Thế nào là vật liệu chịu lửa cách nhiệt?
Tháng Ba 22, 2024
Tổng quan về chất kết dính trong chế tạo khuôn cát
Tháng Tư 2, 2024Vai trò của chất phụ gia trong chế tạo hỗn hợp làm khuôn cát
1. Chất phụ gia trong chế tạo khuôn cát là gì?
Vai trò của chất phụ gia tỏng quá trình chế tạo hỗn hợp làm khuôn cát
Chất phụ gia (còn gọi là vật liệu phụ hay chất phụ) là nguyên liệu tạo khuôn được thêm vào hỗn hợp với một lượng nhỏ để làm thay đổi tính chất của hỗn hợp làm khuôn.
Chất phụ gia có rất nhiều loại và được sử dụng với nhiều mục đích khác nhau. Có chất phụ gia được đưa vào hỗn hợp tạo khuôn để tăng bền cho chất kết dính; tăng khả năng phân bố; tăng khả năng dính kết chất kết dính lên bề mặt hạt cát. Cũng có chất phụ được được đưa vào để làm tăng tính phá dỡ, tính thông khí, tính chịu lún, tính dẻo của hỗn hợp…
2. Vai trò của chất phụ gia
- Nhóm chất phụ gia làm thay đổi tính chất cơ tính
Các chất phụ gia được đưa vào hỗn hợp làm khuôn thường có tác dụng làm tăng độ bền liên kết trong nội tại chất kết dính, hoặc làm tăng độ bền dính kết của chất kết dính với bề mặt hạt cát, hoặc làm dễ phân bố chất dính lên bề mặt hạt cát.
– Những chất phụ làm thay đổi tính chất cơ học của hỗn hợp cát – đất sét có rất nhiều như: rỉ đường, nước bã giấy, dextrin… Các chất này làm tăng tính dẻo và độ bền của hỗn hợp cát – đất sét.
– Thủy tinh lỏng làm tăng tính chảy của hồ đất sét và cũng làm tăng bền cho hỗn hợp cát – đất sét.
– Đất sét làm tăng độ bền tươi của hỗn hợp cát – dầu, của hỗn hợp cát nước thủy tinh.
– Nhựa, dung dịch xút làm tăng độ bền của hỗn hợp cát nước thủy tinh.
– Dung dịch xút còn làm tăng khả năng dính bám của thủy tinh lỏng lên bề mặt các hạt cát.
– Silan, rượu phuril làm tăng độ bền của hỗn hợp cát nhựa.
– Dầu hỏa hoặc một số rượu công nghiệp thường được dùng để làm tăng khả năng phân bố nhựa lên bề mặt hạt cát.
– Chất phụ làm tăng quá trình phân bố thủy tinh lỏng lên bề mặt hạt cát là dung dịch xút.
- Nhóm chất phụ gia chống cháy dính cát lên vật đúc
Cháy cát là một dạng khuyết tật bề mặt vật đúc. Có nhiều cách phòng ngừa khuyết tật cháy cát, trong số đó là dùng các chất phụ gia tạo ra môi trường hoàn nguyên trong khuôn đúc làm cho kim loại lỏng không bị oxy hóa khi đúc rót.
Chẳng hạn, khi đúc thép hàng lớn thành dày, trong hỗn hợp cát áo thường được đưa thêm một lượng chất phụ chống cháy cát. Các chất phụ gia có thể là bột cát thạch anh để làm giảm độ xốp của hỗn hợp, bột graphit, cát zircôn để làm tăng tính chịu nhiệt của hỗn hợp.
- Nhóm chất phụ gia làm thay đổi khả năng dẫn nhiệt của hỗn hợp làm khuôn
Để làm tăng khả năng tích nhiệt của hỗn hợp, người ta thường cho vào hỗn hợp các hạt kim loại hoặc phoi gan hay cát có khối lượng riêng cao như cromit, manhezit, commanhezit…
Mục đích của việc đưa các chất phụ làm tăng khả năng tích nhiệt của hỗn hợp là để chống cháy cát hoặc tạo nên hướng đông trong vật đúc khi kết tinh đông đặc.
- Nhóm chất phụ làm tăng tính chịu lún và tính phá dỡ hỗn hợp làm khuôn
Các loại hỗn hợp với chất dính vô cơ như đất sét, thủy tinh lỏng… có tính lún và tính phá dỡ kém. Do đó, cần phải cho thêm vào hỗn hợp một lượng chất phụ làm tốt tính lún và tính phá dỡ của hỗn hợp.
Các chất phụ làm tăng tính chịu lún cho hỗn hợp thường là các chất phụ hữu cơ như mùn cưa, bột than. Hiệu quả nhất là mùn cưa. Các chất này sau khi cháy làm cho độ xốp của hỗn hợp tăng.
Mùn cưa là chất phụ gia hữu cơ làm tăng độ xốp hiệu quả cho hỗn hợp làm khuôn
Khi đúc rót, nhiệt độ của hỗn hợp làm khuôn và ruột tăng nhanh, có thể đạt tới nhiệt độ chảy mềm của chất kết dính. Khi nguội hỗn hợp bị kết khối và độ bền của nó tăng rất lớn gây ra khó phá dỡ hỗn hợp ra khỏi vật đúc.
Để tạo ra các lỗ hổng trong màng chất dính sau khi đúc rót, thường sử dụng các chất phụ gia hữu cơ như: mùn cưa, bột than, rỉ đường, tinh bột, dầu, nhựa… Khi đúc rót các chất phụ này bị cháy để lại các lỗ rỗng trong màng chất dính. Hàm lượng của các chất phụ trong hỗn hợp phụ thuộc vào loại vật liệu cũng như kích thước vật đúc và hợp kim đúc.
Để làm tăng nhiệt độ chảy của chất kết dính, thường dùng các chất phụ gia vô cơ như: bột macsalit, đất sét chịu lửa, xỉ luyện kim, xi măng.
- Chất đóng rắn
Chất đóng rắn (hay chất làm cứng) là các chất tác nhân gây ra quá trình đóng rắn chất kết dính. Chất đóng rắn có thể tham gia vào các quá trình hóa lý trong quá trình đóng rắn hỗn hợp và tạo thành hợp chất hóa học với chất kết dính, còn chất đóng rắn không tham gia vào thành phần của phản ứng hóa học mà chỉ tạo ra điều kiện để phản ứng đóng rắn chất kết dính xảy ra thì gọi là chất xúc tác.
- Chất hoạt tính bề mặt (chất tạo bọt)
Các chất hoạt tính bề mặt là các chất có khả năng hấp phụ lên bề mặt phân chia pha và làm giảm năng lượng bề mặt tự do của chúng. Để chuyển hỗn hợp làm khuôn từ trạng thái rời rạc sang trạng thái chuyển động lỏng cần phải cho vào hỗn hợp chất hoạt tính bề mặt.
- Chất phụ gia làm tốt tính chất công nghệ của hỗn hợp
Trong quá trình làm khuôn ruột một số hỗn hợp có tuổi xuân ngắn làm xấu chất lượng khuôn đúc. Để tăng tuổi xuân cho hỗn hợp, người ta thường đưa vào một lượng nhỏ chất phụ gia. Loại chất phụ gia và hàm lượng của nó sẽ phụ thuộc vào loại chất kết dính.
Chất cách mẫu được dùng để chống khả năng dính bám hỗn hợp lên mẫu đúc và hộp ruột
Để chống khả năng dính bám hỗn hợp lên mẫu đúc và hộp ruột, thường dùng chất cách mẫu. Chất cách mẫu có nhiều loại như: vật liệu ở dạng bột, vật liệu dạng lỏng.
Yêu cầu đối với chất cách mẫu dạng bột là không thấm nước, không hòa tan trong chất dính hữu cơ, dính bám đều trên bề mặt mẫu và hộp ruột. Các vật liệu cách mẫu ở thể lỏng thường là dầu hỏa, dầu mazut, dầu thực vật. Khi làm khuôn vỏ mỏng, người ta dùng chất cách mẫu là dầu silicon.
- Chất sơn khuôn
Biện pháp sơn khuôn là một trong các biện pháp hiệu quả nhất để chống cháy cát và làm tốt chất lượng bề mặt vật đúc. Trong sản xuất đúc, không thể dùng một loại sơn cho mọi loại khuôn ruột.
Trong thành phần của sơn chống cháy cát bao gồm: vật liệu chịu lửa, chất kết dính, chất chống lắng và dung môi. Cho đến nay có rất nhiều loại sơn, song dựa theo dung môi của sơn người ta phân chúng thành 2 loại là sơn nước và sơn không nước.
——————————————————————
