Phần 1. Các phương pháp đúc đặc biệt
1. Đúc trong khuôn kim loại
a. Khái niệm
Đúc trong khuôn kim loại là rót kim loại lỏng vào khuôn bằng kim loại.
b. Ưu nhược điểm
Ưu điểm
- Khuôn được sử dụng nhiều lần;
- Độ sạch và độ chính xác được nâng cao đáng kể. Điều này sẽ làm giảm khối lượng gia
công cơ khí;
- Nâng cao độ bền cơ học của vật đúc, đặc biệt là độ bền ở lớp bề mặt tiếp giáp với khuôn
kim loại.
- Nâng cao sản lượng hàng năm do giảm được kích thước đậu ngót và phế phẩm đúc.
- Nâng cao năng suất lao động.
- Tiết kiệm diện tích nhà xưởng do không cần chế tạo hỗn hợp làm khuôn và quá trình làm
khuôn.
- Giảm giá thành sản phẩm.
- Dễ cơ khí và tự động hoá, điều kiện vệ sinh lao động tốt.
Nhược điểm
- Chế tạo khuôn kim loại phức tạp và đắt tiền.
- Độ bền khuôn hạn chế khi đúc thép, khó đúc những vật thành mỏng và hình dáng phức
tạp.
- Vật đúc có ứng suất lớn do khuôn kim loại cản co mạnh.
- Vật đúc gang dễ bị biến trắng.
- Quy trình đúc phải chặt chẽ.
c. Phạm vi ứng dụng
Khuôn kim loại được dùng rộng rãi để đúc các vật đúc bằng thép, gang, đồng, nhôm, manhê…
d. Sản phẩm điển hình
Các tấm lớn thân máy bay, các chi tiết nhỏ nhưng đòi hỏi độ bền cao trong động cơ. Chế tạo các chi tiết
như sec măng, xy lanh, van, pittông…
2. Đúc dưới áp lực
a. Khái niệm
Đúc áp lực là điền kim loại đầy kim loại lỏng vào khuôn và đông đặc dưới tác dụng của áp lực do dòng
khí nóng hoặc dầu ép trong xilanh ép tạo ra.
b. Ưu, nhược điểm
Ưu điểm
- Vật đúc đạt độ chính xác, độ bóng bề mặt cao.
- Có khả năng đúc được những vật đúc thành rất mỏng (< 1 mm).
- Do vận tốc điền đầy khuôn lớn, áp lực tác dụng lên kim loại lỏng cao, tác dụng nguội
nhanh của khuôn kim loại nên tổ chức của vật đúc nhỏ mịn, xít chặt.
- Mức độ cơ khí hóa, tự động hóa cao, điều kiện lao động được cải thiện.
- Năng suất cao.
- Khuôn kim loại có thể dùng được nhiều lần.
Nhược điểm
- Giá thành khuôn rất cao (vật liệu làm khuôn phải là vật liệu chịu nóng đặc biệt, gia công
tỉ mỉ và nhiệt luyện thích hợp).
- Kích thước và khối lượng của vật đúc bị hạn chế theo cỡ máy đúc.
- Chỉ đúc được hợp kim nhôm hoặc đồng, không đúc được gang, thép.
c. Phạm vi ứng dụng
Đúc áp lực được sử dụng để đúc các vật đúc nhỏ, hình dạng và kết cấu phù hợp, sản xuất hàng loạt. Các
hợp kim thường được sử dụng để đúc áp lực được lựa chọn theo thành phần hóa học, các tính chất sử
dụng và các tính chất công nghệ. Hợp kim dùng để đúc áp lực cần có khoảng kết tinh hẹp để nhận được
vật đúc có độ sít chặt cao, đồng đều, độ bền và độ dẻo cao ở nhiệt độ cao. Hợp kim cũng cần có độ chảy
loãng tốt, không bám dính khuôn, thành phần hóa học ổn định khi giữ lâu trong lò.
d. Sản phẩm điển hình
Thân máy, nắp máy, bình xăng con…
3. Đúc ly tâm
a. Khái niệm
Đúc ly tâm là hình thức đúc mà kim loại nấu chảy được rót vào khuôn quay tròn, dưới tác dụng của lực li
tâm kim loại bị ép vào thành khuôn cho đến khi nguội và đông đặc.
b. Ưu nhược điểm
Ưu điểm
- Tổ chức kim loại mịn chặt, không tồn tại các khuyết tật rỗ khí, rỗ co ngót.
- Tạo ra vật đúc có lỗ rỗng mà không cần thao.
- Không dùng hệ thống rót phức tạp nên ít hao phí kim loại.
- Tạo ra vật đúc gồm một vài kim loại riêng biệt trong cùng một vật đúc.
Nhược điểm
- Có hiện tượng thiên tích vùng theo diện tích ngang của vật đúc, do mỗi phần tử có khối
lượng khác nhau chịu lực ly tâm khác nhau.
- Khi đúc ống, đường kính lỗ kém chính xác và có chất lượng bề mặt kém.
c. Phạm vi ứng dụng
Đúc li tâm được sử dụng để sản xuất các chi tiết đối xứng trục ví dụ như xi lanh hoặc đĩa và điển hình là
các ống rỗng. Bởi vì lực li tâm khá cao cho nên các sản phẩm có mặt ngoài được mài nhẵn bóng và sở
hữu các đặc tính cơ học nhiều hơn các chi tiết được tạo thành từ phương pháp đúc tĩnh xấp xỉ hơn 30%.
Đúc li tâm được ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp như: hàng không vũ trụ, công nghiệp tàu
thủy, truyền tải năng lượng.
d. Sản phẩm điển hình
Các sản phẩm tiêu biểu bao gồm ổ trục, ống bọc, bạc lót, vòi phun, đường ống, ròng rọc, bánh xe …
4. Đúc liên tục
a. Khái niệm
Đúc liên tục là quá trình rót kim loại lỏng đều và liên tục vào một
khuôn bằng kim loại, xung quanh hoặc bên trong khuôn có nước
lưu thông làm nguội (còn gọi là bình kết tinh). Nhờ truyền nhiệt
nhanh nên kim loại lỏng sau khi rót vào khuôn được kết tinh
ngay. Vật đúc được kéo liên tục ra khỏi khuôn bằng những cơ
cấu đặc biệt (như con lăn, bàn kéo . . .).
b. Ưu nhược điểm
Ưu điểm
- Có khả năng đúc được các loại ống, thỏi và các
dạng định hình khác bằng thép, gang, kim loại
màu, đúc được tấm kim loại thay cho cán.
- Kim loại đông đặc dần dần từ phía dưới lên trên
và được bổ sung liên tục nên không bị rỗ co, rỗ
khí, rỗ xỉ, ít bị thiên tích; có độ mịn chặt cao,
thành phần hóa học đồng nhất và cơ tính cao.
- Năng suất cao, giảm hao phí chế tạo khuôn, không tốn kim loại vào hệ thống rót, phế
phẩm ít nên giá thành thấp.
Nhược điểm
Tốc độ nguội quá nhanh gây nên ứng suất bên trong lớn, làm cho vật đúc dễ bị nứt (nhất là những
kim loại có sự chuyển pha ở thể đặc). Cũng vì lý do này kim loại vật đúc bị hạn chế. Để khắc
phục hiện tượng này, người ta có thể làm nguội khuôn bằng dầu mà không dùng nước. Ngoài ra
còn nhược điểm là không đúc được phức tạp, vật có tiết diện thay đổi.
c. Phạm vi ứng dụng
Trong sản xuất, đúc liên tục là dạng phổ biến để chế tạo ra các sản phẩm dạng thanh hoặc ống có tiết diện
không đổi.
d. Sản phẩm điển hình
Sắt ống, tấm, thanh…
5. Đúc trong khuôn vỏ mỏng
a. Khái niệm: là dạng đúc trong khuôn cát nhưng chều dày khuôn từ 6 đến 8 mm.
b. Ưu nhược điểm
Ưu điểm
- Có thể đúc được gang, thép, kim loại màu (như khuôn cát), khối lượng vật đúc đến
100kg, độ chính xác cấp II, III, độ bóng đạt Rz từ 2.5 đến 20 micro mét.
- Do tính truyền nhiệt kém nên khi đúc gang không bị hóa trắng. Nhiệt độ rót có thể nhỏ
hơn trong khuôn cát chừng 20-30oC.
- Đơn giản hóa quá trình làm khuôn và làm sạch vật đúc.
- Quá trình chế tạo khuôn vỏ mỏng dễ cơ khí hóa và tự động hóa.
Nhược điểm
- Không đúc được vật đúc có kích thước quá lớn.
- Thành khuôn mỏng nên kém bền.
c. Phạm vi ứng dụng
Sản phẩm nhỏ, có kết cấu bên ngoài phức tạp.
d. Sản phẩm điển hình
6. Đúc trong khuôn mẫu chảy
a. Khái niệm
b. Ưu nhược điểm
Ưu điểm
- Vật liệu đúc có độ chính xác cao nhờ lòng khuôn không phải lắp ráp theo mặt phân
khuôn.
- Độ nhẵn bề mặt bảo đảm do bề mặt lòng khuôn nhẵn, không cháy khuôn.
- Vật đúc có thể là vật liệu khó nóng chảy, nhiệt độ rót cao.
Nhược điểm
- Quy trình chế tạo một vật đúc gồm nhiều công đọan nên năng suất không cao. Do vậy
ngời ta phải cần cơ khí hóa hoặc tự động hóa quá trình sản xuất.
- Đúc theo khuôn mẫu chảy chỉ thích hợp để chế tạo các vật đúc với kim loại quý cần phải
tiết kiệm, những chi tiết đòi hỏi chính xác cao…
c. Phạm vi ứng dụng
Đúc bằng phương pháp này áp dụng khi đúc các chi tiết đòi hỏi độ chính xác cao, đúc các chi tiết có kích
thước nhỏ.
d. Sản phẩm điển hình
Tượng, đồ thờ cúng…
Phần 2. Các khuyết tật khi đúc và cách khắc phục
1. Rỗ co
Khái niệm
Các lỗ ở gần biên hạt.
Nguyên nhân
Do sự co ở kim loại lỏng.
Ở gần biên hạt có độ quá nguội lớn nên các liên kết giữa các hạt bị đứt tạo thành các lỗ.
Hậu quả
Làm giảm mật độ kim loại.
Ảnh hưởng cơ tính vật đúc.
Cách khắc phục
Qua gia công áp lực để làm rõ ấy bị ”bẹp lại”
2. Lõm co
Khái niệm
Phần lõm ở bề mặt của vật đúc.
Phần lõm ở tâm vật đúc (kết tinh sau cùng).
Nguyên nhân
Khi kim loại kết tinh đến phần cuối cùng thì không còn kim loại nữa, chỗ này bị trống.
Hậu quả
Thể tích của thỏi chỉ còn 85-90%.
Khắc phục
Cắt bỏ.
Đúc liên tục, kim loại co đến đâu thì đúc đến đấy.
3. Rỗ khí
Khái niệm
Các lỗ khí không kịp thoát ra khi đúc.
Nguyên nhân
Khi kim loại nóng chảy nó đã hòa tan một lượng khí, trong quá trình đông đặc, nó ”nhả” khí ra, khí
này khi bị đông đặc đột ngột không kịp thoát ra và bị tắc ở trong đó.
Khí cũng có thể do hơi nước ở thành khuôn bốc lên hoặc trong không khí không kịp thoát.
Hậu quả
Kích thước rỗ khí lớn lơn rỗ co.
Rỗ khí nguy hiểm khi ở dưới lớp vỏ kim loại.
Khắc phục
Khử tốt khí trước khi đúc.
4. Nứt
Khái niệm
Nứt là khuyết tật tương đối phổ biến và nguy hiểm đối với vật đúc.
Nguyên nhân
Nguyên nhân chủ yếu do ứng suất bên trong, do co ngót không đồng đều giữa các vùng khác nhau
trong vật đúc cả trong khi kết tinh và làm nguội.
Khắc phục
Kết cấu vật đúc: thiết kế vật đúc phải đảm bảo chiều dày thành đồng đều hoặc chỉ sai lech trong
phạm vi cho phép. Những chỗ giao nhau phải có góc lượn thích hợp.
Về mặt công nghệ: bảo đảm độ lún của khuôn lõi; Bố trí hệ thống rót hợp lý. Xương lõi khuôn đặt
sát bề mặt lõi làm giảm tính lún.
Tài liệu tham khảo
Các công nghệ chế tạo phôi https://123doc.org/document/379433-cac-phuong-phap-che-tao-phoi.htm
Công nghệ đúc https://vi.wikipedia.org/wiki/C%C3%B4ng_ngh%E1%BB%87_%C4%91%C3%BAc
Nguyễn Tác Ánh, Giáo trình Công nghệ kim loại, ĐH Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh
Thiết kế khuôn http://www.thietkekhuon.com/quy-trinh-duc-li-tam/
Kỹ thuật đúc trong khuôn vỏ mỏng http://www.kythuatchetao.com/ky-thuat-duc-trong-khuon-vo-mong/
Các phương pháp đúc đặc biệt https://sites.google.com/site/vlckcnkl/chuong-ix-cong-nghe-dhuc/9-3-cac-phuongphap-dhuc-dhac-biet
- Xem thêm -