Kinh nghiệm thực tế trong quá trình đúc mẫu chảy

Đúc mẫu chảy là phương pháp đúc phổ biến được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực sản xuất nhờ tính chính xác cao, khả năng sản xuất lặp lại và độ toàn vẹn cao. Tuy nhiên đúc mẫu chảy cũng đòi hỏi quy trình kỹ thuật cao, đòi hỏi kiến ​​thức và kỹ năng sâu rộng ở từng giai đoạn của quy trình để các thành phần tạo ra có tính nguyên vẹn và chất lượng cao. Vậy chúng ta cần lưu ý những gì? Những lỗi sai phổ biến trong quá trình đúc mẫu chảy là gì? ...Hãy cùng chúng tôi tìm hiểu qua những kinh nghiệm thực tế trong quá trình đúc mẫu chảy của VISC trong bài viết dưới đây.

kinh-nghiem-duc-mau-chay

1. Những kim loại nào được sử dụng trong quá trình đúc khuôn mẫu chảy?

Quá trình đúc mẫu chảy rất linh hoạt, nghĩa là có thể sử dụng nhiều loại vật liệu để sản xuất các bộ phận chất lượng cao, cho dù chúng nhẹ hay bền, phổ biến hay hiếm. Một số vật liệu chúng tôi sử dụng trong quá trình đúc bao gồm:

  • Thép không gỉ và vật đúc sáp chịu nhiệt

Vật liệu này được chế tạo từ hỗn hợp crom, niken và molypden. Vì crom luôn chiếm 10% lượng kim loại được sử dụng nên các hợp kim này sẽ có khả năng chống ăn mòn và oxy hóa.

  • Thép carbon đúc khuôn mãu chảy

Thường được lựa chọn do chi phí thấp, tính kinh tế và tính chất sắt từ, thép carbon có nhiều loại và có thể linh hoạt về độ dẻo khi xử lý nhiệt. Hợp kim thép carbon thường được sử dụng trong ngành hàng không vũ trụ, nông nghiệp, y tế và vũ khí.

  • Hợp kim niken và coban

Giống như thép không gỉ, hợp kim niken và coban có khả năng chống oxy hóa, tuy nhiên cả hai đều có khả năng chống nhiệt, mài mòn và ăn mòn mạnh.

  • Hợp kim đồng

Hợp kim gốc đồng có tính dẫn nhiệt và điện đặc biệt, tỷ lệ hao mòn thấp và độ dẻo tốt. Đúc nhôm mất sáp rất phổ biến do khả năng gia công và chống ăn mòn của kim loại. Nhờ bản chất lỏng, hợp kim nhôm có thể có thành mỏng và khi kết hợp với các kim loại khác hoặc khi được xử lý nhiệt, kim loại sẽ phát triển độ bền đặc biệt.

2. Các lỗi thường gặp trong quá trình đúc mẫu chảy

Nói chung, khuyết tật đúc khi đúc mẫu chảy có thể được chia thành các phần sau:

  • Biến dạng
  • Độ hoàn thiện bề mặt kém,
  • vây / gai
  • nốt sần
  • gân và gờ
  • bề mặt gồ ghề
  • Rỗ khí,
  • Rỗng,
  • Đúc không hoàn chỉnh.

2.1. Biến dạng

Trong hầu hết các trường hợp, biến dạng của vật đúc có thể là do sự biến dạng của mẫu sáp. Sự biến dạng của mẫu sáp có thể được giảm thiểu bằng cách thao tác cẩn thận và đúng cách với sáp và xử lý mẫu. Ngoài ra, một số biến dạng của mẫu sáp có thể do lớp phủ cứng xung quanh nó bị cứng lại, do đó quá trình đông kết và giãn nở hút ẩm có thể dẫn đến biến dạng không đồng đều của thành của mẫu sáp. Mặt khác, điều này phụ thuộc vào loại sáp, độ dày và hình dạng của mẫu.

2.2. Bề mặt hoàn thiện kém

Một trong những yêu cầu đối với vật đúc là bề mặt của nó phải tái tạo chính xác bề mặt mẫu sáp nhất có thể. Nếu không, cần phải thực hiện các thao tác bổ sung (hoàn thiện và đánh bóng bổ sung). Các khuyết tật thuộc loại này có thể được chia thành độ nhám bề mặt quá mức, độ nhám bề mặt không mong muốn và màu sắc bề mặt không phù hợp. Độ nhám bề mặt có thể được mô tả là các khuyết tật bề mặt có khoảng cách đều nhau, trong khi các khuyết tật không đều liên quan nhiều hơn đến các khuyết tật riêng biệt (chẳng hạn như các nốt sần). Cần phải chấp nhận rằng độ nhám bề mặt của vật đúc lớn hơn độ nhám của mẫu sáp được tạo ra. Điều này có thể được giải thích bằng kích thước hạt của khoản đầu tư đến mức nó không thể tái tạo mẫu sáp với đủ chi tiết. Độ

2.3. Xốp

Độ xốp của vật đúc có thể lan rộng trong vật đúc và trên bề mặt của nó. Độ xốp bề mặt làm tăng thêm độ nhám bề mặt, nhưng cũng có thể là dấu hiệu của độ xốp bên trong. Độ xốp bên trong có thể làm vật đúc yếu đi, có thể gây đổi màu nếu lan ra bề mặt và trong trường hợp nghiêm trọng có thể dẫn đến rò rỉ.

Nguyên nhân chính gây ra độ xốp của vật đúc hợp kim là:

  • Khiếm khuyết hóa rắn
  • Khí bị bẫy
  • Không khí dư

 a. Khiếm khuyết hóa rắn

Khiếm khuyết hóa rắn dẫn đến hai biểu hiện khác nhau của độ xốp; độ xốp co ngót cục bộ và độ xốp vi mô.
Độ xốp co ngót cục bộ là do hợp kim được cung cấp không đủ trong quá trình hóa rắn. Khi hợp kim đông đặc lại, nó cũng co lại hơn 1% và cần có đủ nguồn cung cấp hợp kim nóng chảy trong giai đoạn này để chống lại sự giảm thể tích do co rút gây ra. Nếu mầm không được thiết kế và thực hiện đúng cách thì nó có thể đông cứng trước khi quá trình nạp hoàn tất, do đó ngăn cản việc cung cấp hợp kim nóng chảy liên tục. Loại khuyết tật này thường xảy ra gần điểm nối đúc mầm. Độ xốp vi mô cũng được gây ra bởi sự co ngót trong quá trình hóa rắn, nhưng thường xảy ra trong các hợp kim hạt mịn khi quá trình hóa rắn quá nhanh khiến các lỗ rỗng vi mô phân tách. Điều này lại là nguyên nhân khiến nhiệt độ khuôn hoặc vật đúc quá thấp.

b. Khí bị bẫy

Nhiều kim loại hòa tan hoặc chặn khí khi chúng nóng chảy. Khi đông đặc, các khí này bị đẩy ra khỏi vật đúc gây ra hiện tượng thường gọi là lỗ xốp. Những khoảng trống này khá nhỏ. Các khoảng trống lớn hơn có thể được gây ra bởi cơ chế tương tự, nhưng cũng có thể được gây ra bởi các khí bị giữ lại một cách cơ học bên trong hợp kim nóng chảy trong quá trình đúc.

c. Không khí dư

Những khoảng trống này xuất hiện trên bề mặt bên trong của vật đúc và được gây ra bởi không khí bị mắc kẹt không thể thoát ra ngoài qua lớp phủ. Điều này có thể được ngăn chặn bằng nhiệt độ thích hợp trong quá trình đúc, áp suất đủ cao và tỷ lệ chất lỏng-bột chính xác.

2.4. Quá trình đúc không hoàn chỉnh

Nếu hợp kim nóng chảy bị ngăn không cho lấp đầy toàn bộ hoặc một phần khuôn và có thể dẫn đến việc đúc không hoàn chỉnh hoặc thậm chí không thể đúc được. Hai lý do rõ ràng nhất cho điều này là khuôn không đủ thông thoáng và độ nhớt cao của khuôn.

Nếu không khí trong khuôn không thể thoát ra nhanh chóng sau khi đổ khuôn nóng chảy vào khuôn, thì áp suất ngược của nó sẽ ngăn cản sự cạnh tranh của hợp kim nóng chảy làm đầy khuôn. Điểm này dẫn đến áp suất đúc không đủ cao hoặc nó không được áp dụng trong một khoảng thời gian đủ dài. Trong giai đoạn đầu của quá trình đúc, kim loại vẫn còn khá mềm nhưng bắt đầu cứng lại (và dày lên) khá nhanh. Áp suất đúc cao phải được duy trì đủ lâu sau khi bắt đầu đông đặc.

Nếu việc loại bỏ lớp sáp không hoàn toàn thì các lỗ của lớp phủ có thể bị lấp đầy bởi các sản phẩm đốt, do đó ngăn cản sự thoát khí có thể gây ra vấn đề tương tự như trên.

3. Nguyên nhân phổ biến 

3.1. Tốc độ gia nhiệt cao

Áp dụng tốc độ gia nhiệt quá cao cho vật đúc có thể dẫn đến xuất hiện các vây (hoặc gai) trong vật đúc. Cơ chế cho việc này như sau:

  • Nếu vật đầu tư phải chịu tốc độ gia nhiệt quá cao thì lớp bên ngoài sẽ nóng nhanh hơn bên trong và chênh lệch nhiệt độ giữa lớp bên ngoài và trung tâm của vật tư sẽ tăng lên.
  • Do đó, lớp bên ngoài có xu hướng giãn nở nhiều hơn lớp bên trong. Tuy nhiên, lớp bên ngoài được giữ lại bởi phần bên trong, mát hơn.
  • Do đó, lớp bên ngoài chịu ứng suất nén, còn lớp bên trong chịu ứng suất kéo.
  • Vì vật liệu đầu tư là vật liệu giòn nên nó có xu hướng bị nứt dưới ứng suất kéo. Trong trường hợp này, các vết nứt điển hình nhất là vết nứt xuyên tâm, bắt đầu từ bên trong khu đầu tư và lan ra bên ngoài.
  • Trong quá trình đúc, các vết nứt này được tạo ra bởi hợp kim đúc, biểu hiện dưới dạng các vây hoặc gai.

3.2. Nhiệt độ thấp

Nhiệt độ quá thấp có thể khiến sáp không được loại bỏ hoàn toàn. Khí được hình thành khi hợp kim nóng tiếp xúc với cặn có thể gây ra độ xốp hoặc lỗ rỗng trong vật đúc. Nhiệt độ quá thấp có thể do thời gian gia nhiệt quá ngắn hoặc do không có đủ không khí trong lò.

3.3. Màng nước

Sáp là một vật liệu kỵ nước (tức là nó có khả năng chống thấm nước). Nếu lớp phủ không tiếp xúc chặt chẽ với mẫu sáp, màng nước có thể được hình thành trên bề mặt. Nước này có thể gây ra các đường gân và đường gờ nhỏ trên bề mặt vật đúc. Mất tiếp xúc giữa lớp phủ và mẫu sáp có thể xảy ra nếu mẫu bị dịch chuyển nhẹ, nếu nó bị rung hoặc nếu bức tranh không được áp dụng đúng cách.

3.4. Bong bóng khí

Đôi khi, bong bóng khí nhỏ có thể dính vào mẫu trong hoặc sau quy trình đầu tư. Trong quá trình đúc, bong bóng được lấp đầy bằng vật liệu đúc (hợp kim) và biểu hiện dưới dạng nốt sần. Sự xuất hiện của bọt khí có thể được ngăn chặn nếu áp dụng quy trình đầu tư chân không. Một số biện pháp khác cũng có thể được áp dụng để ngăn chặn điều này xảy ra, chẳng hạn như sử dụng máy trộn cơ học có rung hoặc sử dụng chất làm ướt trong một lớp mỏng.

3.5.Tỷ lệ chất lỏng-bột

Cả lượng chất lỏng quá cao và quá thấp đều có thể dẫn đến bề mặt vật đúc gồ ghề.

3.6. Gia nhiệt kéo dài

Việc gia nhiệt kéo dài ở nhiệt độ quá cao có thể dẫn đến sự hư hỏng của khoản đầu tư với hậu quả là các bức tường mốc thô. Ngoài ra, các sản phẩm của quá trình phân hủy có thể làm nhiễm bẩn hợp kim gây ra các khuyết tật bề mặt.

3.7. Nhiệt độ hợp kim

Nếu nhiệt độ hợp kim quá cao, nó có thể tấn công bề mặt của vật liệu tương tự như trường hợp gia nhiệt kéo dài. Kết quả là, độ nhám bề mặt tương tự có thể xảy ra.

 4. Biện pháp khắc phục

Để ngăn chặn những khiếm khuyết này, kiểm soát chính là chìa khóa. Dưới đây là các biện pháp khắc phục để hạn chế các khuyết tật đã nêu trên:

  • Tính toán lượng kim loại chính xác, hệ thống rót hợp lý, nấu chảy kim loại ở nhiệt độ thích hợp, kẹp khuôn tạo độ thoát khí tốt.
  • Định vị lõi chính xác, kẹp chặt khuôn tránh bị xê dịch
  • Gia công lại bề mặt sản phẩm đúc để đạt tính thẩm mỹ cao
  • Giảm lượng khí sinh ra và rót kim loại lỏng vào khuôn, ngăn ngừa không cho nguồn tạo khí tiếp xúc với kim loại lỏng khi rót.
  • Rút ngắn thời gian nấu chảy, nhất là thời gian quá nhiệt.
  • Khuôn và lõi cần thông khí tốt.
  • Khử khí trước khi rót bằng cách thổi vào kim loại lỏng chất khí hòa tan có áp suất riêng nhỏ hơn.

Khuyết tật đúc xảy ra thường không chỉ do một nguyên nhân, do đó cần xem lại tất cả các yếu tố và kiếm soát xem chúng hoạt động như thế nào. Khi muốn thay đổi bất kỳ 1 yếu tố nào, hãy thay đổi từng cái một. Nếu bạn thay đổi hai điều kiện cùng một lúc, bạn sẽ không thể tìm ra nguyên nhân chính xác và trực tiếp gây ra lỗi mà bạn gặp phải.

 

Trên đây là những chia sẻ của VISC về các loại vật liệu phù hợp, những khuyết tật phổi biến và biện pháp khắc phục trong quá trình đúc mẫu chảy. Hi vọng những thông tin trên sẽ hữu ích với bạn đọc trong việc áp dụng kỹ thuật đúc mẫu chảy. Chúc các bạn thành công!

 

Cùng xem thêm những Chia sẻ hữu ích của VISC về giải pháp công nghiệp tại đây.

----------------------------------------------------------------------

Điện thoại
+84-243-7525312

Mail
info@machines.com.vn

Địa chỉ văn phòng
B4 - 12, Vinhomes Gardenia, đường Hàm Nghi, Phường Cầu Diễn, Quận Nam Từ Liêm, Hà Nội

ĐĂNG KÝ NHẬN THÔNG TIN

Đăng Ký nhận thông tin từ VISC

1
Bạn cần hỗ trợ?