Đúc trong khuôn cát là phương pháp đúc kim loại lâu đời và phổ biến được nhiều đơn vị áp dụng. Sở hữu ưu điểm là chi phí sản xuất thấp cùng khả năng tạo hình linh hoạt các chi tiết hình dạng phức tạp. Vậy đặc điểm đúc khuôn cát là gì, ưu nhược điểm và quy trình đúc ra sao? Hãy cùng tìm hiểu chi tiết về đúc khuôn cát qua bài viết sau.
Tìm hiểu về đúc trong khuôn cát
Trong quá trình đúc khuôn cát thì các kim loại nóng chảy sẽ được đổ vào khoang khuôn cát và làm nguội, đông đặc lại tạo thành hình dạng như ý muốn. Quá trình này hình thành nên đối tượng 3D như lốc máy và đầu xi lanh
Quy trình sản xuất đúc kim loại này hiện nay được sử dụng rộng rãi và vật liệu được nung đến nhiệt độ chính xác để tan chảy. Nhiều trường hợp có thể xử lý thay đổi thành phần hóa học để tạo nên khuôn vật liệu có đặc tính mới cần thiết.
Đặc điểm đặc trưng của đúc khuôn cát
Hiện nay kỹ thuật đúc trong khuôn cát được sử dụng khá phổ biến để thiết kế các bộ phận phức tạp từ số lượng kim loại, hợp kim không giới hạn. Các đặc điểm nổi bật của phương pháp đúc khuôn cát này như sau:
- Hơn 70% vật đúc kim loại hiện nay thường sản xuất thông qua phương pháp này trong công nghiệp sản xuất, chế tạo.
- Đúc cát sẽ sản xuất các chi tiết với kích thước đa dạng như tượng kim loại nhỏ trong nghệ thuật hay vỏ động cơ, thân máy trọng lượng lớn 100 tấn…
- Khả năng tạo hình thành các bộ phận phức tạp nguyên khối cao giúp giảm thiểu công đoạn gia công sau đúc, tăng kết cấu chắc chắn cho sản phẩm.
- Độ chính xác về kích thước vật liệu khi đúc khuôn cát thường thấp, dễ có sự sai lệch bản thiết kế ban đầu.
- Chất lượng hoàn thiện bề mặt không cao, bề mặt thô và cần được gia công thêm tăng độ mịn, độ chính xác.
- Đúc cát có tính thích ứng cao, phù hợp với nhiều loại vật liệu, linh hoạt từ sản xuất đơn chiếc hay quy mô lớn.
Ưu nhược điểm của đúc khuôn cát
Cũng giống như bất cứ phương pháp gia công nào thì đúc trong khuôn cát cũng sở hữu các ưu điểm, hạn chế riêng. Việc nắm vững điểm mạnh và hạn chế tiềm ẩn khi sản xuất đúc khuôn cát giúp tăng hiệu quả hơn.
Ưu điểm đúc trong khuôn cát
- Quá trình sản xuất kim loại từ đúc khuôn cát có chi phí dụng cụ và thiết bị thấp hơn quy trình sản xuất khác. Do đó lợi nhuận đạt được từ bán thành phẩm sẽ cao hơn, tăng doanh thu.
- Thời gian sản xuất ngắn, nhanh tạo thành phẩm, có thể sản xuất được nhiều cùng lúc.
- Kích thước và trọng lượng thành phẩm vật đúc sản xuất đa dạng, linh hoạt từ nhỏ đến lớn.
- Hoàn toàn dễ dàng đúc được vật phẩm có hình dạng với độ phức tạp cao.
- Vật liệu sử dụng đúc đa dạng, có thể hầu hết tất loại hợp kim kỹ thuật miễn là có thể được nấu chảy.
- Quá trình đúc trong khuôn cát ít tạo ra chất thải hơn, kim loại phế liệu được tái chế dễ dàng.
Nhược điểm của đúc khuôn cát
- Vật liệu được đúc trong khuôn cát có độ bền thấp do độ xốp cao.
- Độ chính xác của kích thước bề mặt vật liệu đúc bị co lại, không chính xác và hoàn thiện rất kém.
- Kết cấu bề mặt sẽ không mịn, có nhiều khuyết tật không thể tránh khỏi như co ngót, độ rỗng.
- Cần thực hiện gia công lại đối với vật liệu yêu cầu dung sai chặt chẽ nên chi phí chế biến sẽ đắt hơn.
- Nguy cơ mất an toàn đối với con người và vấn đề môi trường tăng cao của quá trình đúc khuôn cát.
Quy trình thực hiện đúc khuôn cát
Đúc trong khuôn cát là phương pháp đúc kim loại lâu đời được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như cơ khí, hàng không và xây dựng. Dưới đây là các bước sản xuất chính trong quá trình đúc khuôn cát:
Bước 1: Tạo mẫu
Bước đầu tiên là tạo ra mẫu vật thể cần đúc có thể làm bằng gỗ, kim loại, nhựa hoặc thạch cao tùy theo. Lưu ý mô hình mẫu cần lớn hơn kích thước thật để bù vào sự co ngót của kim loại khi làm nguội và đông đặc. Ngoài ra, mẫu có thiết kế thêm các phần phụ như hệ thống rót, ống thoát khí sao cho dòng chảy kim loại thông suốt khi thực hiện rót vào khuôn.
Bước 2: Tạo khuôn
Bước tiếp theo trong quy trình đúc trong khuôn cát là tạo khuôn cát. Thực hiện nhồi hỗn hợp cát đặc biệt gồm cát silica trộn với chất kết dính xung quanh mẫu. Khuôn có 2 phần chính là Cope: nửa trên của khuôn và Drag: nửa dưới của khuôn.
Sau đó thực hiện nhồi cát và nén chặt xung quanh mẫu, tháo mẫu ra để lại khoang rỗng với hình dạng chính xác vật cần đúc. Khuôn đã sẵn sàng để chuẩn bị cho công đoạn đổ kim loại.
Bước 3: Kẹp khuôn
Ở công đoạn này, hai nửa khuôn được ghép lại và kẹp chặt với nhau hạn chế sự rò rỉ kim loại khi rót. Đây là bước quan trọng trong quy trình đúc trong khuôn cát nhằm đảm bảo tính chính xác và an toàn khi đúc. Khuôn kiểm tra kỹ càng để đảm bảo hệ thống rót và ống thoát khí không bị tắc nghẽn.
Bước 4: Đổ kim loại
Tùy vật liệu gang, thép, đồng… sẽ được nung chảy trong lò ở nhiệt độ phù hợp. Khi đạt đến nhiệt độ mong muốn thì kim loại nóng chảy được rót vào khuôn cát thông qua hệ thống rót. Lưu ý quá trình đổ kim loại nóng chảy phải đều tay và liên tục hạn chế tình trạng đông đặc quá sớm gây khuyết tật nứt, rỗ khí hay thiếu hụt vật liệu.
Bước 5: Làm mát và đông đặc
Rót đầy khoang khuôn xong thì kim loại thực hiện đúc trong khuôn cát bắt đầu quá trình nguội và đông đặc. Bước này dễ phát sinh lỗi đúc nứt nhiệt, co ngót không đều, rỗ tổ ong. Việc kiểm soát nhiệt độ và thời gian làm mát cần cẩn thận để đảm bảo chất lượng sản phẩm tối ưu.
Bước 6: Lấy sản phẩm ra khỏi khuôn
Khi kim loại nguội hoàn toàn thì cần thực hiện phá vỡ khuôn cát để lấy sản phẩm ra. Người thợ sẽ dùng rung lắc hoặc đập nhẹ làm vỡ khuôn để tách chi tiết ra ngoài. Cát từ khuôn sau khi dùng xong có thể được tái chế cho các lần đúc tiếp theo.
Bước 7: Hoàn thiện sản phẩm
Cuối cùng, vật liệu đúc sau khi lấy ra khỏi khuôn có các phần phụ như hệ thống rót, ống dẫn kim loại, bavia thừa sẽ được cắt bỏ và làm sạch. Thực hiện mài nhẵn, đánh bóng, xử lý nhiệt, kiểm tra kích thước, gia công cơ khí để đạt yêu cầu kỹ thuật cao hơn.
Trên đây là những thông tin về kỹ thuật đúc trong khuôn cát để bạn tham khảo kỹ lưỡng. Với quy trình thực hiện bài bản mang đến cho nhà sản xuất các vật liệu đúc chất lượng cao, bền bỉ.
