 FeO, FeO có cấu tạo mạng khơng xít chặt nên tạo cho q trình ơxi hố phát triển thuận lợi thép bị phá hủy nhanh Đối với thép hợp kim tạo thành FeCrO3, FeCrNiO4, Cr2O3, FeNiO3, FeCr2O4… Đối với loại thép hợp kim đa ngun tố q trình ơxi hố diễn phức tạp Trong q trình ơxi hố tạo bề mặt kim loại lớp màng ơxít Sự ơxi hố muốn tiếp tục xảy ion ôxi phải khuyếch tán qua lớp màng để phản ứng với kim loại tạo ơxít kim loại Như vậy, tuỳ theo đặc tính cấu trúc lớp màng ơxít mà có tính chất bảo vệ (ngăn ngừa ơxi hố tiếp theo) hay khơng Màng bảo vệ phải có tính chất: - Phải xít chặt bao phủ tồn bề mặt kim loại; - Bền với tác động môi trường; - Có bám dính tốt với kim loại nền; - Có hệ số giãn nở nhiệt gần kim loại Các ơxít Cr2O3, Al2O3 SiO2 có đặc tính Vì người ta thường dùng nguyên tố hợp kim Cr, Al Si để nâng cao tính chịu nhiệt thép 2.1.2 Tính bền nóng khả kim loại chịu tải trọng nhiệt độ cao Dưới tác dụng tải trọng không đổi thấp giới hạn chảy thời gian dài kim loại bị biến dạng dẻo cách chậm chạp gọi dão Đó nối tiếp cách liên tục hai trình ngược nhau: biến dạng dẻo gây hoá bền kết tinh gây thải bền Hiện tượng dão trở nên đặc biệt nguy hiểm nhiệt độ làm việc cao nhiều so với nhiệt độ kết tinh lại kim loại bị biến dạng dẻo nhiều dẫn tới phá huỷ sau thời gian đó.Để nâng cao tính bền nóng ta phải tìm cách chống lại tượng biến dạng dão Muốn phải tạo cấu trúc có khả chống lại chuyển động lệch mạng xê dịch biên giới hạt nhiệt độ cao Các nguyên tố hợp kim Mo, W, Nb, Ti… tạo pha biến cứng phân tán làm cản trở chuyển động lệch mạng tạo hạt nhỏ mịn nên có tác dụng nâng cao tính bền nóng hợp kim Các nguyên tố Ni Mn có tác dụng làm ổn định cấu trúc austenit nên có tác dụng nâng cao tính bền nóng [4] 2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến tính bền nóng Kim loại có nhiệt độ nóng chảy cao có tính bền nóng cao Khi có nhiệt độ nóng chảy kim loại có nhiệt độ kết tinh lại cao có tính bền nóng cao Mọi yếu tố nâng cao nhiệt độ kết tinh lại làm tăng tính bền nóng Tổ chức hợp kim ảnh hưởng đến tính bền nóng, cụ thể trường hợp thép: thép có tổ chức austenit có tính bền nóng cao so với thép có tổ chức ferit hay hỗn hợp ferit cácbit (do austenit có nhiệt độ kết tinh lại cao hơn) Đối với thép, nguyên tố hợp kim như: Mo, W, Nb,Ti, Zr có tác dụng tạo pha hố cứng phân tán (cacbit, nitrit…) có tác dụng chống dão, nguyên tố như: Ni, Mn có tác dụng ổn định tổ chức austenit,… có tác dụng nâng cao tính bền nóng Để xác định tổ chức thép biết thành phần hố học nó, người ta thường dùng giản đồ Schaeffler (hình 2) Ni tđ 35 30 25 aus 20 aus+M 15 aus+ferit 10 M aus+ferit +M M +ferit M +ferit ferit Cr tđ 10 20 25 30 35 15 Hình Giản đồ Schaeffler – tổ chức thép phụ thuộc lượng Cr, Ni quy đổi: (M-vùng tồn máctenxit; α-ferit; γ-austenit) Trên giản đồ này, trục hoành biểu thị lượng Cr quy đổi (tương đương), tính theo công thức sau: (1) Crtđ = %Cr + %Mo + 1,5.%Si + 0,5.%Nb Tương ứng với tác dụng tổng hợp nguyên tố mở rộng vùng α Còn trục tung biểu thị lượng Ni quy đổi (tương đương), tính theo cơng thức sau: (2) Nitđ = %Ni + 30.%C + 0,5.%Mn Tương ứng với tác dụng tổng hợp nguyên tố mở rộng vùng γ Các vùng bên giản đồ cho biết tổ chức thép sau nóng chảy để nguội ngồi khơng khí, sau austenit hóa làm nguội nhanh nước (tôi) nhằm giữ lại tổ chức thép nhiệt độ cao [1] 2.3 Thép bền nóng - Dùng giấy ráp mài nhẵn bề mặt mẫu, hoàn thiện mẫu trước sơn Hình 10 Mẫu xốp đánh nhẵn, làm 1.2 Hệ thống dẫn kim loại: 1.2.1 Cấu trúc hệ thống dẫn kim loại lỏng Cấu trúc hệ thống dẫn kim loại phụ thuộc vào yếu tố: kết cấu hệ thống hút khí hịm khn kích thước hịm khn, dễ dàng thao tác mẫu tháo dỡ làm vật đúc Tỷ lệ thu hồi kim loại có ích cao Với vật đúc “ghi lị nhiệt luyện chân khơng”, cấu trúc hệ thống dẫn kim loại sử dụng giải pháp rót điền đầy kim loại từ xuống; 01 hệ thống dẫn cho 01 vật đúc 1.2.2 Kích thước hệ thống dẫn kim loại: Tính tốn hệ thống dẫn kim loại dựa vào lựa chọn tốc độ dâng tối ưu; diện tích tiết diện đặc trưng, cấu trúc hệ thống dẫn, khối lượng vật đúc, chất vật liệu đúc v.v Qua trình thí nghiệm, nhóm đề tài lựa chọn tính tốn kích thước hệ thống dẫn sau: Ghi lị kích thước 590 x 440 mm +Ống rót: tiết diện 40 x 40 mm dài 300 mm + Rãnh phân phối: tiết diện 45 x 50 mm dài 590 mm + Rãnh dẫn: tiết diện 25 x 10 mm dài 30 mm 32 số lượng: 08 rãnh Ghi lò kích thước 900 x 600 mm +Ống rót: tiết diện 50 x 50 mm dài 400 mm +Rãnh phân phối: tiết diện 50 x 65 mm dài 900mm + Rãnh dẫn: tiết diện 30 x 15 mm dài 30 mm số lượng: 10 rãnh 1.2.2 Chế tạo hệ thống dẫn: - Hệ thống dẫn chế tạo từ xốp khối - Các phận: ống rót, rãnh phân phối, rãnh dẫn, gắn kết với phương pháp hàn nhiệt Phương pháp tạo mối ghép bền phù hợp với yêu cầu chế tạo hệ thống dẫn kim loại Phần II : Sơn chèn khuôn 2.1 Sơn, sấy mẫu : 2.1.1 Nguyên liệu Có thể dùng loại sơn nhập ngoại Trung Quốc, Nga, Ukraina, Foseco dùng loại sơn Viện Công nghệ nghiên cứu chế tạo ( Lưu ý: dùng loại chất sơn dùng cho công nghệ mẫu tự thiêu) - 2.1.2 Thiết bị dụng cụ : Tủ sấy mẫu ( t0 làm việc 50 ± 0C ) Giá bàn để mẫu sau sơn Bàn thao tác Thiết bị khuấy nước sơn Các loại chổi sơn chuyên dùng, thùng chứa… 33 Hình 11 Sơn mẫu 2.1.3 Các cơng đoạn thực hiện: 2.1.3.1 Tính tốn vật tư: Tùy theo hình dạng, kích thước phần diện tích bề mặt vật đúc mà mức độ tiêu hao chất sơn có khác Chi tiết phức tạp, nhiều thành vách tiêu tốn nhiều chất sơn phủ Thông thường 01 vật đúc cần khoảng 30 lít chất sơn pha tỉ trọng 2.1.3.2 Ngâm ủ chất sơn: Cứ 10 kg chất sơn khô pha 01 lít nước Thời gian ngâm từ(4 ÷ 6) h cho chất sơn ngậm no nước thành dạng bột nhão (có thể đánh nhuyễn) 2.1.3.3 Cho hỗn hợp bột nhão vào máy khuấy, khuấy - Cho tiếp nước để đạt tỉ trọng mong muốn - Khuấy tiếp tục máy đạt chất sơn đồng 2.1.3.4 Lọc nước sơn để loại bỏ vật bẩn (dùng sàng có kích thước lỗ 0,315 ÷0,4) 2.1.3.5 Sơn mẫu: Có 02 phương pháp sơn: -Sơn quét: dùng cho vật đúc lớn -Sơn nhúng: dùng cho vật đúc nhỏ Với sản phẩm đúc đề tài, sử dụng phương pháp sơn quét thủ công * Sơn quét thủ công: Dùng chổi sơn, sơn lên bề mặt mẫu, sơn hai lần, không nên quét quét lại bề mặt mẫu sơn Chiều dày lớp sơn (0,5÷1)mm Sau sơn toàn bề mặt mẫu đúc, treo mẫu lên giá để bề mặt mẫu sơn hong khô Thời gian hong khô phụ thuộc vào mức độ khô bề mặt lớp sơn (phụ thuộc vào kinh nghiệm) Thường thời gian hong khơ (4÷5) h độ ẩm mơi trường ≤ 60%; (8÷10h) độ ẩm mơi trường >60% * Với chi tiết có hình dạng phức tạp, nhiều thành vách giao nhiệt độ đúc rót cao gắn thêm cát Crơmít vào vị trí khó làm dễ bị cháy dính cát 34 2.1.3.6 Sấy mẫu: Đặt mẫu se khô vào tủ sấy Nhiệt độ sấy (50 ± 5) 0C Thời gian sấy (6 ÷ 7) h Lấy mẫu để nguội chuyển sang khâu chèn mẫu Với mẫu qua sấy chưa kịp tạo khuôn để mơi trường khơng khí q 60 phút sau lấy từ lị sấy, trước tạo khn phải sấy lại từ (20 ÷ 30) phút tránh tượng hút ẩm trở lại Hình 12 Mẫu xốp hồn thiện 2.2 Quy trình tạo khn : 2.2.1 Vật liệu làm khn Cát thạch anh khơ, khơng có chất kết dính, độ ẩm nhỏ 1%, độ hạt cát (0,3 ÷ 0,5)mm - 2.2.2 Trang thiết bị cơng nghệ Hịm khuôn chuyên dùng Thiết bị rung khuôn Boong ke phễu cấp cát có đường ống mềm dẫn cát Cầu trục vận chuyển có tải trọng làm việc 2,5 (3,2)tấn 35 Hình 13 Dây truyền đúc mẫu tự thiêu - VCN 2.2.3 Kỹ thuật tạo khn Đặt hịm khn lên thiết bị rung Cho cát thạch anh từ boong ke phễu cấp cát chảy nhẹ nhàng vào hịm khn, lượng cát cấp dày (70÷100) mm (so với đáy thùng) để tạo lớp đáy nghiêng Đóng điện cho thiết bị rung làm việc thời gian từ (15 ÷20) giây Ngắt điện, dừng máy Đặt mẫu (đã có gắn đầy đủ hệ thống dẫn kim loại) lên lớp cát đáy, tháo gá Tuỳ theo kích thước hịm, bố trí đặt số lượng mẫu cho thích hợp Chú ý vị trí đặt mẫu phải cách thành hịm khn từ (100÷170)mm Khoảng cách mẫu phải đảm bảo từ (70÷ 100)mm trở lên Phần mẫu phải cách miệng hịm 150mm Tiếp tục cho cát chảy nhẹ nhàng vào hòm khn phủ kín mẫu Lưu ý khơng để dịng cát chảy trực tiếp xói vào mặt mẫu, tránh cho mẫu bị biến dạng Mẫu vật đúc “Ghi lị nhiệt luyện chân khơng” dạng lưới thành mỏng có khoảng trống giữa, cấp cát phải cấp bề mặt mẫu để q trình rung, cát khơng làm biến dạng mẫu Đóng điện cho bàn rung làm việc 15 giây Dừng máy, tiếp tục cấp cát, rung khuôn Tiếp tục lặp lại q trình cát đầy hịm khn Vận chuyển hịm khn vị trí rót khn Trong q trình vận chuyển, khơng để va đập hịm khn hay biến dạng hịm Dùng màng PVC mỏng phủ kín mặt hịm, đặt bát rót Dùng cát ẩm (độ ẩm 3%) phủ che kín bề mặt màng PVC Chiều dày lớp cát ẩm khoảng 40 mm 36 - Lắp hệ thống hút chân khơng vào hịm khn Hình 14,15 Chèn hồn thiện khn Phần III : Nấu luyện, đúc rót 3.1 Quy trình nấu luyện mác thép20Cr25Ni20Si2Đ (Bằng phương pháp khơng oxy hóa) 3.1.1 Thiết bị: Lị Cảm ứng trung tần bazơ - VCN 37 Hình 16 Lị Cảm ứng trung tần bazơ - VCN 3.1.2 Trình tự nấu luyện: 3.1.2.1 Tính tốn phối liệu Thành phần hóa học thép20Cr25Ni20Si2Đ dùng chế tạo ghi : C(%) Si(%) Mn(%) S(%) ≤ P(%) ≤ Cr(%) Ni(%) ≤0,2 2,0-3,0 ≤1,5 0,020 0,035 24-27 Còn lại 18-21 * Các vật liệu đưa vào mẻ nấu thành phần hoá học chúng Thành phần hoá học vật liệu đưa vào mẻ nấu thể bảng sau (bảng 7,8): Bảng Thành phần nguyên liệu Thành phần hóa học(%) TT Tên vật liệu C Thép phế C10 FeMn Si Mn 0,08-0,1 0,17-0,3 0,25-0,5 1-1,5 2-2,5 75-78 38 P S Cr Ni 0,019 0,015 - - 0,02 - - 0,07 FeSi 75 0,2-0,3 70-80 0,6-0,7 0,05 Fe Cr loại bon thấp ≤ 0,06 ≤ 1,5 - ≤0,06 Ni ken kim loại - - - - 0,03 - - ≤ 0,03 65 - - - 98 Bảng Phối liệu cho 100kg kim loại TT Tên vật liệu Đơn vị Số lượng Thép phế liệu C10 kg 26 FeMn loại C trung bình kg FeSi 75 kg Fe Cr loại bon thấp kg 48 Ni ken kim loại kg 20 Tổng kg 100 3.1.2.2 Nấu chảy: - Vật liệu cân đong đầy đủ theo tính tốn - Trình tự nạp liệu: liệu to xếp xung quanh đáy, xếp niken kim loại, fero crom (4/5 lượng tính tốn) liệu - Khai lị: mở điện, đóng 60% cơng suất thời gian 6-8 phút, chờ hết dòng điện xung từ từ nâng công suất đến cực đại - Đảo liệu: liệu đáy lị chảy bắt đầu đảo liệu cho liệu khơng chảy dính bắc cầu lên Tiếp tục cho thêm liệu - Tạo xỉ: sau liệu chảy gần hết cho vôi bột vào tạo xỉ che phủ Tiếp thêm liệu - Lấy mẫu, xỉ - Khi liệu chảy đến 95%, lấy mẫu phân tích thành phần, cho tiếp số liệu cịn lại Khi liệu chảy hồn tồn, giảm cơng suất cịn (40-45)%, cào hết xỉ tạo xỉ 3.1.2.3 Hoàn nguyên: 39 - Khử oxy: dùng nhôm dẻo để khử oxy cách khuếch tán - Điều chỉnh: bổ sung fero để điều chỉnh thành phần theo mác kim loại yêu cầu - Đo nhiệt độ, lấy mẫu đo độ khử oxy - Khi nhiệt độ đạt (1630-1650 0C) gạt bớt xỉ - Dùng nhôm để khử tiếp oxy 3.1.2.4 Ra lị: - Sau nhúng nhơm 2-3 phút, dừng lị, lấy mẫu phân tích thành phần, nghiêng lị thép - Để lặng nước thép nồi rót 4-5 phút, rót khn nhiệt độ 1650 0C Hinh 17.Vớt xỉ, chuẩn bị đúc rót 3.2 Đúc rót, hồn thiện sản phẩm : 3.2.1 Chuẩn bị: Chọn dung tích nồi rót đủ chứa lượng kim loại để rót trọn vẹn hịm khn Sấy nồi rót, nhiệt độ nồi (700 ± 50) 0C Chuẩn bị dụng cụ đo nhiệt độ kim loại lỏng 3.2.2 Thao tác: Kim loại nấu chảy thành phần, đạt nhiệt độ cho nồi rót vận chuyển đến khu vực rót Bật hệ thống hút chân không cho khuôn đạt độ chân không trước rót phút Áp lực 0,9 kgf/cm2 Gạt xỉ nồi rót, kiểm tra nhiệt độ rót, đạt nhiệt độ tiến hành rót khn, nhiệt độ rót khn 1650 0C Rót kim loại từ từ liên tục Ln giữ mức kim loại bát rót có chiều cao ổn định suốt từ đầu đến cuối q trình rót (mức kim loại phải ln đầy bát rót) 40 - Sau rót, trì q trình hút chân khơng cho khn khoảng phút Hình 18 Đúc rót sản phẩm 3.2.3 Tháo rỡ, hồn thiện sản phẩm Tùy loại vật liệu hình dạng vật đúc thời gian tháo dỡ khn sau đúc rót thay đổi.Thường sau 3h dùng cẩu móc vật đúc khỏi hịm khn Thao tác lấy vật đúc khỏi hịm khn cách thận trọng, tránh tượng vật đúc vướng móc vào hệ thống hút khí hịm khn Vật đúc chuyển đến phận làm để cắt bỏ hệ thống dẫn kim loại bavia 41 Hình 19,20 Lấy vật đúc khỏi khuôn Cát chèn khuôn chuyển tới khu vực làm nguội cát, sau sàng làm cát chuyển vào boongke chứa Làm bề mặt vật đúc, hồn thiện sản phẩm (a) (b) Hình 21.Các sản phẩm sau cắt rãnh dẫn, rót Kiểm tra kích thước: -Ghi lị kích thước 590x440(mm)(hình21-a) (Phụ lục vẽ ghi lò 590x440mm) Thiết kế(mm) 590 440 517 386 30 Chế tạo(mm) 591 440,5 517,5 386,2 30,1 7,8 -Ghi lò kích thước 900x600(mm)(hình21-b) (Phụ lục vẽ ghi lị 900x600mm) Thiết kế (mm) 900 600 450 837 45 Chế tạo (mm) 902 601 450,5 837,5 45,2 7,6 42 Cả hai sản phẩm đạt yêu cầu kích thước, bề mặt phẳng khơng có khuyết tật đúc, khơng có rỗ ngót, rỗ khí Phần IV : Xử lý nhiệt, khảo nghiệm 4.1 Tơi Q trình xử lý nhiệt đảm trách việc hòa tan cacbit, đưa tổ chức thép austenít đồng Ngồi cịn có tác dụng khử ứng suất làm nhỏ mịn tinh thể kết tinh lại Tôi để khử cacbit làm đồng tổ chức: Thép chế tạo ghi lị có tổ chức austenit.Tuy nhiên với hàm lượng crôm lên đến 24%, thép nguội chậm khuôn đúc, bit crôm có điều kiện tiết Do cần nhiệt luyện ghi lị với ngun cơng tơi để hóa giải lượng cac bit hồ tan cácbít crơm vào austenít Nhiệt độ tơi 1.050-1.100oC, thời gian giữ nhiệt 2giờ Hình 22 Biểu đồ gia nhiệt 43 Ảnh tổ chức tế vi trước sau nhiệt luyện (a) (b) Hình 23 Tổ chức tế vimác 20Cr25Ni20Si2Đ trước (a) sau (b) Sau nước, lượng bit dư giảm rõ rệt, tổ chức thép đạt hầu hết austenit 4.2 Khảo nghiệm Quá trình khảo nghiệm : * Ghi lị kích thước 590x440(mm) khảo nghiệm lị nhiệt luyện chân không Viện Công Nghệ : - Nhiệt độ 1140ºC, giữ 2h - Tải trọng 150kg Nhận xét: Bề mặt ghi lị phẳng, khơng bị cong vênh hay biến dạng Trọng lượng khơng đổi * Ghi lị kích thước 900x600(mm) khảo nghiệm lị nung chạy ga Viện Công Nghệ : - Nhiệt độ : 1100ºC, giữ 2,5h - Tải trọng 700kg Sản phẩm Ghi lị: khơng cong vênh, biến dạng, bề mặt phẳng, khơng bị ơxy hóa Qua kiểm tra đánh giá chất lượng chi tiết Ghi lò thu kết đạt u cầu kích thước, thành phần hóa học, tính chịu nhiệt bền nhiệt độ đề (có kết phân tích biên khảo nghiệm kèm theo) CHƯƠNG III : KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÌNH LUẬN 44 I Kết nghiên cứu, chế tạo: Qua lần đúc nghiên cứu tìm hiểu đúc thử đúc thức sản phẩm, đề tài chế tạo thành cơng chi tiết Ghi lị có kết cấu dạng lưới mỏng dùng cho thiết bị nhiệt luyện chân không hóa nhiệt luyện mác thép 20Cr25Ni20Si 2Đ công nghệ mẫu tự thiêu hệ thống thiết bị Trung Tâm CN&TB Đúc - Viện Công nghệ Chúng xin báo cáo kết nghiên cứu đúc sản phẩm công nghệ mẫu tự thiêu sau: Số lượng sản phẩm yêu cầu: 01 báo cáo tổng quan, 01 quy trình cơng nghệ đúc chi tiết Ghi lị Nhiệt luyện công nghệ mẫu tự thiêu, vẽ thiết kế 01 báo cáo tổng kết đề tài sản phẩm Ghi lị Đề tài hồn thành giao nộp toàn sản phẩm Đã thiết lập quy trình chế tạo sản phẩm đúc Ghi lò, cụ thể chi tiết Ghi lò dùng cho Lị nhiệt luyện chân khơng Phịng TN nhiệt luyện khuôn kim loại – Viện Công Nghệ II Kết luận kiến nghị: Đề tài 127.11.RD/HĐ-KHCN: “Nghiên cứu công nghệ vật liệu để đúc loại ghi lị có kết cấu dạng lưới, thành mỏng từ – mm, dùng cho thiết bị nhiệt luyện chân khơng hố nhiệt luyện” thực đầy đủ nội dung nghiên cứu Bộ Công Thương đặt hàng trình bày phần kết nghiên cứu chế tạo Nghiên cứu phương án công nghệ cho thấy áp dụng đúc công nghệ mẫu tự thiêu hợp lý nhất, đề tài làm chủ cơng nghệ để đúc sản phẩm Ghi lị thiết bị có Viện Cơng nghệ Ứng dụng công nghệ đúc sản phẩm mẫu tự thiêu giúp tiết kiệm chi phí mua vật liệu làm khn, chi phí đổ vật liệu thải Giảm thiểu ô nhiễm môi trường chất thải rắn khó tái sinh đặc biệt cơng nghệ phù hợp với chi tiết có hình dáng phức tạp, thành mỏng Thao tác đơn giản, dễ thao tác điều kiện làm việc cải thiện Nhờ trang thiết bị, cơng nghệ có sẵn máy phân tích quang phổ, lị cảm ứng trung tần, dây truyền đúc mẫu tự thiêu… nên việc đúc chi tiết sai hỏng, sản phẩm giảm chi phí nhân cơng khâu hồn thiện, giảm chi phí mua lưỡi mài, lưỡi cắt Như vậy, kết luận rằng: có đủ khả điều kiện làm chủ công nghệ, chế tạo sản phẩm Ghi lị có kết cấu dạng lưới thành mỏng từ mác thép chịu nhiệt công nghệ mẫu tự thiêu, thay cho công nghệ khuôn cát với chi phí độ xác cao nhiều 45 Cuối xin chân thành cảm ơn Bộ Công Thương, Viện Công Nghệ, Trung Tâm trực thuộc Viện anh em đồng nghiệp tạo điều kiện giúp đỡ đề tài thực thành công TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] PGS.TS Nguyễn Hữu Dũng - Hợp kim đúc - NXB khoa học kỹ thuật - 2006 [2] Phan Tử Phùng - Đúc thép - NXB khoa học kỹ thuật - Hội đúc luyện kim Việt Nam - 1991 [3] Nghiêm Hùng - Kim loại học nhiệt luyện - Nhà xuất Đại học trung tâm chuyên nghiệp Hà Nội - 1979 [4] Nguyễn Văn Thái - Lý thuyết nấu đúc thép - Tập I - ĐHBK Hà Nội 1971 [5] Lê Công Dưỡng - Vật liệu học - NXB khoa học kỹ thuật - 1986 [6] PGS.TS Đinh Quảng Năng - Vật liệu làm khuôn cát - NXB khoa học kỹ thuật - 2003 [7] ЛИТЬЕ ПО ГАЗИФИЦ ИPУЕМЫМ МОДЕЛАМ ОСНОВЫ ТЕОРИИ И ТЕXHOЛОГИИ.MOCKBA“MAШИНОСТРОЕНИЕ” 1976 46 ... ? ?Nghiên cứu công nghệ vật liệu để đúc loại ghi lị có kết cấu dạng lưới, thành mỏng từ 6- 8 mm, dùng cho thiết bị nhiệt luyện chân khơng hóa nhiệt luyện? ?? Việc nghiên cứu đề tài việc làm cần thiết kế... ghi lò có kết cấu dạng lưới, thành mỏng từ – mm, dùng cho thiết bị nhiệt luyện chân không hoá nhiệt luyện? ?? thực đầy đủ nội dung nghiên cứu Bộ Công Thương đặt hàng trình bày phần kết nghiên cứu. ..BỘ CÔNG THƯƠNG TỔNG CÔNG TY MÁY ĐỘNG LỰC VÀ MÁY NÔNG NGHIỆP VIỆN CÔNG NGHỆ BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI Nghiên cứu công nghệ vật liệu để đúc loại ghi lị có kết cấu dạng lưới, thành mỏng từ – mm, dùng