Đúc Trong Khuôn Cát : Phương Pháp Cổ Điển trong Ngành Cơ Khí
Sơ Lược Đúc Trong Khuôn Cát
Khái Niệm
- Định Nghĩa: Đúc trong khuôn cát là một phương pháp đúc cổ điển sử dụng khuôn chế tạo từ cát (silic), chất kết dính, chất phụ và chất sơn khuôn. Khuôn cát thường chỉ được sử dụng một lần và phải bị phá hủy sau mỗi lần đúc.
Ưu Điểm:
- Phương Pháp Đúc Đơn Giản: Phù hợp cho việc đúc số lượng đơn chiếc.
- Đúc Được Chi Tiết Phức Tạp: Có thể tạo ra các chi tiết có kết cấu phức tạp.
- Đúc Được Chi Tiết Có Khối Lượng Lớn: Thích hợp cho việc đúc chi tiết có khối lượng lớn.
- Giá Thành Khuôn Thấp: Chi phí chế tạo khuôn thấp.
Nhược Điểm
- Chu Trình Đúc Dài: Khuôn cát chỉ có thể sử dụng một lần, làm tăng thời gian chu trình đúc.
- Chất Lượng Bề Mặt Kém: Độ chính xác thấp và độ bóng bề mặt không cao.
- Lượng Dư Gia Công Lớn: Yêu cầu gia công và hoàn thiện nhiều sau quá trình đúc.
Các Hư Hỏng Thường Gặp
- Lõm Co: Hình thanh do thể tích kim loại co lại khi nguội.
- Rỗ Khí: Khí lẫn vào dòng chảy kim loại.
- Thiên Tích: Hợp kim lắng đọng không đồng đều.
Sơ Đồ Sản Xuất Vật Đúc trong Khuôn Cát
-
Xác Định Bản Vẽ và Bộ Phận Kỹ Thuật:
- Đội ngũ kỹ thuật sử dụng bản vẽ chi tiết để xác định các bộ phận kỹ thuật cần chế tạo, bao gồm mẫu đúc, hộp lõi và mẫu hệ thống rót.
-
Chế Tạo Bộ Mẫu:
- Dựa trên bản vẽ, bộ mẫu bao gồm mẫu đúc (bên ngoài vật đúc), hộp lõi (bên trong vật đúc) và mẫu hệ thống rót (đậu hơi, đậu ngót).
-
Lắp Ráp Khuôn:
- Bộ mẫu được lắp ráp thành khuôn, tạo nên không gian hình dáng chính xác của vật đúc.
-
Nấu Chảy Kim Loại Lỏng:
- Bộ phận nấu chảy kim loại lỏng chuẩn bị và điều chỉnh quá trình để đồng bộ với việc làm khuôn.
-
Rót Kim Loại Lỏng vào Khuôn:
- Kim loại lỏng được rót vào khuôn để hình thành vật đúc, đảm bảo điều kiện rót và áp lực làm cho kim loại đóng nguyên kín các chi tiết của khuôn.
-
Phá Khuôn và Làm Sạch:
- Sau khi kim loại đông đặc, khuôn được phá hủy và vật đúc được loại bỏ. Tiến hành làm sạch khuôn, lõi, và vật đúc.
-
Kiểm Tra và Đánh Giá:
- Kiểm tra vật đúc về hình dáng, kích thước, và chất lượng bên trong sử dụng các phương tiện thủ công hoặc máy.
-
Xử Lý Cuối Cùng:
- Các bước xử lý cuối cùng như nhiệt luyện hoặc mạ để cải thiện tính chất của vật đúc.
-
Đóng Gói và Giao Hàng:
- Vật đúc được đóng gói và chuẩn bị cho quá trình vận chuyển đến khách hàng hoặc đến các giai đoạn gia công tiếp theo.
Quy trình sản xuất này giúp đảm bảo chất lượng và độ chính xác của vật đúc, từ khâu chế tạo khuôn đến sản xuất hàng loạt.
Các Bộ Phận Khuôn Cát
Thành Phần Của Hỗn Hợp Làm Khuôn
1. Cát:
- Thành phần chủ yếu: SiO2 (thạch anh).
- Một số đất sét và tạp chất khác.
2. Đất Sét:
- Thành phần chủ yếu: Cao lanh (mAl2O3.n SiO2.qH2O).
- Chứa tạp chất như CaCO3, Fe2O3, Na2CO3.
3. Chất Kết Dính:
- Dầu thực vật (dầu lanh, dầu bông, dầu trẩu).
- Chất hòa tan trong nước (đường, mật mía, bột hồ).
- Chất dính kết hóa cứng (nhựa thông, ximăng, bã hắc ín).
- Nước thủy tinh (dung dịch silicat Na2O.nSiO2.mH2O hoặc K2O.nSiO2.mH2O).
4. Chất Phụ:
- Mùn cưa, rơm rạ, bột than.
- Bột graphit, bột than, nước thủy tinh, bột thạch anh hoặc dung dịch của chúng.
Phân Loại của Hỗn Hợp Làm Khuôn
1. Cát Áo:
- Dùng để phủ sát mẫu khi làm khuôn.
- Có độ bền, độ dẻo và bền nhiệt cao.
- Thường chiếm 10 – 15% tổng lượng cát làm khuôn.
2. Cát Đệm:
- Được sử dụng để đệm cho phần khuôn còn lại để tăng độ bền.
- Không yêu cầu cao như cát áo, nhưng phải có tính thông khí mạnh.
- Thường chiếm 55 – 90% tổng lượng cát khuôn.
Tỷ Lệ Thành Phần:
- Tùy thuộc vào vật liệu và trọng lượng vật đúc.
- Cát thường chiếm 70 – 80%, đất sét khoảng 8 – 20%.
- Tăng lượng thạch anh (SiO2) cho hỗn hợp làm thao và giảm tỷ lệ các thành phần khác.
Chất liệu và tỷ lệ thành phần được điều chỉnh dựa trên yêu cầu cụ thể của quy trình làm khuôn và vật đúc.
Phương pháp đúc khuôn cát là một quy trình chế tạo kim loại có từ lâu đời, vẫn được ưa chuộng trong ngành công nghiệp cơ khí nhờ những ưu điểm đặc trưng của nó. Mặc dù đã có sự phát triển và sự xuất hiện của nhiều phương pháp mới, đúc khuôn cát vẫn giữ vị thế của mình nhờ khả năng đúc được các chi tiết có kết cấu phức tạp, khối lượng lớn và giá thành khuôn thấp.
Tuy nhiên, ngành đúc cũng đối mặt với thách thức về nguồn nhân lực. Điều này xuất phát từ tính độc hại của môi trường làm việc trong ngành, với các chất phụ gia và kim loại độc hại. Để đảm bảo an toàn lao động, các biện pháp bảo hộ cần được thực hiện và nguồn nhân lực phải được đào tạo chuyên sâu.
Nhìn chung, ngành đúc khuôn cát vẫn là một phần quan trọng của ngành công nghiệp cơ khí, đóng góp vào sự đa dạng hóa và phát triển của các sản phẩm kim loại trong nhiều lĩnh vực ứng dụng.
Bạn có thể tìm hiểu thêm các bài viết liên quan đến đúc tại Song Toan (STG)., JSC theo link phía dưới:
- Tổng Hợp Các Phương Pháp Đúc Kim Loại
- Đúc Trong Trọng Lực / Gravity Die Casting
- Đúc Ly Tâm / Centrifugal Casting
- Quy Trình Công Nghệ Đúc Mẫu Chảy
- Đúc Áp Lực Cao Là Gì ?
- Đúc Áp Lực Thấp / LDPC Là Gì ?
Bạn có thể xem bài viết của Song Toan (STG)., JSC tại:
Hy vọng bài viết sẽ giúp bạn hiểu thêm về Các Phương Pháp Đúc Kim Loại.
