Bài giảng Giới thiệu công nghệ làm khuôn Furan và dây chuyền thiết bị của hãng Omega foudry machinery

GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ LÀM KHUÔN FURAN&DÂY CHUYỀN THIẾT BỊ CỦA HÃNG OMEGA FOUNDRY MACHINERY(ANH QUỐC) OMEGA FOUNDRY MACHINERY CÁC CÔNG NGHỆ LÀM KHUÔN CHÍNH TRÊN THẾ GIỚI HIỆN NAY Công nghệ tự đông cứng (Nobake) Công nghệ hộp nóng (Hotbox) Công nghệ hộp nguội (Coldbox) CÔNG NGHỆ TỰ ĐÔNG CỨNG (NO-BAKE) Dùng một chất đông cứng (hardener) hoặc một chất xúc tác (catalyst) hoặc cả hai ở dạng lỏng để làm đông cứng hỗn hợp. Ứng dụng làm khuôn, lõi lớn để đúc gang, thép. Có thể đúc đơn chiếc. Các phương pháp tự đông cứng phổ biến Chất kết dính Furan + Chất tăng cứng (axit) Chất kết dính Phenol + Chất tăng cứng (axit) Chất kết dính Pentex: Polyurethan + chất xúc tác Pyridin Chất kết dính Alphaset: Phenol resol + ester (Triacetin) Nước thủy tinh/Ester (Triacetin) Phương pháp làm khuôn bằng Nhựa Furan Trong các công nghệ làm khuôn tự đông cứng, nhựa Furan đóng vai trò quan trọng nhất hiện nay trên thế giới Dùng làm khuôn và lõi để đúc đơn chiếc và hàng loạt các phôi gang, gang cầu, thép, thép hợp kim có trọng lượng từ vài kg đến trên 200 tấn. Nhựa furan (Furan resin) là một hợp chất polymer với thành phần (công thức HA): 75% Furfurylalcohol + 11% Formaldehyde + 9% Ure + 5% Nước Tỷ lệ giữa 2 thành phần Formaldehyde và Urê sẽ ảnh hưởng đến thời gian đông cứng và độ bền của hỗn hợp Furan. Thành phần Furfurylalcohol (FA) sẽ ảnh hưởng đến tính chất chịu nhiệt của hỗn hợp. Đó là lý do khi đúc thép thành phần FA nhiều khi phải lên đến 90% và Nitơ không được quá 1%. Nhiều Nitơ sẽ gây rỗ khí khi đúc thép. Chất đông cứng của công nghệ furan là một loại axit hoặc hợp chất axit mạnh, đông cứng theo phản ứng: Nhựa Furan (lỏng) + chất đông cứng => nhựa cứng + nhiệt + nước Tùy theo điều kiện thời tiết, khí hậu, độ ẩm cao.... cần có nhiều chất đông cứng khác nhau để thích hợp với thời gian làm việc (tuổi xuân) của hỗn hợp cát. Phương pháp làm khuôn bằng nước thủy tinh Nước thủy tinh / CO2 Công nghệ này được đông cứng theo công thức: Na2SiO2 (+ CO2) => Na2CO3 Ưu điểm Không gây mùi. Đầu tư thấp Nhược điểm Độ bền hỗn hợp thấp Chất lượng phôi kém (độ chính xác kém, bề mặt xấu, …) Rất khó phá khuôn (độ tơi kém) Cát không tái sinh được dẫn đến chi phí tăng (bao gồm cả chi phí đổ thải) Khuôn chóng hư Các phương pháp làm khuôn tự đông cứng khác Phenol resin + chất đôngcứng (axit) Khi thay Phenol cho FA Pentex: Polyurethan + chất xúc tác Pyridin Chất kết dính hữu cơ gồm 3 thành phần: Polyol + Chất đông cứng gốc Urethan + Chất xúc tác gốc Pyridin (axit amin) – để làm tăng nhanh tốc độ đông cứng Công nghệ Pentex dùng làm khuôn và lõi đơn chiếc để đúc hầu hết các loại kim loại: gang, thép, Nhôm Ưu điểm: ít Nitơ, ít Formaldehyde, độ phá khuôn tốt, không P/S Nhược điểm: Độc hại (Isocyanate), chất đông cứng đắt, tuổi xuân ngắn Alphaset: Phenol resol + Ester (Triacetin) Chất kết dính Alphaset dạng lỏng là một hợp chất Polymer giữa Phenol và Formaldehyde Chất đông cứng là một Ester (Triacetin) Alphaset dùng làm khuôn và lõi theo lối thủ công để đúc gang thép Ưu điểm:không mùi (tốt cho môi trường). Chất lượng phôi tốt, bề mặt láng Nhược điểm: Cát tái sinh không dễ như cát furan. Chất lượng cát tái sinh không tốt, Tuổi thọ chất kết dính ngắn CÔNG NGHỆ HỘP NÓNG Bao gồm: Hotbox (hộp nóng 230oC) Warmbox (hộp nóng 180oC) Shellmoulding (hộp nóng 230oC) hay còn gọi là Công nghệ Croning, Chất kết dính Croning có dạng bột, gốc Phenol Formaldehyde. Nhiệt độ chảy của loại bột này từ 60C đến 100C. Cát nhựa (Bột Novolac 2-5% trộn với cát silica ở nhiệt độ 120oC. Nhiệt độ sau đó giảm xuống 100C. Sau đó cho thêm vào 12% dung dịch Hexa (35% trong nước) và trộn đều. Cuối cùng cho 0.2% Calciumstearat vào trộn - giúp việc lấy lõi ra khỏi khuôn dễ hơn). Ứng dụng: làm lõi hàng loạt Nhược điểm: Tốn năng lượng, Dụng cụ làm khuôn phải bằng kim loại chịu nhiệt Ô nhiễm môi trường: khí độc thoát ra khi ở nhiệt độ cao Là công nghệ quan trọng nhất hiện nay trong các xưởng đúc chi tiết hàng loạt (như các bộ phận ô tô) Sử dụng khí để đông cứng CÔNG NGHỆ HỘP NGUỘI Betaset: Phenol Resol + Khí Methylformiat Beta set là một hợp chất Polymer gốc Phenol với độ pH = 14, gồm 2 thành phần: Phenol Resol và khí Methylformiat Sự đông cứng hỗn hợp dựa trên việc giảm độ pH của Phenol Resol Ưu điểm: tốt cho môi trường, không mùi Nhược điểm: độ bền khuôn không cao lắm Phenol Resol/CO2 Công nghệ Phenol Resol/CO2 được biết đến vào những năm 1990 như là một chọn lựa thay thế cho công nghệ nước thủy tinh vì độ bền cao hơn. Chất kết dính cũng là một Polymer gốc Phenol, tỷ lệ trộn hỗn hợp cũng là từ 2% đến 3,5% với cát Công nghệ Phenol Resol/CO2 dùng khí CO2 để đông cứng. Hiện nay được áp dụng khoảng 6% để làm lõi tại Đức. CÔNG NGHỆ HỘP NGUỘI SO2: Epoxy Resin + Khí SO2 Công nghệ này gồm 3 thành phần: Chất kết dính: gốc nhựa Furan hoặc nhựa Epoxy + Chất tạo Oxy hóa “Peroxid” + Khí SO2 làm đông cứng Trộn chất kết dính và Peroxid vào với cát. khí SO2 sẽ tác động với Peroxid và nước để cho ra axit Sulfuric và làm cứng hỗn hợp cát. Ưu điểm: Lõi được làm rất nhanh, Độ bền lõi cao, Lõi được giữ rất lâu, Lõi không bị ảnh hưởng độ ẩm, Chất lượng phôi rất tốt, Độ tơi tốt khi đúc nhôm Khuyết điểm lớn là vấn đề môi trường do khí SO2 và hay làm dơ bẩn các khuôn làm lõi nên cũng ít xưởng đúc sử dụng. PUCB: Polyurethan coldbox + Khí Amin Được áp dụng nhiều nhất hiện nay trên thế giới (75% tại Đức) để làm lõi đúc hàng loạt các loại phôi gang, gang cầu, thép, nhôm và các hợp kim khác cho ngành ô tô. PUCB gồm 3 thành phần: Polycol (Polybenzylic Ether Phenol) + Polyisocyanat + Khí amin (TEA, DMEA…) Lõi sau khi làm xong có độ bền rất cao và có thể đúc ngay Có thể làm những lõi khó nhất, có thành mỏng nhất mà không sợ bị gãy hoặc vỡ. Lõi sau khi làm xong có thể để hàng tuần mà không sợ giảm mất độ bền cũng như không bị ảnh hưởng đến bởi khí hậu, độ ẩm. CÔNG NGHỆ HỘP NGUỘI SO SÁNH CÔNG NGHỆ FURAN VÀ CÔNG NGHỆ CÁT THỦY TINH CÔNG NGHỆ FURAN Phôi có kích thước chính xác cao, bề mặt sản phẩm đẹp Khuôn có độ ổn định về nhiệt cao/Khả năng thoát khí tốt Khuôn có thể để rất lâu Kỹ năng thao tác đơn giản Linh hoạt trong sản xuất Năng suất cao CÔNG NGHỆ CÁT THỦY TINH Độ dư gia công lớn, bề mặt xấu Khó phá khuôn do có độ tơi kém (tốn lao động phá khuôn) Cơ giới hóa thấp Độ bền hỗn hợp thấp Cát không tái sinh được dẫn đến chi phí tăng (bao gồm cả chi phí đổ thải) Khuôn chóng hỏng SO SÁNH CÔNG NGHỆ FURAN VÀ CÔNG NGHỆ CÁT THỦY TINH CÔNG NGHỆ FURAN Phù hợp đúc sản phẩm lớn số lượng nhỏ. Có thể đúc hàng loạt nếu có thiết bị làm khuôn hỗ trợ. Chi phí đầu tư cao Chi phí vận hành thấp do có khả năng tái sinh Chi phí cho 1 tấn cát làm khuôn: 563,500VND/tấn (1% furan, 0,4% axit) CÔNG NGHỆ CÁT THỦY TINH Phù hợp đúc sản phẩm với số lượng nhỏ, trọng lượng SP lớn Chi phí đầu tư thấp Chi phí vận hành cao do không có khả năng tái sinh hoặc tái sinh thấp Chi phí môi trường (do không tái sinh được nên chi phí đổ thải cao) Chi phí cho 1 tấn cát làm khuôn: 961.000VND/tấn (7% nước thủy tinh, 20kg CO2 cho 1 T cát) Giả sử nhà máy sản xuất 1,000T sản phẩm/năm tương đương 5,000T cát khuôn/năm sẽ tiết kiệm được 1,98 tỷ hay 110,000USD/năm CÁC YẾU TỐ QUAN TRỌNG TRONG CÔNG NGHỆ LÀM KHUÔN FURAN MỌI VIỆC BẮT ĐẦU TỪ MẪU! BẤT CỨ KHIẾM KHUYẾT NÀO TRÊN MẪU SẼ THỂ HIỆN TRÊN KHUÔN LÀM SẠCH VÀ BẢO DƯỠNG KHUÔN KÉM SẼ DẪN ĐẾN CÁC VẤN ĐỀ TRONG SẢN XUẤT MẪU CỦA BẠN CÓ GIỐNG THẾ NÀY KHÔNG? ĐỂ SẢN XUẤT RA SẢN PHẨM NHƯ THẾ NÀY? HAY CHÚNG TRÔNG NHƯ THẾ NÀY? CÁT LÀM KHUÔN HÌNH DÁNG HẠT CÁT CỠ HẠT VÀ PHÂN PHỐI CỠ HẠT CÁT THÀNH PHẦN SILICA LƯỢNG AXÍT YÊU CẦU (ADV) HÌNH DÁNG HẠT CÁT CÁT TRÒN CÁT BÁN GÓC CẠNH HÌNH DÁNG HẠT CÁT CÁT GÓC CẠNH CÁT RẤT GÓC CẠNH ĐỘ MỊN CỦA CÁT CHỈ SỐ AFS CHỈ SỐ MẮT SÀNG TỶ TRỌNG HẠT MỊN CÂN ĐỐI GIỮA ĐỘ BÓNG BỀ MẶT VÀ KHẢ NĂNG THOÁT KHÍ     VÍ DỤ VỀ SỰ PHÂN BỐ CỦA NHỰA KẾT DÍNH 0.5 KG CÁT CỠ HẠT 70 AFS CÓ DIỆN TÍCH BỀ MẶT TƯƠNG ĐƯƠNG 6m2. KHI TRỘN 1% CHẤT KẾT DÍNH, CÓ NGHĨA LÀ TOÀN BỘ DIỆN TÍCH BỀ MẶT PHẢI ĐƯỢC BỌC MỘT LƯỢNG NHỰA TƯƠNG ĐƯƠNG 12-14 GIỌT TRONG 5 GIÂY THÀNH PHẦN CÁT CÁC HIỆU ỨNG DO TRƯƠNG NỞ KHẢ NĂNG CHỊU NHIỆT SẢN PHẨM BỊ LỖI DO CÁT LƯỢNG AXIT YÊU CẦU TĂNG LƯỢNG HOÁ CHẤT TIÊU THỤ GIẢM TUỔI XUÂN TRONG MỘT SỐ CÔNG NGHỆ KHUÔN LỰA CHỌN CHẤT KẾT DÍNH PHÙ HỢP MÁC KIM LOẠI THÀNH PHẦN NITƠ ĐỘ DẺO NHIỆT SỰ THUẬN TIỆN TRONG SỬ DỤNG KHẢ NĂNG TÁI CHẾ TÍNH KINH TẾ HÃY THẢO LUẬN VỚI NHÀ CUNG CẤP LỰA CHỌN THIẾT BỊ PHÙ HỢP MÁY TRỘN LIÊN TỤC BÀN RUNG NÉN CÁT HỆ THỐNG VẬN CHUYỂN KHUÔN HỆ THỐNG TÁI CHẾ CÁT MÁY TRỘN LIÊN TỤC TRỘN CÁT VỚI TỶ LỆ CHẤT KẾT DÍNH THẤP NHẤT CHẤT LƯỢNG CÁT TỐT CẢ Ở ĐẦU VÀ CUỐI MẺ TRỘN CÓ NHIỀU CHƯƠNG TRÌNH TRỘN DỄ VẬN HÀNH, LÀM SẠCH VÀ BẢO DƯỠNG MÁY TRỘN LIÊN TỤCCác loại và kích thước khác nhau CÁC LỖI THƯỜNG GẶP KHI CHỌN MUA MÁY TRỘN KÍCH THƯỚC MÁY TRỘN KHÔNG PHÙ HỢP THIẾU THIẾT BỊ ĐỂ PHÙ HỢP VỚI MÔI TRƯỜNG XUNG QUANH KHÓ LÀM SẠCH, BẢO DƯỠNG CÁC LỖI TRỘN CÁT THƯỜNG GẶP BÀN RUNG NÉN CÁT TĂNG CHẤT LƯỢNG VẬT ĐÚC CHẤT LƯỢNG KHUÔN ĐỒNG ĐỀU TỐC ĐỘ ĐẶC ĐIỂM LỰC RUNG PHẢI VUÔNG GÓC VỚI KHUÔN CÓ NHIỀU MỨC RUNG KHÁC NHAU DỄ SỬ DỤNG VÀ BẢO DƯỠNG THIẾT BỊ VẬN CHUYỂN KHUÔN VAI TRÒ TĂNG NĂNG SUẤT GIẢM NHÂN LỰC QUY ĐỊNH RÕ TRÁCH NHIỆM CÁC LOẠI BẰNG TAY TỰ ĐỘNG MÁY LÀM KHUÔN VÒNG TRÒN BĂNG CHUYỀN NHANH TÁI CHẾ CÁTTẠI SAO PHẢI TÁI CHẾ? Tiết kiệm chi phí Vấn đề về môi trường Cải thiện đặc tính của cát Cải thiện chất lượng vật đúc CÁC YÊU CẦU VỀ TÁI CHẾ Tách được các cục cát to thành hạt cát nhỏ Loại bỏ được các hạt cát mịn và bụi Làm mát cát đến mức có thể tái sử dụng được. Loại bỏ phần chất kết dính bao lấy hạt cát CÁC BƯỚC KIỂM TRA CÁT CƠ BẢN MỘT TUẦN MỘT LẦN Hiệu chỉnh lại máy trộn LOI AFS pH MỘT THÁNG MỘT LẦN Độ bền/Nén CÁC BẢO DƯỠNG CƠ BẢN MÁY TRỘN Làm sạch sau mỗi ca Kiểm tra độ mòn của lưỡi trộn Tra dầu mỡ HỆ THỐNG TÁI CHẾ Làm sạch sau mỗi ca Kiểm tra độ mòn của lưới sàng KHÔNG CÓ NHỮNG BIỆN PHÁP KIỂM SOÁT PHÙ HỢP, PHƯƠNG PHÁP LÀM KHUÔN KHÔNG NUNG SẼ KHÔNG MANG LẠI LỢI ÍCH CHO XƯỞNG ĐÚC NẾU SỬ DỤNG ĐÚNG, HIỆU QUẢ VỀ CHẤT LƯỢNG VÀ NĂNG SUẤT CỦA PHƯƠNG PHÁP NÀY ĐƯỢC TOÀN THẾ GIỚI CÔNG NHẬN KẾT LUẬN