Bài viết này phân tích nguyên lý tạo hình, ưu nhược điểm của 10 công nghệ đúc kim loại phổ biến. Giúp bạn đọc đưa ra lựa chọn tốt nhất nhanh hơn khi lựa chọn quy trình đúc kim loại

Đúc kim loại là gì  ?

Kim loại lỏng được đổ vào khoang khuôn phù hợp với hình dạng và kích thước của chi tiết, sau đó được làm nguội và đông đặc để thu được phôi hoặc chi tiết. Thường được gọi là tạo hình hoặc đúc kim loại lỏng.

Quá trình đúc: kim loại lỏng → Đổ vào khuân → đông đặc làm nguội → đúc

Có mười loại quy trình đúc kim loại phổ biến

Ưu điểm của quy trình đúc là gì?

• 1. Có thể sản xuất ra những chi tiết có hình dạng phức tạp tùy ý, đặc biệt là những chi tiết có hình dạng khoang bên trong phức tạp.
  2. Khả năng thích ứng mạnh mẽ, không giới hạn loại hợp kim, kích thước đúc gần như không giới hạn.
  3. Nguồn vật liệu phong phú, có thể tái chế phế phẩm, chi phí đầu tư thiết bị thấp.
  4. Tỷ lệ phế liệu cao, chất lượng bề mặt thấp và điều kiện làm việc kém.

Các loại đúc kim loại

Có 10 loại quy trình đúc kim loại phổ biến khác nhau

1. Đúc cát

Đúc cát: Một phương pháp đúc trong đó vật đúc được sản xuất trong khuôn cát. Thép, sắt và hầu hết các hợp kim màu đúc có thể thu được bằng cách đúc cát.

Tính năng kỹ thuật:

1. Thích hợp để tạo ra các phôi có hình dạng phức tạp, đặc biệt là các khoang bên trong phức tạp;
2. Khả năng thích ứng rộng rãi và chi phí thấp;
3. Đối với một số vật liệu có độ dẻo kém, chẳng hạn như gang, đúc khuôn cát là quy trình tạo hình duy nhất để sản xuất các bộ phận hoặc phôi của vật liệu này.

Ứng dụng: Khối xi lanh động cơ, đầu xi lanh, trục khuỷu và các chi tiết đúc khác của ô tô

2. Đúc đầu tư

Đúc mẫu chảy: thường là dùng vật liệu dễ nóng chảy tạo mẫu, phủ nhiều lớp vật liệu chịu lửa lên bề mặt mẫu để tạo thành vỏ, sau đó nung chảy mẫu để xả vỏ, để thu được khuôn không có bề mặt phân chia, nung ở nhiệt độ cao Phương án đúc có thể đổ đầy cát sau khi rót. Thường gọi là “đúc sáp bị mất”.

Thuận lợi:

• Độ chính xác về kích thước và độ chính xác về hình học cao
• Độ nhám bề mặt cao;
• Máy có thể đúc các vật đúc có hình dạng phức tạp và không giới hạn hợp kim đúc.

Nhược điểm: quy trình phức tạp và chi phí cao

Ứng dụng: Thích hợp cho việc sản xuất các chi tiết nhỏ có hình dạng phức tạp, yêu cầu độ chính xác cao hoặc các gia công khó khác như cánh tua bin động cơ, v.v.

3. Đúc khuôn

Đúc khuôn: Sử dụng áp suất cao để ép kim loại nóng chảy vào khoang khuôn kim loại chính xác ở tốc độ cao, sau đó kim loại nóng chảy được làm nguội và đông đặc dưới áp suất để tạo thành vật đúc.

Thuận lợi:

• Trong quá trình đúc khuôn, chất lỏng kim loại chịu áp suất cao và tốc độ dòng chảy nhanh
• Chất lượng sản phẩm tốt, kích thước ổn định và khả năng thay thế tốt;
• Hiệu suất sản xuất cao, khuôn đúc có thể sử dụng thường xuyên;
• Thích hợp cho sản xuất hàng loạt và mang lại lợi ích kinh tế tốt.

Nhược điểm:

• Vật đúc dễ có lỗ chân lông nhỏ và co ngót.
• Đúc khuôn có độ dẻo thấp nên không thích hợp làm việc dưới tải trọng va đập và rung động;
• Khi đúc khuôn hợp kim có nhiệt độ nóng chảy cao, tuổi thọ của khuôn thấp, ảnh hưởng đến việc mở rộng sản xuất đúc khuôn.

Ứng dụng: Đúc khuôn đầu tiên được sử dụng trong ngành công nghiệp ô tô và ngành công cụ, sau đó dần mở rộng sang nhiều ngành công nghiệp khác nhau, chẳng hạn như máy móc nông nghiệp, ngành công cụ máy móc, ngành công nghiệp điện tử, ngành công nghiệp quốc phòng, máy tính, thiết bị y tế, đồng hồ, máy ảnh, phần cứng hàng ngày và các ngành công nghiệp khác.

4. Đúc áp suất thấp

Đúc áp suất thấp: là phương pháp điền đầy khuôn bằng kim loại lỏng dưới tác dụng của áp suất thấp (0,02-0,06MPa) và kết tinh dưới áp suất để tạo thành vật đúc.

Tính năng kỹ thuật:

• Có thể điều chỉnh áp suất và tốc độ trong quá trình rót, do đó có thể áp dụng cho nhiều loại khuôn đúc khác nhau (như khuôn kim loại, khuôn cát, v.v.), đúc nhiều loại hợp kim và đúc các loại vật đúc có nhiều kích cỡ khác nhau;
• Áp dụng phương pháp chiết rót từ dưới lên, chiết rót kim loại lỏng ổn định, không bị bắn tung tóe, tránh tiếp xúc với khí, cọ rửa thành khuôn và lõi khuôn, cải thiện tốc độ đúc;
• Đúc kết tinh dưới áp suất, cấu trúc đúc đặc, đường viền rõ ràng, bề mặt nhẵn, tính chất cơ học cao, đặc biệt có lợi cho việc đúc các chi tiết lớn và thành mỏng;
• Bỏ ống nạp liệu, tăng tỷ lệ sử dụng kim loại lên 90% đến 98%;
• Cường độ lao động thấp, điều kiện làm việc tốt, thiết bị đơn giản, dễ cơ giới hóa và tự động hóa.

Ứng dụng: chủ yếu là các sản phẩm truyền thống (đầu xi-lanh, trục bánh xe, khung xi-lanh, v.v.).

5. Đúc ly tâm

Đúc ly tâm: Là phương pháp đúc trong đó kim loại nóng chảy được rót vào khuôn quay, khuôn được điền đầy và đông đặc dưới tác dụng của lực ly tâm.

6. Đúc khuôn trọng lực/Đúc khuôn kim loại

Đúc khuôn kim loại: là phương pháp đúc trong đó kim loại lỏng được đổ vào khuôn kim loại dưới tác dụng của trọng lực và nguội lại, đông đặc trong khuôn để thu được vật đúc.

Thuận lợi:

• Khuôn kim loại có độ dẫn nhiệt và nhiệt dung lớn, tốc độ làm nguội nhanh, cấu trúc vật đúc dày đặc, tính chất cơ học cao hơn so với đúc cát khoảng 15%.
• Có thể đúc được sản phẩm có độ chính xác kích thước cao, độ nhám bề mặt thấp và độ ổn định chất lượng tốt.
• Do không sử dụng hoặc ít sử dụng lõi cát nên môi trường được cải thiện, giảm bụi và khí độc hại, giảm cường độ lao động.

Nhược điểm:

• Bản thân khuôn kim loại không có khả năng thấm khí, phải áp dụng một số biện pháp nhất định để thoát khí trong khoang và khí sinh ra từ lõi cát ra ngoài;
• Loại kim loại này không có sự nhượng bộ và vật đúc dễ bị nứt khi đông đặc;
• Chu kỳ sản xuất khuôn kim loại dài hơn và chi phí cao hơn. Do đó, hiệu quả kinh tế tốt chỉ có thể được thể hiện khi sản xuất hàng loạt với số lượng lớn.

Ứng dụng:

Đúc khuôn kim loại không chỉ phù hợp với sản xuất hàng loạt các sản phẩm đúc hợp kim màu như hợp kim nhôm, hợp kim magie có hình dạng phức tạp mà còn phù hợp với sản xuất các sản phẩm đúc kim loại và thỏi sắt, thép.

7. Đúc khuôn chân không

Đúc khuôn chân không : một quy trình đúc khuôn tiên tiến giúp cải thiện các tính chất cơ học và chất lượng bề mặt của sản phẩm đúc khuôn bằng cách loại bỏ hoặc giảm đáng kể các lỗ rỗng và khí hòa tan trong sản phẩm đúc khuôn bằng cách bơm khí ra khỏi khoang khuôn đúc khuôn trong quá trình đúc khuôn.

Quy trình xử lý:

Lợi thế:

• Loại bỏ hoặc giảm thiểu các lỗ rỗng bên trong khuôn đúc, cải thiện tính chất cơ học và chất lượng bề mặt của khuôn đúc, đồng thời cải thiện hiệu suất phủ;
• Để giảm áp suất ngược của khoang, có thể sử dụng hợp kim có áp suất riêng thấp hơn và hiệu suất đúc kém, và có thể đúc khuôn các sản phẩm đúc lớn hơn bằng máy nhỏ;
• Tình trạng đổ đầy được cải thiện và có thể đúc khuôn các vật đúc mỏng hơn.

Nhược điểm:

Kết cấu khuôn bịt kín phức tạp, khó chế tạo và lắp đặt nên chi phí cao;
Nếu phương pháp đúc khuôn chân không không được kiểm soát đúng cách thì hiệu quả sẽ không đáng kể.

8. Đúc khuôn ép

Đúc ép: Là phương pháp làm đông đặc và chảy kim loại lỏng hoặc bán rắn dưới áp suất cao để trực tiếp thu được phôi hoặc phôi. Ưu điểm của phương pháp này là tỷ lệ sử dụng kim loại lỏng cao, quy trình đơn giản, chất lượng ổn định, là công nghệ tạo hình kim loại tiết kiệm năng lượng, có triển vọng ứng dụng tiềm năng.

Đúc đùn trực tiếp: phun sơn, hợp kim đúc, kẹp khuôn, tăng áp, duy trì áp suất, giảm áp, tách khuôn, tháo khuôn phôi, đặt lại;

Đúc đùn gián tiếp: phủ, kẹp khuôn, cấp liệu, điền đầy, tăng áp, giữ áp suất, giảm áp, tách khuôn, tháo khuôn phôi, thiết lập lại.

Tính năng kỹ thuật:

• Nó có thể loại bỏ các khuyết tật bên trong như lỗ rỗng, lỗ rỗng co ngót và độ xốp co ngót;
• Độ nhám bề mặt thấp và độ chính xác kích thước cao;
• Nó có thể ngăn ngừa sự phát sinh các vết nứt khi đúc;
• Dễ dàng thực hiện cơ giới hóa và tự động hóa.

Ứng dụng: Có thể dùng để sản xuất nhiều loại hợp kim khác nhau như hợp kim nhôm, hợp kim kẽm, hợp kim đồng, gang dẻo, v.v.

9. Đúc bọt bị mất

Đúc bọt bị mất (còn gọi là đúc đặc): là liên kết và kết hợp các mô hình parafin hoặc bọt có kích thước và hình dạng tương tự như vật đúc để tạo thành một cụm mô hình. Đây là một phương pháp đúc mới mà khuôn được bốc hơi bằng cách ép xuống và đổ, và kim loại lỏng chiếm vị trí của khuôn, đông đặc và làm nguội để tạo thành vật đúc.

Tính năng kỹ thuật:

• Đúc có độ chính xác cao và không có lõi cát, giúp giảm thời gian gia công;
• Không có bề mặt phân chia, thiết kế linh hoạt và độ tự do cao;
• Sản xuất sạch, không gây ô nhiễm;
• Giảm chi phí đầu tư và sản xuất.

Ứng dụng:

Thích hợp cho sản xuất đúc chính xác các kích thước khác nhau có cấu trúc phức tạp. Các loại hợp kim không giới hạn, và các lô sản xuất không giới hạn. Chẳng hạn như vỏ động cơ bằng gang xám, khuỷu tay thép mangan cao, v.v.

10. Đúc liên tục

Đúc liên tục: Đây là phương pháp đúc tiên tiến. Nguyên lý của nó là liên tục đổ kim loại nóng chảy vào khuôn kim loại đặc biệt gọi là máy kết tinh, và vật đúc đông đặc (vỏ) liên tục được đổ từ phía bên kia của máy kết tinh. Kéo ra ở một đầu, nó thu được vật đúc có chiều dài bất kỳ hoặc chiều dài cụ thể.

Tính năng kỹ thuật:

• Do kim loại nguội nhanh nên tinh thể đặc, cấu trúc đồng đều, tính chất cơ học tốt;
• Tiết kiệm kim loại và tăng năng suất;
• Quy trình được đơn giản hóa, mô hình hóa và các quy trình khác được miễn trừ, do đó giảm cường độ lao động; diện tích sản xuất cần thiết cũng được giảm đáng kể;
• Sản xuất đúc liên tục dễ dàng thực hiện cơ giới hóa và tự động hóa, nâng cao hiệu quả sản xuất.

Ứng dụng:

Phương pháp đúc liên tục có thể đúc thép, sắt, hợp kim đồng, hợp kim nhôm, hợp kim magie và các sản phẩm đúc dài khác có hình dạng mặt cắt ngang không đổi, chẳng hạn như thỏi, tấm, phôi, ống, v.v.

Nguồn: Internet