Tải bản đầy đủ

TÌM HIỂU về hợp KIM NHÔM

TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT LÝ TỰ TRỌNG
KHOA CƠ KHÍ
LỚP 13CĐ-CK2


TÌM HIỂU VỀ HỢP KIM NHÔM

Sinh viên thực hiện
Hồ Văn Trung
Phan Thanh Vinh

-TP.Hồ Chí Minh-12/2014-


NHẬN XÉT
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................

.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................


MỤC LỤC
Trang
I.


I.LỊCH SỬ HÌNH THÀNH HỢP KIM NHÔM
Nhôm và hợp kim nhôm đóng vai trò quan trọng trong sản xuất và đời sống, nó
chiếm gần ½ lớp vỏ trái đất và là vật liệu không thể thay thế trong một số ngành
sản xuất.Nói đến lịch sử hình thành hợp kim nhôm không thể không nhắc đến quá
trình tìm ra nhôm, kim loại đã từng được xem quý hơn cả vàng.
“Có một ngày một người thợ vàng ở Roma được phép cho hoàng đế

Tiberiusxem một chiếc đĩa ăn làm từ một kim loại mới.Chiếc đĩa rất nhẹ và có màu
sáng như bạc.Người thợ vàng nói với hoàng đế rằng ông đã sản xuất kim loại từ đất
sét thô.Ông cũng cam đoan với hoàng đế rằng chỉ có ông ta và chúa trời biết cách
sản xuất kim loại này từ đất sét.Hoàng đế rất thích thú và như một chuyên gia về tài
chính ông đã quan tâm tới nó.Tuy nhiên ông nhận thấy rằng mọi tài sản vàng ,bạc
cuả ông sẽ mất trị nếu người dân sản xuất kim loại màu sáng này từ đất sét. Vì
thế ,thay vì cảm ơn người thợ vàng , ông ra lệnh chặt đầu ông ta.”
Năm 1761 Guyton de Moreau đề xuất gọi gốc của phèn chua la alumina.Năm
1808, Humphry xác định được gốc kim loại phèn chua(alum), vì vậy mà dựa theo
đó ông đặt tên cho nhôm là aluminium.
Tên tuổi của Friedrich Wohler được gắn liền với việc phân lập nhôm vào năm
1827.Tuy nhiên, kim loại này đã được sản xuất đầu tiên trong dạng không nguyên
chất hai năm trước bởi một nhà vật lý và hóa học người Đan Mạch Hans Chritian
Orsted.
Nhôm được chọn làm chóp cho đài kỷ niệm Washington vào thời gian khi một
aoxơ(28,35g) có giá trị bằng hai lần ngày lương của người lao động.Charles Martin
Hall nhận được bằng sáng chế (số 400655) năm 1866, về quy trình điện phân để
sản xuất nhôm.Henri Saint-Claire Deville (Pháp) đã hoàn thiện phương pháp của
4


Wohler (năm 1846) và thể hiện nó trong cuốn sách năm 1859 với hai cải tiến trong
quy trình là thay thế Kali thành Natri và hai thay vì một(chloure).Phát minh của
quy trình Hall-Heroult năm 1866 đã làm cho việc sản xuất nhôm từ khoáng chất trở
thành không đắt tiền và ngày nay nó được sử dụng rộng rãi trên khắp thế giới.
Nước Đức trở thành nhà sản xuất nhôm lớn nhất thế giới sau khi Adolf Hitler
lên nắm quyền.Tuy nhiên, năm 1942, những nhà máy thủy điện mới như Grand
Coulee đã cho phép Mỹ những thứ mà nước Đức quốc xã không thể hy vọng cạnh
tranh:khả năng sản xuất đủ nhôm để sản xuất 60.000 máy bay chiến đấu trong bốn
năm.
II.HỢP KIM NHÔM
1.Khái niệm.

H

p
k
i
m
n
5 h

ô
m


2.Thành phần hoá học của hợp kim nhôm

Hợp
kim
Al
nhôm

Mg

6005

99,8

0,400,65

6061

99,8

6063

99,8

6082

99,8

Si

0,500,90
0,400,8-1,2
0,80
0,45- 0,200,9
0,60
0,60- 0,701,20 1,30

Fe

Mn

Zn

Cu

Cr

Ti

0,10

0,10

0,500,30

0,15

0,30 0,15

0,10 0,10

0,30 0,10

0,25

0,30 0,10

0,10 0,10

0,10

0,10

0,10 0,10

0,15

6005

0,30

0,400,10

0,500,30

Tạp
chất
khác
0,050,15
0,050,15
0,050,15
0,050,15

6


3.Cơ tính của hợp kim nhôm
Để có độ bền cao người ta phải hợp kim hóa nhôm và tiến hành nhiệt luyện, vì thế
hợp kim nhôm có vị trí khá quan trọng trong chế tạo cơ khí và xây dựng.

Hình 6.1. Góc nhôm của giản đồ pha Al - nguyên tố hợp kim
Khi đưa nguyên tố hợp kim vào nhôm (ở trạng thái lỏng) thường tạo
nên giản đồ pha Al - nguyên tố hợp kim như biểu thị ở hình 6.1, trong
đó thoạt tiên (khi lượng ít) nguyên tố hợp kim sẽ hòa tan vào Al tạo
nên dung dịch rắn thay thế α nền Al, khi vượt quá giới hạn hòa tan
(đường CF) sẽ tạo thêm pha thứ hai (thường là hợp chất hóa học của
hai nguyên tố), sau đó khi vượt quá giới hạn hòa tan cao nhất (điểm C
hay C’) tạo ra cùng tinh của dung dịch rắn và pha thứ hai kể trên. Do
vậy dựa vào giản đồ pha như vậy bất cứ hệ hợp kim nhôm nào cũng có
thể được phân thành hai nhóm lớn là biến dạng và đúc.
Cơ tính của một số hợp kim nhôm:
Hợp kim nhôm
6005
6061
6063
6082

Độ bền kéo
(N/mm2)
≥ 260
≥ 240
≥ 150
≥ 205

Độ bền nén
(N/mm2)
≥ 240
≥ 205
≥ 110
≥ 115

Độ giãn dài
(N/mm2)
8%
8%
8%
8%
7


III.TÍNH CHẤT
1.Tính chất vật lí:
Hợp kim nhôm có những tính chất giống với nhôm nguyên chất.
Khối lượng riêng nhỏ (~2,7g/cm³) nên nhôm và hợp kim nhôm chỉ nặng bằng 1/3
thép, đó là tính chất đặc biệt được chú trọng khi các thiết bị cần chế tạo phải chú
trọng đến trọng lượng (trong ngành hàng không, vận tải...).
Tính dẫn điện: Tính dẫn điện của nhôm bằng 2/3 của đồng (kim loại), nhưng do
nhôm nhẹ hơn nên chúng được sử dụng nhiều hơn bởi nếu cùng truyền một dòng
điện thì dây nhôm nhẹ hơn bằng 1/2; ít bị nung nóng hơn.
Tính dẻo: Rất dẻo, nên rất thuận lợi cho việc kéo thành dây, tấm, lá, băng, màng, ép
chảy thành các thanh có biên dạng đặc biệt (dùng cho khung cửa, các loại tản
nhiệt...rất thuận tiện khi sản xuất).
Nhiệt độ nóng chảy: Tương đối thấp nên thuận tiện cho việc nấu chảy khi đúc,
nhưng cũng làm nhôm và hợp kim nhôm không sử dụng được ở nhiệt độ cao hơn
300-400 độ C.
Độ bền, độ cứng: Thấp.

8


2.Tính chất hóa học
Tính chống ăn mòn trong khí quyển
Do đặc tính ôxy hoá của nó đã biến lớp bề mặt của nhôm thành ôxít nhôm (Al2O3)
rất xít chặt và chống ăn mòn cao trong khí quyển, do đó chúng có thể dùng trong đa
ngành mà không cần sơn bảo vệ. Để tăng tính chống ăn mòn, người ta đã làm cho
lớp ô xít nhôm bảo vệ dày thêm bằng cách anot hoá.
IV.PHÂN LOẠI
1.Hợp kim nhôm biến dạng
Hợp kim nhôm biến dạng là hợp kim với hàm lượng thấp nguyên tố hợp kim (bên
trái điểm C, C’) tùy thuộc nhiệt độ có tổ chức hoàn toàn là dung dịch rắn nền nhôm
nên có tính dẻo tốt, dễ dàng biến dạng nguội hay nóng. Trong loại này còn chia ra
hai phân nhóm là không và có hóa bền được bằng nhiệt luyện.
a.Hợp kim nhôm biến dạng không hóa bền được bằng nhiệt luyện
Phân nhóm không hóa bền được bằng nhiệt luyện là loại chứa ít hợp kim hơn (bên
trái F), ở mọi nhiệt độ chỉ có tổ chức là dung dịch rắn, không có chuyển biến pha
nên không thể hóa bền được bằng nhiệt luyện, chỉ có thể hóa bền bằng biến dạng
nguội mà thôi.
b.Hợp kim nhôm biến dạng hóa bền được bằng nhiệt luyện
Phân nhóm hóa bền được bằng nhiệt luyện là loại chứa nhiều hợp kim hơn (từ điểm
F đến C hay C’), ở nhiệt độ thường có tổ chức hai pha (dung dịch rắn + pha thứ
hai), nhưng ở nhiệt độ cao pha thứ hai hòa tan hết vào dung dịch rắn, tức có chuyển
pha, nên ngoài biến dạng nguội có thể hóa bền thêm bằng nhiệt luyện. Như vậy chỉ
hệ hợp kim với độ hòa tan trong nhôm biến đổi mạnh theo nhiệt độ mới có thể có
đặc tính này.
2.Hợp kim nhôm đúc
Hợp kim nhôm đúc là hợp kim với nhiều hợp kim hơn (bên phải điểm C, C’), có
nhiệt độ chảy thấp hơn, trong tổ chức có cùng tinh nên tính đúc cao. Do có nhiều
pha thứ hai (thường là hợp chất hóa học) hợp kim giòn hơn, không thể biến dạng
dẻo được. Khả năng hóa bền bằng nhiệt luyện của nhóm này nếu có cũng không
cao vì không có biến đổi mạnh của tổ chức khi nung nóng.
V.ỨNG DỤNG
1.Các lĩnh vực sử dụng hợp kim nhôm
Nhôm nguyên chất có sức chịu kéo thấp, nhưng tạo ra các hợp kim với nhiều
nguyên tố như đồng, kẽm, magiê, mangan và silic[14]. Khi được gia công cơ-nhiệt,
các hợp kim nhôm này có các thuộc tính cơ học tăng lên đáng kể.
Các hợp kim nhôm tạo thành một thành phần quan trọng trong các máy bay và
tên lửa do tỷ lệ sức bền cao trên cùng khối lượng.
Khi nhôm được bay hơi trong chân không, nó tạo ra lớp bao phủ phản xạ cả ánh
sáng và bức xạ nhiệt. Các lớp bao phủ này tạo thành một lớp mỏng của ôxít nhôm
bảo vệ, nó không bị hư hỏng như các lớp bạc bao phủ vẫn hay bị
9


Trên thực tế, gần như toàn bộ các loại gương hiện đại được sản xuất sử dụng lớp
phản xạ bằng nhôm trên mặt sau của thủy tinh. Các gương của kính thiên văn cũng
được phủ một lớp mỏng nhôm, nhưng là ở mặt trước để tránh các phản xạ bên
trong mặc dù điều này làm cho bề mặt nhạy cảm hơn với các tổn thương.
Các loại vỏ phủ nhôm đôi khi được dùng thay vỏ phủ vàng để phủ vệ tinh nhân
tạo hay khí cầu để tăng nhiệt độ cho chúng, nhờ vào đặc tính hấp thụ bức xạ điện từ
của Mặt Trời tốt, mà bức xạ hồng ngoại vào ban đêm thấp.
Hợp kim nhôm, nhẹ và bền, được dùng để chế tạo các chi tiết của phương tiện
vận tải (ô tô, máy bay, xe tải, toa xe tàu hỏa, tàu biển, v.v.)
Đóng gói (can, giấy gói, v.v)
Xử lý nước
Xây dựng (cửa sổ, cửa, ván, v.v; tuy nhiên nó đã đánh mất vai trò chính dùng
làm dây dẫn phần cuối cùng của các mạng điện, trực tiếp đến người sử dụng.[15])
Các hàng tiêu dùng có độ bền cao (trang thiết bị, đồ nấu bếp, v.v)
Các đường dây tải điện (mặc dù độ dẫn điện của nó chỉ bằng 60% của đồng, nó
nhẹ hơn nếu tính theo khối lượng và rẻ tiền hơn[16]
Chế tạo máy móc.
Mặc dù tự bản thân nó là không nhiễm từ, nhôm được sử dụng trong thép MKM
và các nam châm Alnico.
Nhôm siêu tinh khiết (SPA) chứa 99,980%-99,999% nhôm được sử dụng trong
công nghiệp điện tử và sản xuất đĩa CD.
Nhôm dạng bột thông thường được sử dụng để tạo màu bạc trong sơn. Các bông
nhôm có thể cho thêm vào trong sơn lót, chủ yếu là trong xử lý gỗ — khi khô đi,
các bông nhôm sẽ tạo ra một lớp kháng nước rất tốt.
Nhôm dương cực hóa là ổn định hơn đối với sự ôxi hóa, và nó được sử dụng
trong các lĩnh vực khác nhau của xây dựng.
Phần lớn các bộ tản nhiệt cho CPU của các máy tính hiện đại được sản xuất từ
nhôm vì nó dễ dàng trong sản xuất và độ dẫn nhiệt cao.

10


Giá để đồ trong phòng bếp
Khung xe đạp
2.Các phương pháp gia công
Hợp kim nhôm là một trong số rất ít các kim loại có thể đúc được bằng nhiều
phương pháp như đúc áp lực, đúc khuôn kim loại, đúc khuôn cát (khuôn cát khô và
khuôn cát tươi), khuôn thạch cao, đúc mẫu cháy, đúc liên tục. Một số phương pháp
đúc tiên tiến mới, như đúc mẫu cháy cũng có thể áp dụng.
Rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến việc lựa chọn phương pháp đúc để chế tạo các chi
tiết máy bằng hợp kim nhôm. Yếu tố quan trọng nhất là:
Giá thành và tính khả thi
Xét về tính khả thi, rất nhiều loại hợp kim nhôm có thể đúc bằng nhiều phương
pháp khác nhau, tuy nhiên, dựa trên kích thước và thiết kế sẽ lựa chọn được một
phương pháp đúc phù hợp nhất. Thông thường các khuôn kim loại nặng gấp từ 10
đến 100 lần so với vật đúc, do vậy các chi tiết lớn được đúc bằng khuôn cát phù
hợp hơn là đúc bằng khuôn kim loại hoặc đúc áp lực. Các chi tiết nhỏ thường được
đúc bằng khuôn kim loại – đảm bảo độ chính xác, ít gia công cơ.
Chất lượng là một yếu tố quan trọng quyết định đến việc lựa chọn phương pháp
đúc. Chất lượng ở đây có nghĩa là “mức độ hoàn hảo” của vật đúc (rỗ khí, nứt, độ
nhẵn bong bề mặt…) và “cơ tính” của sản phẩm (độ bền và độ dẻo).
Tuy nhiên, có một điều không thể quên đối với các kỹ sư đúc nói chung là trong
phương pháp đúc áp lực, mặc dù tố độ nguội rất lớn, không khí, đặc biệt là khí
Hyđro sẽ được giữ lại trong vật đúc, có thể tập trung thành rỗ khí ở phần giữa của
vật đúc.
11


Một số nghiên cứu mới đây đã cố gằng tìm cách giảm thiểu rỗ khí tuy nhiên điều
đó là hết sức khó khăn nếu như không nói là không thể loại bỏ hết được rỗ khí,
trong khi đó phương pháp đúc khuôn kim loại hoặc đúc áp lực thấp sẽ cho sản
phẩm là những vật đúc hoàn hảo hơn. Trong đúc áp lực, khi rỗ khí tập trung vào
giữa vật đúc, sẽ làm giảm cơ tính và thậm chí là thấp hơn so với các phương pháp
đúc kể trên mặc dù với tốc độ nguội nhanh sẽ cho tổ chức hạt rất nhỏ mịn-cơ tính
vốn rất cao.
Mặc dù vậy, trong mỗi phương pháp đúc sẽ có những ưu điểm và nhược điểm, do
vậy, kỹ sư đúc cố gắng phát huy các ưu điểm, khắc phục nhược điểm của từng
phương pháp, nhằm đáp ứng những nhu cầu phức tạp của thi trường- nhanh, nhiều,
tốt, rẻ. Dưới đây xin đưa ra một số phương pháp đúc nhôm được áp dụng trên thế
giới:
Đúc áp lực
Trong đúc áp lực, hợp kim nhôm được sử dụng nhiều nhất so với tất cả các loại hợp
kim khác. Chỉ tính riêng ở Mỹ, hàng năm nhôm đúc áp lực trị giá lên tới 2.5 tỷ
đôla. Riêng nhôm đúc áp lực chiếm tỷ phần gấp đôi so với tất cả các phương pháp
khác gộp lại.
Đúc áp lực rất phù hợp với đúc hang loạt số lượng lớn, khối lượng chi tiết nhỏ,
thường có thể nặng tới 5kg nhưng cũng đã có trường hợp đúc cho chi tiết nặng tới
50kg nhưng giá thành rất cao. Đúc áp lực có ưu điểm là giảm thiểu dung sai, bề mặt
nhẵn bóng, đảm bảo đồng đều chiều dày vật đúc.
Các loại hợp kim nhôm đúc áp lực áp dụng cho từng loại chi tiết cụ thể:
- 380.0: thường dùng đúc hộp số
- A380.0: hộp đèn đường, các chi tiết phục vụ cho nha khoa
- A360.0: vỏ của các loại nhạc cụ, các chi tiết đòi hỏi độ chịu ăn mòn
- 413.0: Pistong, trục khuỷu
- 518.1: các chi tiết trong hàng không, tàu thuỷ
họ hợp kim 3xx (ví dụ 380, 356…) tức họ hợp Al + Si + Cu + Mg, họ hợp kim 4xx
(ví dụ 413) tức họ hợp kim Al + Si, họ hợp kim 5xx (ví dụ 518) tức họ Al + Mg.
Trong khi đó có sự khác biệt nho nhỏ: chẳng hạn 380.0 – số 0 sau cùng có nghĩa
nói rằng hợp kim ở dạng đúc (cast shape) còn như 518.1 – số 1 sau cùng có nghĩa
là dạng thỏi (ingot). Dạng Cast shape hay ingot chỉ có ý nói lên hình dạng của vật
liệu có trên thị trường mà ta có thể đặt mua. Còn với loại ký hiệu có chữ A ở đầu,
tức là …cao cấp, ít tạp chất.
12


Đúc áp lực được miêu tả như sau: kim loại lỏng được đưa vào khuôn bằng áp lực
tương đối lớn thong qua 1 xylanh-pistong. Áp lực lớn, tôc độ nguội nhanh, sẽ cho
sản phẩm với tổ chức sít chặt, hạt nhỏ mịn làm cho cơ tính và khả năng chịu
màimòn tăng đáng kể. Khí không kịp thoát ra ngoài và co ngót có thể tạo nên rỗ
khí-khuyết tật thường có ở đúc áp lực, và được khắc phục bằng cách làm cho các rỗ
khí nhỏ, phân bố đều trên bề mặt, để khi gia công cơ có thể căt bỏ.
Sản phẩm của đúc áp lực rất khó hàn và sử lí nhiệt do vẫn còn khí bị giữ lại trong
vật đúc. Nếu muốn thì cần những công nghê đặc biệt. Một điều lưu ý trong đúc áp
lực là lựa chọn vật liệu có khoảng đông đặc hẹp
Có đến 85% hợp kim nhôm đang sử dụng để đúc áp lực là hợp kim 380 và một vài
hợp kim cùng họ (Al + Si + Cu). Họ hợp kim này có rất nhiều ưu điểm: cơ tính cao,
chịu ăn mòn, độ chảy loãng cao, giá thảnh rẻ. Nếu yêu cầu cao hơn về khả năng
chịu mài mòn, 360 (giảm Cu) sẽ phù hợp hơn hoặc thậm chí là hợp kim 413 (chỉ có
Al + Si). Đôi khi với những yêu cầu thật cao về khả năng chịu ăn mòn, hợp kim
518.0 sẽ được dung nhưng hợp kim này lại có độ chảy loãng thấp, khó đúc, giá
thành cao hơn.
Một chút phân biệt trong đúc áp lực: có 2 dạng là đúc áp lực buồng nóng (hot
chamber) và đúc áp lực buồng nguội (cold chamber). Đúc áp lực buồng nóng là khi
kim loại lỏng được rót vào 1 xilanh, sau đó pistong đẩy kim loại vào khuôn thong
qua áp lực tương đối lớn, bộ xilanh –pistong này được coi là nguội. Còn đúc áp lực
buồng nóng là bộ xilanh – pistong được đặt trong 1 hệ thống lò nung và nối thẳng
với bộ phận lò nấu chảy, như vậy toản bộ xilanh – pistong được đặt trong lò và có
nhiệt độ bằng với nhiệt độ kim loại nóng chảy.
Đúc khuôn kim loại
Đúc khuôn kim loại hay còn gọi là đúc khuôn vĩnh cửu (permanent casting) là
phương pháp đúc mà như tên gọi – khuôn làm bằng kim loại giống như đúc áp lực.
Do tuổi thọ của khuôn dùng được lâu, nhiều lần nên còn gọi là khuôn vĩnh cửu.
Đúc khuôn kim loại phù hợp với các vật đúc lớn hơn so với đúc áp lực, khoảng
10kg, tất nhiên đặc biệt có thể cao hơn, 20kg thậm chí là 50kg, và đi kèm là giá
thành sẽ cao hơn.
Đúc khuôn kim loại, lực để đẩy kim loại vào trong khuôn chính là trọng lực của
kim loại lỏng, với yếu tố khuôn kim loại nên sẽ có tốc độ nguội nhanh. Do vậy, đúc
khuôn kim loại cho ta sản phẩm có cơ tính rất cao, vật đúc hoàn hảo hơn, nhưng
cũng được áp dụng với những kim loại có độ chảy loãng cao và có khả năng chống
nứt nóng.
13


Cơ tính của các chi tiết đúc bằng phương pháp đúc áp lực được cải thiện đãng kể
khi kết hợp các phương pháp nhiệt luyện. Nếu yêu cầu cao, có thể áp dụng các
phương pháp sử lí trong dung dịch đặc biệt ở nhiệt độ cao, sau đó tôi và hoá già tự
nhiên hoặc hoá già nhân tạo. Với các chi tiết đúc nhỏ, khi đúc sẽ có tốc độ nguội
nhanh thì không cần sử lí nhiệt do khi nguội nhanh, tổ chức hạt sẽ rất nhỏ mịn, và
cơ tính rất cao.
Một số loại hợp kim nhôm hay được sử dụng trong đúc khuôn kim loại:
- 366: chế tạo pistong oto
- 355.0, C355.0, A357.0: hộp số, hang không, một số bộ phận của tên lửa (các chi
tiết yêu cầu độ bền cao)
- 356.0, A356.0 Các chi tiết trong máy dụng cụ, bánh xe máy bay, bộ phận trong
máy bơm…
- Một số khác cũng được dùng như 296.0, 319.0, 333.0
Đúc khuôn cát, tức đề cập đến công đoạn làm khuôn bằng cát và các chất phụ gia
để kết dính có thể là đất sét hoặc một số loại khác (xem bài công nghệ đúc khuôn
cát).
Phương pháp đúc khuôn cát truyền thống, khuôn được làm cùng với các ruột (nếu
có) thông qua việc rã cát (dầm chặt), cùng với mẫu. Sau khi đã dầm chặt, mẫu được
rút ra, để lại khoảng trống – chính là hình dạng của vật đúc cần chế tạo. Sau khi rót
kim loại vào khuôn, đông đặc, và phá dỡ để thu được vật đúc. Trong đúc khuôn cát
được phát huy bằng ưu điểm là đúc các chi tiết lớn, phức tạp hơn do có thể làm
ruột. Đúc khuôn cát yêu cầu người thợ có trình độ khéo léo, từ khâu làm khuôn,
ruột, đến rót kim loại vào khuôn. Do vậy, đúc khuôn cát hiện nay đang được sử
dụng nhưng không chính xác. Đây chính là nguyên nhân đôi khi một số chi tiết lớn
vài chục kg yêu cầu chính xác nên vẫn phải đúc khuôn kim loại.
Đúc mẫu cháy
Đúc mẫu cháy cũng có thể coi là một loại của đúc khuôn cát. Các kĩ sư phải thiết
kế một mẫu bằng nhựa polysterene, going y hệt vật đúc. Mẫu được đem đặt trong 1
khuôn rồi được đổ cát khô vào, đậy nilon lên trên, rồi được hút chân không. Khi
kim loại được rót vào đúng phần đã định sắn, nilon cháy, polysterene cũng cháy và
kim loại điền thay thế vào vj trí của mẫu. Phần tro của mẫu cháy được nổi lên trên
mặt phần đậu ngót.
14


Đúc khuôn vỏ mỏng
Công nghệ làm khuôn vỏ mỏng được chế tạo bằng vật liệu là sáp. Sáp được gia
công thành mẫu giống như vật đúc, sau đó được nhúng vào 1 hỗn hợp huyền phù
gồm cát, sét, và một số chất phụ gia, như vậy có 1 lớp vỏ bao bọc mẫu, nhấc mẫu
ra, rắc 1 lớp cát mịn, sấy khô rồi lại đem nhúng lại vào hỗn hợp huyền phù, rồi lại
rắc cát mịn. Làm như vậy 4-5 lần, khi lớp vỏ dày lhoảng 10-20mm, sấy khô, đem
thiêu kết khuôn ở nhiệt độ 600-800 oC, sáp sẽ chảy ra, và ta thu được khuôn vỏ
mỏng. Trong công nghệ khuôn vỏ mỏng, hay được gọi là đúc chính xác vì mẫu sáp
được làm giống y như vật đúc. Phương pháp này được áp dụng cho các chi tiết nhỏ,
số lượng lớn.
6. Đúc li tâm là một dạng khác để đưa kim loại lỏng vào khuôn. Khuôn được làm
bằng kim loại, đặt trên máy đúc li tâm. Khi khuôn đang quay tròn, hệ thống rót
được thiết kế sắn, rót kim loại vào khuôn. Với lực quay li tâm sẽ giới hạn chiều dày
vật đúc đúng như thiết kế, với sự hỗ trợ của lực li tâm, kim loại sẽ xít chặt. Tuy
nhiên, đúc li tâm sẽ chỉ áp dụng cho các chi tiết có dạng tròn như dạng tang trống.
Nhưng đổi lại, có tính của vật đúc sẽ được cải thiện đáng kể vì có lực li tâm và
khuôn kim loại nên tổ chức nhỏ mịn.
7. Đúc liên tục là phương pháp đúc đang được áp dụng phổ biến trong các nhà máy
đặc biệt là với các nhà máy đúc nhôm, do tính hiệu quả của nó.
Hợp kim nhôm được rót vào hệ khuôn đặc biệt: những khuôn đúc có nước làm
nguội, đúc ra các sản phẩm là các thanh, các tấm nhôm có kich thước tuỳ ý (lên tới
200x1000mm) tiếp theo dây chuyền đúc liên tục là các dây truyền cán, dập liên tục.
Ngoài ra các phương pháp khác như đúc khuôn thạch cao, đúc khuôn mẫu chảy
cũng được áp dụng cho hợp kim nhôm với những chi tiết nêu trên, tuỳ thuộc vào
tình trạng của nhà máy cũng như yêu cầu của khách hàng.
VI.HỆ THỐNG KÝ HIỆU CỦA HỢP KIM NHÔM
Để ký hiệu các hợp kim nhôm người ta thường dùng:
Theo hệ thống phân loại của Hoa Kỳ, các ký tự đầu tiên luôn là AA (tiếng Anh:
Aluminum Association)
Các số sau đó thường là: xxxxx đối với hợp kim nhôm biến dạng, và xxx.x đối với
hợp kim nhôm cho loại đúc.
1.Đối với biến dạng
15











1xxx: Nhôm sạch (>99,0%)
2xxx: Al-Cu, Al-Cu-Mg,
3xxx: Al-Mn
4xxx: Al-Si
5xxx: Al-Mg
6xxx: Al-Mg-Si
7xxx: Al-Zn-Mg, Al-Zn-Mg-Cu
8xxx: Al-các hợp kim khác

2.Đối với loại đúc:
1xx.x: Nhôm sạch dạng thỏi hoặc dạng thương phẩm khác.

2xx.x: Al-Cu

3xx.x: Al-Si-Mg; Al-Si-Cu

4xx.x: Al-Si

5xx.x: Al-Mg

7xx.x: Al-Zn

8xx.x: Al-Sn
Theo TCVN 1659-75 quy định ký hiệu hợp kim nhôm được bắt đầu bằng Al và tiếp
theo lần lượt là ký hiệu hóa học của nguyên tố hợp kim cùng chỉ số % của nó, nếu
là hợp kim đúc sau cùng có chữ Đ ví dụ AlCu4Mg là hợp kim nhôm có chứa 4%
Cu 1% Mg, với nhôm sạch ký hiệu bằng Al và chỉ số % của nó ví dụ Al99,Al99,5
VII.MỘT SỐ THÔNG TIN KHÁC
1.Sản xuất
Ta không tìm thấy nhôm tinh khiết trong tự nhiên, chỉ có thể tìm thấy nhôm kết hợp
với oxygen và những nguyên tố khác. Trong đời sống nhôm thường được gọi là
hợp kim nhôm.
Trong số các kim loại, nhôm vượt trội về thuộc tính cũng như hình thức và nhờ
vào kỹ thuật sản xuất làm cho nhôm có giá cả cạnh tranh. Nhôm được sử dụng
ngày càng nhiều trong nhiều ngành, những thị trường lớn như ngành công nghiệp ô
tô bắt đầu nhận ra đặc tính không thể so sánh được của nhôm.


Quặng Bauxite là nguồn nhôm chủ yếu. Bauxite được tán nhuyễn và sàng trong
nước để tách đất và silicat, sau đó được sấy khô và trộn với bột soda và nước vôi.
Hỗn hợp này được xử lý trong lò nấu, được nén lại và chuyển qua hồ lắng để tách
chất bẩn.
Sau khi lọc, làm mát và kết tủa, hỗn hợp này được lọc một lần nữa trước khi được
nung thành bột. Kết quả là ta có nhôm bột, hỗn hợp của nhôm và oxy.
16


Bột nhôm phải qua quá trình xử lý hợp kim để trở thành nhôm được dùng bình
thường. Trong lò luyện nhôm có bồn chứa cryolite (làm nóng chảy cryolite bằng
cách cho dòng điện chạy qua). Bột nhôm được cho vào bồn cryolite, được nung
nóng, tách oxygen và lắng xuống phía dưới cryolite. Chúng được lọc qua phễu, đưa
vào lò nấu thành thỏi hoặc chuyển qua lò gia nhiệt.
Hợp kim
Trong lò nấu hợp kim, nhôm thỏi được nấu chảy và trộn với kim loại khác như
magnesium, silica, đồng… để tạo thành hợp kim nhôm được sử dụng rộng rãi.
Thành phần vật lý của hợp kim nhôm này được quyết định bởi các kim loại bên
trong nó. Chẳng hạn:
Manganese chống mài mòn cao
Magnesium có tính hàn tốt
Đồng có tính gia công cao
Kẽm có độ bền cao
Hỗn hợp kim loại nóng chảy được đúc thành cây. Những cây này có thể được cắt
thành từng khúc nhỏ theo ý muốn và chúng được đưa đến các nhà máy để định
hình.
Ở châu Á, đặc biệt là Trung Quốc, nhiều nhà máy có lò gia nhiệt nấu phôi nhôm
cùng các thành phần kim loại khác thành cây dài để định hình.
2.Một số hợp kim nhôm thường gặp
a.Đuyra
Đuyra là một trong các hợp kim của nhôm và xuất hiện khá sớm. Thành phần hóa
học chủ yếu của đura là nhôm, đồng, mangan và magiê. Thông thường người ta sử
dụng hợp kim với mã số AA2024 có thành phần (trên tổng khối lượng) là 4,4%Cu,
1,5%Mg, 0,6%.
b.Hợp kim nhôm - silic
Hợp kim nhôm- silic đúc đơn giản chỉ gồm hai cấu tử với 10 - 13%Si
(AA 423.0 hay AΛ2). Theo giản đồ pha Al - Si (hình 6.6) với thành
phần như vậy hợp kim có nhiệt độ chảy thấp nhất, tổ chức hầu như là
cùng tinh với tính đúc tốt nhất. Tuy vậy khi đúc thông thường dễ bị tổ
chức cùng tinh thô và tinh thể silic thứ nhất (trước cùng tinh) như biểu
thị ở hình 6.7a, trong đó Si thứ nhất thô to và Si cùng tinh ở dạng kim
như là vết nứt bên trong trong lòng dung dịch rắn α (thực chất là nhôm
nguyên chất với cơ tính rất thấp, σb = 130MPa, δ = 3%). Nếu qua biến
tính bằng muối Na (2/3NaF + 1/3NaCl) với tỷ lệ 0,05 - 0,08%, điểm
cùng tinh sẽ hạ thấp xuống khoảng 10 - 20oC và dịch sang phải, như
vậy hợp kim luôn luôn là trước cùng tinh với tổ chức α và cùng tinh (α
+ Si), trong đó nhờ kết tinh với độ quá nguội lớn hơn nên Si trong
cùng tinh rất nhỏ mịn (hạt tròn, nhỏ) như biểu thị ở hình 6.7b, làm cải
thiện mạnh cơ tính, σb = 180MPa, δ = 8%.
17


Hình 6.6. Góc Al của giản đồ Al - Si (đường chấm chấm ứng với khi
biến tính)
Tuy nhiên ngay với cơ tính như vậy cũng không đáp ứng được yêu cầu
thực tế nên thường ít sử dụng. Trong thực tế thường sử dụng các
silumin phức tạp tức ngoài Si ra còn có thêm Mg hoặc Cu.

a. không biến tính
b. có qua biến tính
Hình 6.7. Tổ chức tế vi của hợp kim Al - (10 - 13)%Si

TÀI LIỆU THAM KHẢO
18


1.vi.wikpedia.org/wiki/hop kim nhom
2.http://sites.google.com.vn/
3.voer.edu.vn/pdf/4bac63ff/1
4.tailieu.vn/Trang chủ >Kỹ thuật-công nghệ>Cơ khí-chế tạo máy
5.tailieu.vn/Trang chủ>Luận văn-báo cáo>Khoa học tự nhiên

19



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×