ỨNG DỤNG MIẾNG LỌC XỈ TRONG THIẾT KẾ ĐÚC
MIẾNG LỌC XỈ - CERRAMIC FILTER
Để sản xuất những vật đúc chất lượng cao không bị khuyết tật lẫn xỉ, nhất thiết phải ngăn ngừa và loại bỏ xỉ trong quá trình đúc.
Xỉ đến từ các hợp chất của Mg-S, các loại oxít, hợp chất silicat SiO2. Đây là các tác nhân chính gây ảnh hưởng đến chất lượng vật đúc và gây ảnh hưởng đến chất lượng gang cầu. Khuyết tật do xỉ làm giảm tính gia công, bề mặt sản phẩm kém. Sản phẩm bỏ đi sẽ chịu phí tổn gia công và chi phí sản xuất xuất đúc lớn. Do đó, tầm quan trọng hàng đầu là giảm, ngăn ngừa các khuyết tật do xỉ gây ra. Xỉ có thể được loại bỏ hiệu quả bằng cách sử dụng miếng lọc xỉ bằng vật liệu ceramic được thiết kế đặt trong hệ thống rót hoặc rãnh dẫn.
Các khuyết tật do xỉ ảnh hưởng đến chất lượng vật đúc
CÁC LOẠI MIẾNG LỌC XỈ
Miếng lọc xỉ dùng cho gang được sản xuất trên nều ceramic carbide. Miếng lọc xỉ dùng cho thép, thép hợp kim được sản xuất trên nền oxít zircon độ chịu nhiệt cao.
HIỆU QUẢ LỌC XỈ.
Kích thước và số lượng của miếng lọc xỉ sử dụng phải đủ để duy trì dòng chảy êm trong quá trình điền đầy khuôn. Việc lựa chọn kích thước miếng lọc xỉ trong đúc gang cầu phụ thuộc vào các nhân tố sau :
- Hàm lượng Mn cao hoặc hàm lượng lưu huỳnh cao làm giảm lượng gang lỏng qua bộ lọc.
- Độ sạch gang lỏng sau biến tính cầu hóa. Gang lỏng có độ sạch cao hiệu suất lọc xỉ cao.
- Loại chất biến tính sử dụng và quá trình rót ảnh hưởng đến hiệu quả lọc xỉ
Vì vậy, để tránh tình trạng dòng chảy kim loại bị tắt nghẽn, diện tích không phù hợp làm ảnh hưởng đến quá trình điền đầy khuôn, khâu thiết kế đúc phải được xem xét cẩn thận.
CẤU TRÚC CỦA MÀNG LỌC XỈ
Cấu trúc tinh thể của miếng lọc xỉ ceramic là hình khối gồm mười hai mặt (hình 6). Các tinh thể được tạo bởi các sợi ceramic hình tam giác nối lại với nhau để tạo thành hình ngũ giác với các kích thước khác nhau (Hình 7).
Với cấu trúc xốp, xỉ sẽ bị giữ lại. Dòng chảy sau khi qua miếng lọc chảy êm, lưu lượng ổn định, ngăn sự xói mòn khuôn.
Hình 8a – 8b : đây là hình ảnh quay bằng hồng ngoại quá trình điền đầy khuôn diễn ra sau khi rót kim loại lỏng. Hình 8a không dùng miếng lọc, dòng chảy rối. Hình 8b có miếng lọc nên kim loại lỏng dâng êm trong lòng khuôn.
Hình 9 : sử dụng miếng lọc cấu trúc xốp một lượng lớn xỉ bị giữ lại trước khi vào vật đúc
Hình 10 : lọc hiệu quả với cả xỉ có hạt mịn hơn nhiều. Miếng lọc xỉ cấu tạo từ nhiều hình đa giác liên kết ngẫu nhiên với chiều dày nhất định nên hiệu quả lọc sâu.
VỊ TRÍ ĐẶT MIẾNG LỌC
Khi sử dụng miếng lọc rất cần thiết phải xem xét kỹ cách bố trí miếng lọc phù hợp. Nếu miếng lọc bố trí không phù hợp sẽ phản tác dụng gây có hại cho vật đúc. Một số trường hợp, hệ thống rót có tiết diện nhỏ hẹp, việc bố trí miếng lọc sẽ bị giới hạn. Để miếng lọc đạt hiệu quả tối ưu thì nên thiết kế miếng lọc đặt chính xác vào hệ thống rãnh dẫn.
Nguyên tắc thiết kế miếng lọc đặt vào khuôn đã được nghiên cứu trong nhiều năm và được đúc kết từ những kinh nghiệm thực tiễn. Có ba cách thiết kế đặt miếng lọc xỉ trong khuôn đúc được trình bày sau đây :
Đặt dưới ống rót - (Hình 11 và Hình 12)
Vị trí này chủ yếu dùng cho các miếng lọc loại lớn. Đối với miếng lọc loại STELEX thường thiết kế sử dụng phương pháp này, hoặc có thể bố trí nằm đặt nằm ngang như Hình 12 hiệu quả cản xỉ cao.
Đặt trong rãnh dẫn – Hình 13 và Hình 14:
Đối với vị trí đặt trong rãnh dẫn phù hợp với nhiều loại miếng lọc, nhiều kích cỡ khác nhau. Kích thước trong và kích thước ngoài được thiết kế phù hợp với tiết diện rãnh dẫn.
Hệ thống rót trực tiếp – KALPUR
THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN :
Việc thiết kế hệ thống rãnh dẫn kim loại không chỉ để chọn loại miếng lọc xỉ phù hợp mà còn là để có được hệ thống rót, dẫn kim loại chính xác và hiệu quả.
Thiết kế hệ thống dẫn có miếng lọc xỉ đòi hỏi phải có trình độ kỹ thuật đúc tốt và phương pháp công nghệ đúc phù hợp để đem lại hiệu quả kinh tế cao. Hiệu quả sử dụng miếng lọc xỉ phụ thuộc vào vị trí đặt vì vị trí đặt miếng lọc xỉ ảnh hưởng đến hình dạng vật đúc, khối lượng kim loại lỏng và quy trình làm khuôn.
Trong quá trình rót, sự chuyển động rối của dòng chảy sẽ cuốn theo các bọt khí vào trong khuôn đúc. Các bọt khí này được ngăn ngừa bởi miếng lọc xỉ. Do đó, việc thiết kế hệ thống để đặt miếng lọc xỉ phải đảm bảo cho kim loại lỏng luôn được điền đầy trong rãnh dẫn trước khi chảy vào vật đúc. Một hệ thống rót hoàn hảo phải đạt được những yếu tố sau :
- Kích thước hệ thống rót nhỏ nhất có thể
- Thời gian nhanh nhất vẫn đảm bảo điền đầy khuôn.
- Giảm thiểu tối đa sự chảy rối.
- Lắp đặt dễ dàng.
ỨNG DỤNG THỰC TIỄN
Đầu trục lăn – Hình 18
Mỗi tháng đúc liên tục khoảng 70 mẫu đầu trục lăn. Hợp kim được đúc là mác gang cầu GJS 400-15 với khối lượng rót là 980 kg. Khối lượng của vật đúc nặng 930kg. Hình 18 cho thấy hòm khuôn trên và hòm khuôn dưới của khuôn mẫu.
Một miếng lọc xỉ STELEX PrO kích thước 150x200x30mm được sử dụng, đặt nằm thẳng đứng, trực tiếp vào rãnh dẫn. Áp suất 3,27kg/cm2; nhiệt độ rót 1360-1380 0C; thời gian rót 35-40 giây; đường kính rãnh dẫn 50mm; 30% mở rộng chiếm diện tích 2514mm2
Vỏ bọc vành khung
Vật đúc này được sản xuất theo mác GJS với khối lượng kim loại lỏng để rót vào là 9,500kg và khối lượng vật đúc 5,800kg. Hình 19a/b thể hiện hòm khuôn trên và hòm khuôn dưới của vật đúc sau khi phá dỡ khuôn. Hình 20a/b vật đúc sau khi đã làm sạch.
Miếng lọc xỉ sử dụng gồm 8 cái loại STELEX PrO với đường kính 200mm, đặt nằm ngang trong rãnh dẫn. Áp suất của màng lọc xỉ 3,87kg/cm2; nhiệt độ rót 13400C; thời gian rót 68 giây; đường kính ống rót 80mm.
Vỏ chứa động cơ thông gió
Vật đúc được sản xuất theo mác GJS. Khối lượng kim loại rỏng 9,000kg. Sử dụng 6 miếng lọc STELEX ZR với đường kính 200mm. Hơn 90 cái motơ đã được sản xuất theo cách này.Nhiệt độ rót 13400C; thời gian rót 50 giây; áp suất của màng lọc 4,78kg/cm2
Giá đỡ thiết bị cối xay gió
Mác thiết bị này là GJS với khối lượng kim loại lỏng khi rót 3,100kg và khối lượng vật đúc 2,500kg. Sử dụng hai màng lọc xỉ STELEX ZR có đường kính 200mm, nhiệt độ rót 13800C và thời gian rót là 80 giây; áp suất 4,94kg/cm2.
Vỏ bọc máy:
Vật đúc vỏ thiết bị được sản xuất theo mác GJS với khối lượng kim loại lỏng rót 25,500kg. Hình 23a/b thể hiện mô hình và chi tiết của hệ thống rót ceramic. Sử dụng 22 màng lọc xỉ STELEX PrO với đường kính 200mm. Nhiệt độ rót 13800C và thời gian rót 120 giây. Áp suất 3,58kg/cm2. Nó được lựa chọn vì chiều cao áp gần 3.5m và bị áp lực ngược trong quá trình điền đầy khuôn.
Đĩa ly hợp:
Trường hợp sản xuất vật đúc cuối cùng sử dụng công nghệ rót trực tiếp, không cần phải đặt nhiều rãnh rót và hệ thống rãnh rót. Công nghệ này làm giảm chi phí sản xuất, đem lại hiệu quả kinh tế cao. Màng lọc có thể đặt trên vật đúc hoặc bên mép cạnh của khuôn đúc
Vật đúc này được sản xuất theo mác GJS (GGG60) với trọng lượng kim loại lỏng 1,700kg; nhiệt độ rót 13300C; thời gian rót 30 giây. Màng lọc được sử dụng 1 cái STELEX ZR Æ200x35mm đặt trong đậu ngót ZTEA 23/25; áp suất màng lọc 5.41kg/cm2. Cho đến nay, 12 đĩa ly hợp đã đúc thành công.
