Nội dung chính
Tổng quan về quá trình đúc
Quá trình đúc là phương pháp sản xuất tạo ra các bộ phận kim loại có hình dạng mong muốn bằng cách đổ kim loại nóng chảy vào khuôn và đông cứng và làm nguội đến nhiệt độ phòng. Nó có khả năng sản xuất các bộ phận phức tạp và tinh xảo, bất kể kích thước của chúng.
Đúc có thể sản xuất các bộ phận kim loại đẳng hướng với số lượng lớn, do đó, phù hợp với sản xuất hàng loạt. Hơn nữa, để đáp ứng các yêu cầu cụ thể của người dùng, có nhiều loại đúc khác nhau tùy theo vật liệu và khuôn được sử dụng.
Các loại quy trình đúc khác nhau
Có nhiều loại quy trình đúc khác nhau và mỗi quy trình đều có ưu điểm và nhược điểm riêng tùy theo yêu cầu của người sử dụng.
Quy trình đúc cát
Đúc cát là một quy trình đúc đa năng có thể được sử dụng để đúc bất kỳ hợp kim kim loại nào, sắt hoặc không sắt. Nó được sử dụng rộng rãi để sản xuất hàng loạt trong các đơn vị công nghiệp, chẳng hạn như các bộ phận đúc kim loại ô tô, như khối động cơ, đầu xi lanh, trục khuỷu, v.v.
Quá trình này sử dụng khuôn được làm từ vật liệu gốc silica, chẳng hạn như cát liên kết tự nhiên hoặc cát tổng hợp tạo thành bề mặt khuôn nhẵn. Bề mặt khuôn có 2 phần, cope (nửa trên) và drag (nửa dưới). Kim loại nóng chảy được đổ vào mẫu bằng cốc rót và để đông lại để tạo thành hình dạng cuối cùng. Cuối cùng, cắt bớt phần kim loại thừa để hoàn thiện sản phẩm đúc kim loại cuối cùng.
Đúc khuôn cát có ưu điểm và nhược điểm riêng.
Thuận lợi
Tương đối rẻ về mặt chi phí sản xuất, đặc biệt là trong sản xuất khối lượng thấp
Chế tạo các thành phần lớn
Đúc cả hợp kim sắt và không sắt
Xử lý kim loại có nhiệt độ nóng chảy cao như thép, titan
Nhược điểm
Độ chính xác thấp hơn so với các phương pháp thay thế
Khó sử dụng phương pháp này cho các sản phẩm có thông số kích thước và trọng lượng được xác định trước
Quá trình này tạo ra các sản phẩm có bề mặt thô ráp
Khả năng tái chế
Đúc khuôn trọng lực
Đúc khuôn trọng lực, thường được gọi là đúc khuôn vĩnh cửu, sử dụng khuôn có thể tái sử dụng làm bằng kim loại, như thép, than chì, v.v. để chế tạo kim loại và hợp kim kim loại. Loại đúc kim loại này có thể sản xuất nhiều bộ phận khác nhau như bánh răng, vỏ bánh răng, phụ kiện ống, bánh xe, piston động cơ, v.v.
Trong quy trình này, việc đổ trực tiếp kim loại nóng chảy vào khoang khuôn diễn ra dưới tác dụng của trọng lực. Để có độ phủ tốt hơn, khuôn có thể được nghiêng để kiểm soát việc đổ đầy. Sau đó, kim loại nóng chảy được để nguội và đông cứng trong khuôn để tạo thành sản phẩm. Do đó, quy trình này làm cho việc đúc các vật liệu như hợp kim chì, kẽm, nhôm và magie, một số đồng thau và gang trở nên phổ biến hơn.
Quá trình đúc này hoạt động theo phương pháp tiếp cận từ dưới lên để lấp đầy khuôn, trái ngược với các quá trình đúc áp lực khác. Mặc dù, quá trình này có tốc độ đúc cao hơn so với đúc cát. Nhưng, nó có chi phí tương đối cao hơn do khuôn kim loại đắt tiền. Kiểm tra ưu điểm và nhược điểm của nó bên dưới.
Thuận lợi
Cung cấp chất lượng bề mặt sản phẩm tốt hơn do quá trình đông đặc nhanh chóng
Sản phẩm đúc có độ chính xác cao và dung sai chặt chẽ
Khuôn có thể tái sử dụng giúp tiết kiệm thời gian và tăng năng suất, giúp giảm chi phí sản xuất Các sản phẩm có tính chất cơ học tốt hơn
Sản xuất sản phẩm có thành mỏng
Nhược điểm
Đúc các vật thể phức tạp là khó khăn
Chi phí sản xuất khuôn mẫu cao hơn
Đôi khi, cơ chế đẩy để lấy vật đúc ra khỏi khuôn tạo thành vết lõm trên sản phẩm
Xem thêm:
Đúc khuôn áp lực
Có hai loại đúc khuôn áp lực tùy thuộc vào áp lực. Cụ thể là đúc khuôn áp lực thấp và đúc khuôn áp lực cao. Đúc khuôn áp lực cao phổ biến hơn đối với sản xuất hàng loạt các hình dạng phức tạp đòi hỏi độ chính xác cao. Trong khi đó, đối với sản xuất các bộ phận lớn và đơn giản, đúc khuôn áp lực thấp là quy trình đúc được ưa chuộng hơn.
Trong loại đúc kim loại này, kim loại màu và hợp kim như kẽm, thiếc, đồng và nhôm được phun vào khuôn có thể tái sử dụng được phủ một chất bôi trơn ở áp suất cao. Do đó, áp suất cao được duy trì trong suốt quá trình phun nhanh để tránh kim loại bị cứng. Cuối cùng, sau khi hoàn tất quá trình, quá trình chiết xuất đúc và hoàn thiện diễn ra để loại bỏ bất kỳ vật liệu thừa nào.
Đúc khuôn áp lực khác với đúc khuôn trọng lực ở quá trình đổ đầy khuôn. Trong đó đúc khuôn áp lực sử dụng phun kim loại nóng chảy ở áp suất cao vào khuôn kim loại. Kim loại nóng chảy sau đó được đông đặc nhanh chóng để tạo ra sản phẩm cần thiết.
Ưu điểm và nhược điểm của nó được tóm tắt dưới đây.
Ưu điểm
Độ chính xác và dung sai kích thước cao
Hiệu quả cao và chất lượng sản phẩm tốt
Giảm nhu cầu gia công sau đúc
Làm nguội nhanh kim loại nóng chảy liên quan đến tốc độ sản xuất nhanh hơn
Quá trình này có thể chạy trong nhiều giờ mà không cần phải thay thế khuôn
Nhược điểm
Chi phí công cụ tương đối cao
Giới hạn ở vật liệu không chứa sắt
Khó đảm bảo tính chất cơ học của sản phẩm nên không sử dụng cho các chi tiết kết cấu
Thiết lập hoàn chỉnh đòi hỏi đầu tư vốn lớn
Đúc mẫu chảy
Đúc mẫu chảy, còn được gọi là đúc khuôn mẫu chảy, là một quá trình đúc mẫu khuôn mẫu bằng vật liệu chịu lửa và chất kết dính để tạo hình khuôn gốm dùng một lần, sau đó đổ kim loại nóng chảy vào khuôn để tạo ra các sản phẩm đúc kim loại. Đúc mẫu chảy là một quá trình tốn kém và đòi hỏi nhiều lao động và có thể được sử dụng để sản xuất hàng loạt hoặc trong các quá trình đúc phức tạp để sản xuất các sản phẩm đúc kim loại từ bánh răng, cốp xe đạp, đĩa xe máy và phụ tùng thay thế trong máy phun cát.
Sau đây tóm tắt ưu điểm và nhược điểm của nó.
Ưu điểm
Nó có thể sản xuất các bộ phận có thành mỏng, phức tạp hơn và chất lượng bề mặt cao
Giảm nhu cầu gia công sau đúc
Có thể đúc các hợp kim khó nóng chảy như thép không gỉ, thép mỏng, v.v.
Độ chính xác kích thước cao trong sản phẩm
Nhược điểm
Cần lao động để sử dụng
Chu kỳ sản xuất dài hơn
Chi phí sản xuất khuôn mẫu cao hơn
Do khuôn vỏ bị phá vỡ nên có thể đúc được các góc 90 độ Yêu cầu khuôn mới để tạo mẫu sáp cho mỗi chu kỳ đúc
Đúc thạch cao
Quá trình đúc thạch cao tương tự như đúc cát, ngoại trừ khuôn được làm từ hỗn hợp gọi là ‘Thạch cao Paris’. Do độ dẫn nhiệt và nhiệt dung thấp của thạch cao, nó làm nguội kim loại chậm hơn so với cát, giúp đạt được độ chính xác cao, đặc biệt là đối với các bộ phận có tiết diện mỏng. Tuy nhiên, nó không phù hợp với vật liệu sắt từ chịu nhiệt độ cao.
Đặc biệt, có thể sản xuất các vật đúc nhỏ 30 gram, cũng như các vật đúc lớn 45 kg thông qua quy trình đúc khuôn thạch cao. Ví dụ, hình ảnh bên dưới cho thấy một thành phần đúc có độ dày tiết diện 1mm được thực hiện theo quy trình này.
Tìm hiểu thêm về ưu điểm và nhược điểm của nó.
Ưu điểm
Bề mặt hoàn thiện nhẵn mịn
Độ chính xác về kích thước cao hơn đúc cát
Khả năng đúc các hình dạng phức tạp với thành mỏng
Nhược điểm
Quá trình này có xu hướng tốn kém hơn hầu hết các hoạt động đúc
Ứng dụng hạn chế cho hợp kim nhôm và đồng
Có thể cần thay thế thường xuyên vật liệu đúc thạch cao
Không phù hợp với vật liệu có độ nóng chảy cao
Thời gian làm mát dài hơn, ảnh hưởng đến tốc độ sản xuất
Vật liệu không ổn định so với cát, có thể ảnh hưởng đến toàn bộ quá trình
Đúc ly tâm
Đúc ly tâm, còn được gọi là đúc roto, là một quy trình sản xuất công nghiệp các bộ phận hình trụ bằng lực ly tâm. Loại đúc kim loại này sử dụng khuôn quay được làm nóng trước, trong đó kim loại nóng chảy được đổ vào. Lực ly tâm giúp phân phối kim loại nóng chảy bên trong khuôn ở áp suất cao.
Có ba biến thể của đúc ly tâm; quy trình đúc ly tâm thực sự, quy trình đúc bán ly tâm và quy trình đúc ly tâm thẳng đứng. Đúc bán ly tâm, không giống như đúc ly tâm thực sự, có khuôn được đổ đầy hoàn toàn bằng cách sử dụng một ống rót. Tuy nhiên, trong đúc ly tâm thực sự, kim loại nóng chảy dính vào các cạnh do quay liên tục. Ngược lại, đúc ly tâm thẳng đứng, như tên gọi của nó, sử dụng khuôn định hướng theo cùng một quy trình như đúc ly tâm thực sự.
Thông thường, đúc ly tâm tạo ra các hình dạng quay như hình trụ. Đặc biệt, các bộ phận như ổ trục ống lót, đĩa ly hợp, vòng piston và ống lót xi lanh, v.v. Ngoài ra, việc đổ kim loại vào giữa khuôn giúp giảm các khuyết tật như lỗ phun, co ngót và túi khí. Tuy nhiên, nó không phù hợp với tất cả các loại hợp kim kim loại.
Ưu điểm
Cải thiện năng suất quy trình và giảm lãng phí
Đúc có mật độ cao và hầu như không có lỗi
Quá trình này thuận tiện để sản xuất các sản phẩm đúc kim loại hỗn hợp nòng và ống
Sản xuất hình dạng cụ thể
Nhược điểm
Đúc ly tâm đòi hỏi đầu tư lớn
Yêu cầu lao động có tay nghề
Không yêu cầu cổng và thanh đứng
Đúc chân không
Đúc chân không , như tên gọi của nó, là loại đúc mà quá trình sản xuất diễn ra dưới áp suất chân không 100 bar hoặc thấp hơn để xả khí ra khỏi khoang khuôn. Trong quá trình này, kim loại nóng chảy được đổ vào khoang khuôn bên trong một buồng chân không để loại bỏ bọt khí và túi khí. Việc hút chân không khoang khuôn làm giảm sự kẹt khí bên trong khoang trong quá trình phun kim loại. Cuối cùng, kim loại được lưu hóa trong một buồng gia nhiệt và được lấy ra khỏi khuôn.
Quy trình đúc khuôn chân không phổ biến trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau bao gồm ô tô, hàng không vũ trụ, điện tử, hàng hải, viễn thông, v.v. Do đó, một số bộ phận được chế tạo bằng quy trình sản xuất này bao gồm các bộ phận khung gầm và các bộ phận thân xe ô tô.
Ưu điểm
Chi phí dụng cụ cao
Khuôn được sử dụng trong quá trình này có tuổi thọ ngắn
Các vấn đề về độ rỗng tiềm ẩn
Phù hợp với sản xuất khối lượng thấp
Không yêu cầu sử dụng công cụ cứng đắt tiền để hoàn thiện
Giảm thiểu các túi khí và bong bóng ở giai đoạn đầu
Nhược điểm
Giảm độ xốp, cải thiện tính chất cơ học và chất lượng bề mặt của khuôn đúc
Sản xuất sản phẩm có thành mỏng
Có thể hàn và xử lý nhiệt sản phẩm
Đúc ép
Rèn lỏng hoặc đúc ép là một quá trình tạo hình kim loại lai kết hợp đúc khuôn cố định và rèn khuôn trong một bước duy nhất. Trong quá trình này, một lượng hợp kim kim loại nóng chảy cụ thể được phun vào khuôn và áp suất được áp dụng để định hình nó. Sau đó, phần kim loại được nung nóng ở nhiệt độ nóng chảy và được lấy ra khỏi khuôn.
Đặc biệt, đúc khuôn ép là một quy trình đúc tiềm năng cho các bộ phận quan trọng về an toàn trong hệ thống ô tô. Ví dụ, khớp khung không gian, khớp lái trước bằng nhôm, khung gầm, giá đỡ hoặc nút.
Loại đúc kim loại này kết hợp những lợi ích của quá trình đúc và rèn. Ví dụ, áp suất cao được áp dụng trong quá trình đông đặc giúp ngăn ngừa co ngót và rỗ khí. Tuy nhiên, do yêu cầu cụ thể về dụng cụ, nó không phổ biến bằng các quy trình đúc khác để sản xuất hàng loạt.
Ưu điểm
Loại bỏ các khuyết tật bên trong như lỗ chân lông, lỗ co ngót và độ xốp co ngót
Độ nhám bề mặt thấp
Nó có thể ngăn ngừa các vết nứt đúc
Linh kiện có độ bền cao
Không lãng phí vật liệu
Nhược điểm
Ít linh hoạt hơn trong hình học bộ phận
Năng suất thấp hơn
Yêu cầu gia công cao
Yêu cầu kiểm soát chính xác, làm chậm toàn bộ quá trình
Đúc liên tục
Như tên gọi của nó, nó cho phép sản xuất hàng loạt các cấu hình kim loại có mặt cắt ngang không đổi. Kiểu đúc này phổ biến trong sản xuất thanh thép. Ngoài ra, đúc thẳng đứng tạo ra đúc bán liên tục như phôi, thỏi, thanh, v.v.
Trong quy trình này, kim loại nóng chảy được đổ với tốc độ tính toán trong khuôn hở, làm mát bằng nước, cho phép bề mặt kim loại rắn hình thành trên kim loại lỏng ở giữa. Do đó, quá trình đông đặc kim loại diễn ra từ bên ngoài vào trong. Sau khi quy trình này kết thúc, các sợi kim loại có thể liên tục được lấy ra khỏi khuôn. Có thể cắt các sản phẩm có chiều dài được xác định trước bằng kéo cắt cơ học hoặc đèn khò oxy acetylene di chuyển.
Nhìn chung, các sản phẩm được tạo ra bằng phương pháp đúc liên tục có tính đồng nhất, nhất quán và đặc. Tuy nhiên, nó cũng hạn chế việc sử dụng trong các ứng dụng như vậy. Một số ưu điểm và nhược điểm khác là:
Ưu điểm
Phạm vi kích thước đa dạng của các sản phẩm đúc từ dải dày vài milimet đến phôi và tấm lớn hơn
Chi phí thấp hơn do sản xuất liên tục
Giảm thiểu lãng phí vật liệu
Nhược điểm
Yêu cầu làm mát liên tục khuôn, nếu không, hiện tượng co ngót ở đường tâm sẽ xảy ra
Đúc chỉ những hình dạng đơn giản có mặt cắt ngang không đổi
Yêu cầu diện tích đất lớn và đầu tư ban đầu cao
Khuôn vỏ
Đúc vỏ là một quá trình đúc khuôn có thể tiêu hao. Nó tương tự như quá trình đúc cát ngoại trừ việc lớp vỏ cát cứng lại tạo thành khoang khuôn thay vì bình cát. Cát được sử dụng mịn hơn cát được sử dụng trong đúc cát và nó được trộn với nhựa để có thể được xử lý nhiệt và làm cứng thành lớp vỏ xung quanh mẫu.
Đúc vỏ tạo ra các sản phẩm công nghiệp, ví dụ như vỏ hộp số, thanh truyền, thuyền cỡ nhỏ, nắp capo xe tải, đầu hình trụ, trục cam, thân van, v.v.
Các sản phẩm đúc có bề mặt hoàn thiện tốt và độ chính xác về kích thước. Tuy nhiên, hạn chế của loại đúc này bao gồm giới hạn về kích thước và trọng lượng của các bộ phận. Một số ưu điểm và nhược điểm khác là:
Ưu điểm
Đúc các chi tiết mỏng và phức tạp
Lao động bán lành nghề
Không cần gia công thêm
Tài khoản cho các khuyết tật bề mặt
Nhược điểm
Không phù hợp với sản xuất quy mô nhỏ
Giới hạn về kích thước và trọng lượng
Cần có mẫu kim loại đặc biệt khiến cho việc đúc số lượng lớn trở nên tốn kém
Nhìn chung, đúc kim loại có nhiều ưu điểm hơn so với các quy trình sản xuất truyền thống, chẳng hạn như chi phí thấp hơn, tính linh hoạt trong thiết kế cao hơn và thời gian thiết lập tối thiểu; tuy nhiên, cũng phải cân nhắc một số nhược điểm nhất định, chẳng hạn như vật liệu đắt hơn và yêu cầu gia công sau khi đúc. Chủ sở hữu trang web đang cân nhắc sử dụng đúc kim loại cho dự án tiếp theo của mình nên đánh giá cẩn thận mọi khía cạnh trước khi quyết định phương pháp này có phù hợp nhất với nhu cầu của họ hay không. Cuối cùng, hiểu được ưu và nhược điểm của đúc kim loại sẽ giúp đảm bảo kết quả thành công bất kể phạm vi hoặc quy mô dự án của bạn!
Cảm ơn bạn quan tâm bài viết: Ưu điểm và nhược điểm của các loại quy trình đúc khác nhau trong sản xuất
Mọi thắc mắc về Tài liệu thép không gỉ hoặc nhận báo giá các mặt hàng thép không gỉ, vui lòng liên hệ:
- Hotline: 1800 6968
- Fanpage: Inox Đại Dương
Ban biên tập: Đại Dương