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 / CO
2
•
Công nghệ này được đông cứng theo công thức:
Na
2
SiO
2
(+ CO
2
) => Na
2
CO
3
•
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 230
o
C)
–
Warmbox (hộp nóng 180
o
C)
–
Shellmoulding (hộp nóng 230
o
C) 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 120
o
C.
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/CO
2
–
Công nghệ Phenol Resol/CO
2
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/CO
2
dùng khí CO
2
để đông cứng. Hiện nay
được áp dụng khoảng 6% để làm lõi tại Đức.
CÔNG NGHỆ HỘP NGUỘI
•
SO
2
: Epoxy Resin + Khí SO
2
–
Công nghệ này gồm 3 thành phần: Chất kết dính: gốc nhựa Furan hoặc nhựa
Epoxy + Chất tạo Oxy hóa “Peroxid” + Khí SO
2

làm đông cứng
–
Trộn chất kết dính và Peroxid vào với cát. khí SO
2
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 SO
2
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 CO
2
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)