Hỗn hợp làm khuôn và làm thao đóng vai trò quan trọng trong quá trình đúc, quyết định chất lượng và độ chính xác của vật đúc. Bài viết này sẽ đi sâu vào các yêu cầu, vật liệu và quy trình chế tạo hỗn hợp làm khuôn và làm thao.
 

1. Yêu cầu đối với hỗn hợp làm khuôn và làm thao

• Tính dẻo:
  • Khả năng biến dạng vĩnh cửu của hỗn hợp khi thôi lực tác dụng.
  • Đảm bảo dễ làm khuôn, thao và nhận được lòng khuôn, thao rõ nét.
  • Tăng khi lượng nước, đất sét, chất dính kết tăng, cát hạt nhỏ.
• Độ bền:
  • Khả năng chịu được tác dụng của ngoại lực mà không bị phá hủy.
  • Đảm bảo khuôn, thao không vỡ khi vận chuyển, lắp ráp và rót kim loại lỏng.
  • Tăng khi lượng nước, cát nhỏ, không đồng đều, sắc cạnh và lượng đất sét tăng.
  • Khuôn khô có độ bền cao hơn khuôn tươi.
• Tính lún:
  • Khả năng giảm thể tích của hỗn hợp khi chịu tác dụng của ngoại lực.
  • Giảm sự cản trở của khuôn thao khi vật đúc co ngót.
  • Tăng khi cát hạt to, chất dính kết ít, chất phụ tăng.
• Tính thông khí:
  • Khả năng thoát khí từ lòng khuôn và trong hỗn hợp ra ngoài.
  • Tránh rỗ khí vật đúc.
  • Tăng khi cát hạt to và đều, lượng đất sét và chất dính kết ít, chất phụ nhiều và lượng nước ít.
• Tính bền nhiệt:
  • Khả năng giữ được độ bền ở nhiệt độ cao.
  • Đảm bảo thành khuôn và thao không bị cháy khi tiếp xúc với kim loại lỏng.
  • Tăng khi lượng SiO2 tăng, cát to và tròn, chất phụ ít.
• Độ ẩm:
  • Lượng nước chứa trong hỗn hợp, tính bằng %.
  • Tăng đến 8% làm tăng độ bền, độ dẻo.
  • Vượt quá giới hạn gây ảnh hưởng xấu.

2. Vật liệu làm khuôn và thao

• Cát:
  • Thành phần chủ yếu của hỗn hợp.
  • Thành phần hóa học chủ yếu là SiO2 (thạch anh).
  • Ngoài ra còn có đất sét và tạp chất khác.
• Đất sét:
  • Thành phần chủ yếu là cao lanh (mAl2O3.nSiO2.qH2O).
  • Tạp chất: CaCO3, Fe2O3, Na2CO3.
  • Dẻo và dính khi có lượng nước thích hợp, độ bền tăng khi sấy khô.
  • Tăng độ dẻo, độ bền cho hỗn hợp.
• Chất kết dính:
  • Tăng độ dẻo, độ bền cho hỗn hợp.
  • Dầu thực vật (dầu lanh, dầu bông, dầu trẩu...).
  • Chất hòa tan trong nước (đường, mật mía, bột hồ...).
  • Chất dính kết hóa cứng (nhựa thông, xi măng, bã hắc ín).
  • Nước thủy tinh (Na2O.nSio2. mH2O hoặc K2O. nSiO2. mH2O).
• Chất phụ:
  • Tăng tính lún, tính thông khí, độ bóng bề mặt và khả năng chịu nhiệt.
  • Chất phụ trộn vào hỗn hợp: mùn cưa, rơm rạ, bột than.
  • Chất sơn khuôn: bột graphit, bột than, nước thủy tinh, bột thạch anh, dung dịch của chúng với đất sét.

3. Chế tạo hỗn hợp làm khuôn và thao

• Trộn các vật liệu theo tỉ lệ nhất định, phụ thuộc vào vật liệu, khối lượng vật đúc.
• Hỗn hợp làm khuôn:
  • Cát áo: độ bền, độ dẻo cao, bền nhiệt (10-15% lượng cát).
  • Cát đệm: tính thông khí cao (85-90% lượng cát).
  • Tỉ lệ vật liệu: cát (70-80%), đất sét (8-20%).
• Hỗn hợp làm thao:
  • Yêu cầu cao hơn hỗn hợp làm khuôn.
  • Tăng lượng thạch anh (SiO2) đến 100%.
  • Giảm tỉ lệ đất sét, chất dính kết, chất phụ.
  • Sấy thao.

4. Pha trộn vật liệu làm khuôn và thao

• Xử lý riêng các vật liệu trước khi pha trộn.
  • Cát: sấy khô, sàng lọc tạp chất.
  • Đất sét, khối than: sấy khô, nghiền nhỏ, sàng.
  • Đất sét: pha nước thành vữa.
  • Cát cũ: phân ly từ lực, sàng.
• Sấy vật liệu:
  • Cát: lò đứng hoặc lò nằm.
  • Đất sét: lò nằm.
• Sàng lọc tạp chất:
  • Máy sàng ống lăn, sàng chấn động, sàng lắc.
• Nghiền nhỏ vật liệu:
  • Máy nghiền.
• Pha trộn vật liệu:
  • Đảm bảo đất sét, nước và các thành phần khác phân bố đều giữa các hạt cát.
  • Máy trộn: loại cánh quạt, loại con lăn, loại ly tâm.
• Đánh tơi vật liệu:
  • Tăng khe hở giữa các hạt cát, phân bố đều đất sét, tăng tính thông khí và cường độ chịu nén ẩm.
  • Máy đánh tơi: kiểu trục xoắn vít, kiểu băng chuyền, kiểu ly tâm.

5. Các loại máy trộn và máy đánh tơi

• Máy trộn kiểu trục xoắn vít:
  • Hai trục, nhiều cánh xoắn dạng vít.
  • Nhào trộn và đẩy vật liệu.
  • Ống phun nước để trộn ướt.
  • Ưu điểm: năng suất cao, cấu trúc đơn giản, tiết kiệm năng lượng, dễ sử dụng.
  • Nhược điểm: chất lượng trộn không bằng loại con lăn, chỉ dùng cho cát khuôn ít đất sét, cát thao dùng chất dính lỏng, cát đệm và cát hỗn hợp.
• Máy trộn kiểu con lăn:
  • Đĩa nghiền, hai con lăn, trục quay, tấm gạt.
  • Con lăn quay quanh trục và tự quay quanh trục tâm.
  • Tấm gạt đẩy vật liệu xuống con lăn.
  • Làm việc theo chu kỳ, vật liệu ra qua cửa đáy.
  • Ưu điểm: hiệu quả tốt với mọi loại vật liệu.
  • Nhược điểm: làm việc theo chu kỳ.
• Máy đánh tơi kiểu băng chuyền:
  • Phễu tiếp liệu, băng chuyền, tấm răng lược, tấm sàng treo, tấm chấn.
  • Tấm răng lược cuốn vật liệu và hất vào tấm sàng.
  • Tấm chấn ngăn các khối lớn.
  • Vật liệu đánh tơi được đưa đến nơi làm khuôn.

Việc lựa chọn và pha trộn hỗn hợp làm khuôn và làm thao phù hợp là yếu tố then chốt để đảm bảo chất lượng và độ chính xác của vật đúc. Quy trình chế tạo cần được thực hiện cẩn thận và kiểm soát chặt chẽ để đạt được kết quả tốt nhất.