Tổng Hợp Các Phương Pháp Đúc Kim Loại
Đúc kim loại là một quy trình chế tạo phổ biến, mang lại sự đa dạng về chủng loại sản phẩm như đúc inox, đúc thép, đúc hợp kim, đúc gang, đúc đồng, và đúc nhôm. Phương pháp đúc này có thể áp dụng cho hầu hết các loại kim loại có thể nung nóng chảy. Dưới đây là một số phương pháp đúc kim loại phổ biến, mang lại sản phẩm với chất lượng cao và ứng dụng rộng rãi
Đúc Trong Khuôn Cát
Khái Niệm:
- Định nghĩa: Phương pháp đúc trong khuôn cát là một quy trình đúc kim loại sử dụng khuôn được làm bằng hỗn hợp cát silic, chất kết dính, chất phụ, và chất sơn khuôn. Khuôn này chỉ được sử dụng một lần.
Quy Trình Đúc:
- Khuôn được chuẩn bị và làm sạch.
- Hỗn hợp kim loại nóng chảy được rót vào khuôn.
- Sau khi kim loại đông đặc, khuôn được mở để lấy sản phẩm.
Ưu Điểm:
- Chi phí thấp: Phương pháp đúc đơn giản và chi phí rẻ với số lượng đơn chiếc.
- Phức Tạp và Đa Dạng: Có thể đúc được các chi tiết phức tạp và có thể làm lõi.
- Phù Hợp với Lớn và Nặng: Đúc được chi tiết có khối lượng lớn và nhiều loại vật liệu.
- Cơ Tính Tốt: Cơ tính của vật đúc tương đối tốt do có quá trình ủ sau đúc.
Nhược Điểm:
- Chu Trình Đúc Dài: Do khuôn chỉ sử dụng được một lần, nên chu trình đúc kéo dài.
- Chất Lượng Không Tốt: Chất lượng sản phẩm không ổn định, có sai số đáng kể.
- Thành Mỏng: Không thích hợp cho việc đúc các vật phẩm có thành mỏng.
Các Hư Hỏng Thường Gặp:
- Lõm Co: Hình thanh do sự co lại của kim loại khi nguội, có thể xử lý bằng cách tạo thêm đậu ngót trên khuôn.
- Rỗ Khí: Khí hòa tan vào kim loại khi nấu hoặc theo dòng chảy kim loại vào khuôn. Cần thiết lập thông số rót để tránh lẫn khí vào dòng chảy.
- Thiên Tích: Do quá trình kết tinh không đồng đều, có thể chuyển thành ưu điểm nếu được kiểm soát và tận dụng một cách hợp lý.
Phương pháp đúc trong khuôn cát, mặc dù có nhược điểm nhất định, vẫn là một quy trình đúc kim loại được ưa chuộng với chi phí thấp và khả năng đúc được nhiều loại sản phẩm.
Tìm hiểu thêm: Đúc Trong Khuôn Cát : Phương Pháp Cổ Điển trong Ngành Cơ Khí
Đúc Trong Trọng Lực (Đúc Trong Khuôn Kim Loại)
Khái Niệm:
- Định nghĩa: Phương pháp đúc trong trọng lực, tương tự như đúc trong khuôn cát, nhưng khuôn làm từ kim loại thay vì cát.
Quy Trình Đúc:
- Khuôn kim loại được chuẩn bị và làm sạch.
- Vật liệu kim loại được nung nóng và rót vào khuôn kim loại.
- Khi kim loại đông đặc, khuôn mở và sản phẩm được loại bỏ.
Ưu Điểm:
- Sử Dụng Nhiều Lần: Khuôn kim loại có thể sử dụng nhiều lần, giúp rút ngắn chu kỳ đúc.
- Giảm Chi Phí với Số Lượng Lớn: Phù hợp với sản xuất hàng loạt giúp giảm giá thành.
- Đúc Chi Tiết Phức Tạp: Có khả năng đúc các chi tiết phức tạp hơn so với đúc trong khuôn cát.
- Chất Lượng Bề Mặt Tốt: Bề mặt sản phẩm có chất lượng cao, với sai số nhỏ.
- Đúc Vật Đúc Mỏng: Có thể đúc các vật phẩm có độ dày thành trung bình từ 3-4 mm.
Nhược Điểm:
- Khuôn Phức Tạp và Đắt Tiền: Quá trình chế tạo khuôn đòi hỏi sự phức tạp và chi phí đắt đỏ, thích hợp cho sản xuất hàng loạt.
- Hiệu Quả với Nhiệt Độ Nóng Chảy Thấp: Hiệu quả khi đúc vật liệu có nhiệt độ nóng chảy thấp.
- Không Đúc Được Vật Đúc Lớn: Không phù hợp cho việc đúc các sản phẩm có khối lượng lớn.
- Khuyết Tật do Thoát Khí Kém: Có thể xuất hiện khuyết tật do thoát khí không tốt.
Các Hư Hỏng Thường Gặp:
- Rỗ Khí: Khí bị lẫn vào dòng chảy khi rót và khó thoát khỏi khuôn. Biện pháp: chế độ rót phù hợp và thiết kế cửa thoát khí.
- Nứt và Liên Kết Không Tốt: Do tốc độ nguội không đồng đều, có thể có vùng đông đặc trước và vùng đông đặc sau không kết chặt với nhau. Khắc phục: điều chỉnh thông số rót như tốc độ, nhiệt độ chảy, chế độ làm mát.
Tìm hiểu thêm: Đúc Trong Trọng Lực / Gravity Die Casting
Đúc Ly Tâm (Centrifugal Casting)
Khái Niệm:
- Định nghĩa: Đúc ly tâm là quá trình điền kim loại lỏng vào long khuôn đang quay. Sự lực ly tâm sẽ đẩy kim loại chống vào thành khuôn và làm cho nó đông đặc.
Quy Trình Đúc:
- Long khuôn được đặt vào trục quay.
- Kim loại lỏng được đổ vào trung tâm long khuôn.
- Kim loại chống đông đặc theo hình dạng long khuôn khi quay.
- Khi kim loại đông đặc, long khuôn dừng quay và sản phẩm được loại bỏ.
Ưu Điểm:
- Tổ Chức Kim Loại Mịn Chặt: Tạo ra tổ chức kim loại mịn chặt mà không có khuyết tật như rỗ khí hay co ngót.
- Tạo Vật Đúc với Lỗ Rỗng: Tạo vật đúc có lỗ rỗng mà không cần xử lý thêm.
- Hạn Chế Mất Kim Loại: Không cần hệ thống rót phức tạp, giảm lượng mất kim loại.
- Tạo Vật Đúc Đa Lớp: Có thể tạo ra vật đúc gồm nhiều lớp kim loại khác nhau.
Nhược Điểm:
- Thiên Tích Vùng: Có hiện tượng thiên tích vùng, đặc biệt là theo chiều ngang của vật đúc, do mỗi phần tử có khối lượng khác nhau và chịu lực ly tâm khác nhau.
- Chất Lượng Lỗ Kém: Khi đúc ống, đường kính lỗ không chính xác và có chất lượng bề mặt kém.
Phương pháp đúc liti tâm thường được ứng dụng để sản xuất các chi tiết tròn xoay, đặc biệt là trong ngành công nghiệp sản xuất ống và trục quay.
Tìm hiểu thêm: Đúc Ly Tâm / Centrifugal Casting
Đúc Mẫu Chảy (Đúc Sáp, Đúc Khuôn Vỏ Mỏng, Đúc Mẫu Cháy)
Khái Niệm:
- Định Nghĩa: Đây là một dạng đặc biệt trong khuôn chỉ dùng một lần, tương tự như đúc trong khuôn cát. Tuy nhiên, mẫu đúc được làm bằng vật liệu dễ chảy. Sau khi vỏ khuôn và mẫu đã được hình thành, việc nung chúng sẽ làm cho mẫu chảy ra, để lại một phần long khuôn trống.
Quy Trình Đúc:
- Tạo mẫu đúc từ vật liệu dễ chảy (ví dụ: sáp).
- Tạo vỏ khuôn xung quanh mẫu đúc.
- Nung vỏ khuôn và mẫu, mẫu chảy ra để tạo ra long khuôn trống.
- Long khuôn trống sẽ được sử dụng để đổ kim loại đúc.
Ưu Điểm:
- Đúc Chính Xác: Đúc được vật đúc chính xác mà không cần tháo lắp khuôn.
- Hình Dạng Phức Tạp: Có thể đúc các vật đúc có hình dạng phức tạp mà các phương pháp khác khó thực hiện được.
- Bề Mặt Tốt: Bề mặt vật đúc đạt chất lượng cao do long khuôn nhẵn, không bị cháy.
- Cơ Tính Tốt: Cơ tính của vật đúc tốt do quá trình nguội đồng đều.
- Đúc Vật Liệu Khó Nóng Chảy: Có thể đúc được vật liệu khó nóng chảy.
Nhược Điểm:
- Chu Kỳ Đúc Chậm: Do khuôn chỉ dùng một lần, quá trình chu kỳ đúc diễn ra chậm. Cần tự động hóa để giảm thời gian tạo mẫu và khuôn.
Các Hư Hỏng Thường Gặp:
- Rỗ và Lẫn Khí Bên Trong Sản Phẩm: Có thể xuất hiện rỗ và khí lẫn bên trong sản phẩm do quá trình đúc.
Phương pháp đúc mẫu chảy thường được ứng dụng khi cần đúc các vật đúc có hình dạng phức tạp và yêu cầu chất lượng bề mặt cao.
Tìm hiểu thêm: Quy Trình Công Nghệ Đúc Mẫu Chảy
Đúc Áp Lực Cao
Khái Niệm:
- Định Nghĩa: Phương pháp này sử dụng áp lực cao của piston để ép kim loại trong buồng vào long khuôn kim loại. Quá trình đúc này được thực hiện nhanh chóng và có thể chia thành hai loại chính: máy đúc buồng nóng và máy đúc buồng lạnh.
Quy Trình Đúc:
- Máy Đúc Buồng Nóng: Kim loại nóng chảy luôn được giữ trong buồng nén, và khi piston nén xuống, dòng kim loại lỏng được đẩy vào khuôn. Phù hợp với kim loại như thiếc, magiê và có thể áp dụng cho nhôm và hợp kim khác.
- Máy Đúc Buồng Lạnh: Kim loại được nấu chảy tách biệt với xy lanh. Quá trình chuyển kim loại nóng chảy từ nồi nấu sang xy lanh được thực hiện bằng các cơ cấu hoặc robot.
Ưu Điểm:
- Đúc Vật Đúc Phức Tạp: Đúc được vật đúc phức tạp và thành mỏng (1-5mm), cũng như các loại lỗ có kích thước nhỏ.
- Độ Bóng và Độ Chính Xác Cao: Bề mặt vật đúc có độ bóng và độ chính xác cao.
- Cơ Tính Cao: Mật độ vật đúc lớn giúp cải thiện cơ tính của vật đúc.
- Năng Suất Cao: Điền đầy nhanh và khả năng cơ khí hóa thuận lợi giúp tăng năng suất.
Nhược Điểm:
- Khối Lượng Vật Đúc Trung Bình Dưới 40kg: Do cần máy có lực ép lớn.
- Tự Động Hóa Cao và Chi Phí Làm Khuôn Cao: Yêu cầu tự động hóa cao, dây chuyền đắt tiền.
- Không Dùng Được Thao Cát: Không thích hợp với thao cát do dòng chảy có áp lực, giới hạn hình dạng lỗ hoặc mặt trong.
- Khuôn Chống Bị Mài Mòn: Dòng chảy có áp lực ở nhiệt độ cao, dẫn đến mài mòn khuôn.
Các Hư Hỏng Thường Gặp:
- Rỗ Khí: Do đúc dưới áp lực cao, dòng kim loại phu thành tia và lẫn không khí. Cần chế độ đúc đặc biệt để khắc phục.
- Nứt, Có Đường Hàn: Do chi tiết nguội không đồng đều, cần điều chỉnh nhiệt độ rót.
- Lõm, Co: Độ dày thành không đồng đều, cần thiết kế chi tiết có độ dày phù hợp.
- Kẹt Sản Phẩm Trong Khuôn: Mặt phân khuôn không chuẩn hoặc độ dốc nhỏ, cần sửa khuôn.
Tìm hiểu thêm: Đúc Áp Lực Cao Là Gì ?
Đúc Áp Lực Thấp
Khái Niệm:
- Định Nghĩa: Đúc áp lực thấp là phương pháp sử dụng lực ép nhỏ để đưa dòng kim loại lỏng vào khuôn. Áp dụng khí nén hoặc hút chân không để tạo áp suất hoặc hút kim loại vào khuôn.
Quy Trình Đúc:
- Quy trình chi tiết cần được mô tả
Ưu Điểm:
- Đúc Được Vật Đúc Khối Lượng < 70kg: Phù hợp với sản xuất các chi tiết nhẹ hơn.
- Chất Lượng Cao Sau Nhiệt Luyện: Ít lẫn khí trong chi tiết, chất lượng vật đúc cao sau quá trình nhiệt luyện.
- Đúc Chi Tiết Có Lõi Phức Tạp: Có thể đặt lõi để đúc chi tiết có lõi phức tạp.
- Chu Kỳ Đúc Ngắn: Thời gian đúc ngắn so với đúc áp lực cao.
Nhược Điểm:
- Hệ Thống Máy Đồng Bộ, Đắt Tiền: Yêu cầu hệ thống máy đồng bộ và chi phí cao.
Các Hư Hỏng Thường Gặp:
- Kẹt Sản Phẩm Trong Khuôn: Mặt phân khuôn không chuẩn hoặc độ dốc nhỏ. Cần sửa khuôn để khắc phục.
Tìm hiểu thêm: 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.
Bài viết khác
