Lõi là một bộ phận quan trọng của vật đúc. Chức năng của lõi là tạo khoang bên trong, lỗ và hình dạng phức tạp của các bộ phận cản trở việc tháo khuôn đúc, cũng như các bộ phận có yêu cầu đặc biệt trong quá trình đúc.
Lõi phải đáp ứng các yêu cầu sau: hình dạng, kích thước và vị trí của lõi trong vật đúc phải đáp ứng các yêu cầu của vật đúc, có đủ độ bền và độ cứng, khí do lõi tạo ra trong quá trình tạo hình đúc có thể được xả ra khỏi khuôn kịp thời, sức cản nhỏ khi vật đúc co lại, các quy trình tạo lõi, sấy, lắp ráp và làm sạch vật đúc dễ vận hành, cấu trúc hộp lõi đơn giản và việc tạo lõi thuận tiện.
1. Các loại lõi và ứng dụng của chúng
Lõi có thể được chia thành các loại sau theo vật liệu được sử dụng:
(1) Lõi cát Lõi làm bằng vật liệu như cát silic được gọi là lõi cát. Lõi cát dễ làm và rẻ. Chúng có thể được chế tạo thành nhiều hình dạng phức tạp khác nhau. Độ bền và độ dẻo dai của lõi cát nói chung có thể đáp ứng được các yêu cầu sử dụng. Chúng có ít sức cản khi đúc co lại và dễ vệ sinh. Chúng được sử dụng rộng rãi trong đúc cát. Trong đúc khuôn kim loại, đúc áp suất thấp và các quy trình đúc khác, lõi cát cũng được sử dụng để tạo thành các khoang phức tạp.
(2) Lõi kim loại Lõi làm bằng vật liệu kim loại được sử dụng rộng rãi trong đúc khuôn kim loại, đúc áp lực và các phương pháp gia công khác. Lõi kim loại có độ bền và độ cứng tốt, và sản phẩm đúc thành phẩm có độ chính xác kích thước cao, nhưng chúng có khả năng chống co ngót đúc rất tốt. Việc lấy lõi các khoang phức tạp khó hơn, vì vậy chúng cần được chú ý đủ khi lựa chọn.
(3) Lõi hòa tan Lõi làm bằng muối hòa tan trong nước hoặc làm chất kết dính là lõi hòa tan trong nước. Loại lõi này có độ bền cao ở nhiệt độ phòng và nhiệt độ cao, phát thải khí thấp, tính chất chống dính cát tốt và có thể dễ dàng hòa tan bằng nước sau khi đúc. Lõi hòa tan trong nước được sử dụng trong đúc cát, đúc khuôn kim loại, đúc áp lực và các phương pháp xử lý khác.
2. Thiết kế lõi cát
Sau khi xác định được vị trí đúc, bề mặt phân khuôn và các kế hoạch quy trình khác, lõi cát có thể được chia thành các khối (tức là sử dụng cấu trúc tích hợp hay cấu trúc kết hợp khối) và hình dạng cấu trúc của mỗi lõi cát khối có thể được xác định theo cấu trúc đúc.
Nguyên tắc chung để xác định là: làm cho toàn bộ quá trình từ tạo lõi đến lắp lõi thuận tiện, kích thước khoang bên trong của vật đúc phải chính xác, không có khuyết tật như lỗ rỗng và cấu trúc hộp lõi phải đơn giản.
(1) Đảm bảo độ chính xác về kích thước của khoang bên trong của vật đúc. Tất cả các bộ phận của vật đúc có yêu cầu nghiêm ngặt về kích thước khoang bên trong phải được tạo thành từ cùng một lõi cát và không được chia thành nhiều lõi cát. Ở những nơi có độ chính xác về kích thước của vật đúc rất cao, mặc dù kết cấu rất phức tạp, vẫn sử dụng lõi cát nguyên khối.
(2) Đảm bảo vận hành dễ dàng. Lõi cát lớn phức tạp và lõi cát mỏng và dài có thể được chia thành nhiều lõi cát nhỏ và đơn giản. Sau khi lõi cát lớn và phức tạp được chia thành các khối, cấu trúc hộp lõi đơn giản và dễ chế tạo. Lõi cát mỏng và dài nên được chia thành nhiều phần và hộp lõi nên là phổ quát. Các bộ phận kết nối mỏng hoặc phần nhô ra của công xôn trên lõi cát nên được chế tạo thành khối, sau đó lắp ráp và liên kết với nhau sau khi sấy khô.
(3) Lõi cát phải có bề mặt đổ cát lớn và bề mặt hỗ trợ trong quá trình vận chuyển và sấy khô.
(4) Khi số lượng khối lõi cát lớn, để thuận tiện cho việc kết hợp, lắp ráp và kiểm tra lõi cát, tốt nhất nên sử dụng “lõi cát cơ bản” (không phải là bộ phận đúc hoặc chỉ đóng vai trò đúc một phần), lắp ráp trước hầu hết hoặc toàn bộ lõi cát vào đó, sau đó đặt lõi thành một khối.
Ngoài các nguyên tắc trên, mỗi lõi cát phải có tiết diện đủ lớn để đảm bảo độ bền và độ cứng nhất định, có thể xả khí trong lõi cát một cách trơn tru; làm cho cấu trúc hộp lõi đơn giản, dễ chế tạo và sử dụng, v.v.
3. Thiết kế đầu lõi
Đầu lõi là cấu trúc định vị, hỗ trợ và xả của lõi cát. Khi thiết kế, cần cân nhắc làm thế nào để đảm bảo định vị chính xác, chịu được tác động của lõi cát và hợp kim lỏng, lực đẩy và các lực bên ngoài khác, và dẫn khí sinh ra bên trong lõi cát trong quá trình rót ra khỏi khuôn.
(1) Xác định kích thước đầu lõi. Đầu lõi có thể được chia thành hai loại: đầu lõi thẳng đứng và đầu lõi nằm ngang. Vì đường kính (hoặc chiều rộng) của đầu lõi thường giống với đường kính (hoặc chiều rộng) của lõi cát, nên việc xác định diện tích áp suất đầu lõi và kích thước đầu lõi thực chất chỉ là để xác định chiều cao của đầu lõi đối với lõi cát thẳng đứng; đối với lõi cát nằm ngang, là để xác định chiều dài của đầu lõi. Nhìn chung, kích thước của đầu lõi có thể được xác định bằng cách tra cứu bảng, mà không cần phải tính toán tẻ nhạt.
Khi kích thước của thân lõi cát lớn và đầu ra của nó (tức là phần đầu lõi) hẹp, cần kiểm tra kích thước của đầu lõi để đảm bảo áp suất cho phép của khuôn không bị vượt quá khi lực đẩy tối đa của kim loại nóng chảy.
(2) Xác định độ dốc đầu lõi. Để tạo điều kiện thuận lợi cho các hoạt động đúc, tạo lõi, định hình lõi và đóng khuôn, đầu lõi có độ dốc nhất định theo hướng đúc và định hình lõi. Đối với lõi cát thẳng đứng, độ dốc trên (p) của đầu lõi và đế lõi thường lớn hơn độ dốc dưới (a); đối với lõi cát nằm ngang, đôi khi để đơn giản hóa cấu trúc hộp lõi, chỉ có đế lõi (hoặc đầu lõi hoa văn) có độ dốc. Độ dốc của đế lõi trên thường khoảng 10 độ, và độ dốc của đế dưới khoảng 5 độ; để đảm bảo sự vừa khít giữa đầu lõi và đế lõi, độ dốc của đầu lõi hoa văn tạo thành đế lõi có độ lệch dương, và độ dốc của phần đầu lõi trong hộp lõi có độ lệch âm.
(3) Xác định khe hở lắp giữa đầu lõi và đế lõi. Mối quan hệ lắp giữa đầu lõi và đế lõi tương tự như mối quan hệ lắp giữa trục và ổ trục, và phải cung cấp một khe hở lắp ráp nhất định. Nếu khe hở quá lớn, mặc dù thuận tiện để lắp lõi và đóng khuôn, nhưng độ chính xác về kích thước của vật đúc thấp và thậm chí chất lỏng hợp kim có thể chảy vào khe hở gây ra một lượng lớn "mối nối", khiến cát đúc rơi xuống và khó vệ sinh, hoặc chặn kênh thông gió của đầu lõi, gây ra các khuyết tật như lỗ rỗng trong vật đúc; nếu khe hở quá nhỏ, sẽ khó lắp lõi và đóng khuôn, và dễ gây ra các khuyết tật như cát rơi xuống hoặc hộp bị sập. Kích thước của khe hở phụ thuộc vào loại khuôn, kích thước và độ chính xác của lõi cát và độ chính xác của chính đế lõi. Đối với các khe hở khớp cụ thể, vui lòng tham khảo hướng dẫn có liên quan.
(4) Vòng ép, vòng chống áp suất và rãnh tích tụ cát. Vòng ép (vòng ép) là rãnh bán nguyệt (r: 2-5mm) được quay trên đầu lõi khuôn trên. Sau khi đúc, một vòng cát đúc được nâng lên trên ghế lõi trên. Sau khi đóng khuôn, nó có thể ép chặt lõi cát để ngăn kim loại lỏng khoan vào đầu lõi dọc theo khe hở và chặn kênh thông gió. Phương pháp này chỉ phù hợp với khuôn ướt được đúc bằng máy. Vòng chống áp suất là vòng tròn nhô lên có chiều cao 0.5-2mm và chiều rộng 5-12mm tại gốc của đầu lõi ngang gần mẫu. Sau khi đúc, một khe hở hình khuyên lõm được hình thành tại phần tương ứng. Khi lõi được đặt và khuôn được đóng lại, nó có thể ngăn khuôn cát ở đây bị nghiền nát, do đó ngăn ngừa các khuyết tật rơi cát. Vai trò của vòng chống áp suất giống như vai trò của "khâu" trong đúc thủ công, cả hai đều nhằm mục đích ngăn khuôn cát gần bề mặt khoang bị ép để ngăn khuôn bị nghiền nát. Các điều kiện khác nhau đòi hỏi các phương pháp khác nhau.
Máng hứng cát: Lõi cát thường không được đặt ở bề mặt đáy vì các hạt cát được lưu trữ ở ghế lõi dưới. Những hạt cát này có thể được loại bỏ cẩn thận bằng tay trong quá trình đúc thủ công, nhưng điều này là không thể trong quá trình đúc máy. Vì lý do này, một vòng lồi được đặt ở cạnh của mẫu ghế lõi dưới và một rãnh vòng được hình thành trong khuôn cát sau khi đúc, được gọi là máng hứng cát để lưu trữ các hạt cát riêng lẻ nằm rải rác. Điều này có thể tăng tốc đáng kể tốc độ đông kết lõi. Máng hứng cát thường sâu 2-5mm và rộng 3-6mm.