Đánh bóng công nghiệp
Đúc mẫu chảy – Nguyên lý hoạt động, quy trình và nhiều hơn nữa
Th4
Giống như đúc cát, đúc mẫu chảy là một trong những quy trình đúc lâu đời nhất đã được thực hành trong các nền văn minh cổ đại. Có niên đại từ năm 3700 trước Công nguyên ở vùng Levant để làm đồ trang sức, đồ trang trí và tượng thần, kỹ thuật đúc này cũng được các nền văn minh Harappa, Lưỡng Hà, Aztec, Maya và Benin sử dụng và được tìm thấy trong lăng mộ của những người cai trị Ai Cập.
Các nguyên tắc cơ bản của đúc mẫu chảy vẫn giữ nguyên trong hàng nghìn năm. Tuy nhiên, việc bổ sung các công nghệ hỗ trợ như CAD/CAM, sản xuất bồi đắp và khả năng giám sát thời gian thực đã cải thiện đáng kể chất lượng thành phẩm cuối cùng, tính nhất quán và khả năng chi trả của quy trình công nghiệp này.
Trong bài viết này, chúng ta sẽ khám phá cách thức hoạt động của các quy trình đúc mẫu chảy hiện đại, cùng với ưu điểm, nhược điểm và trường hợp sử dụng của chúng.
Đúc mẫu chảy là gì?
Đúc mẫu chảy, đôi khi còn được gọi là đúc chính xác hoặc đúc sáp bị mất, là một trong những kỹ thuật tạo hình kim loại phổ biến nhất. Thuật ngữ ‘đầu tư’ bắt nguồn từ nghĩa cổ xưa của ‘đầu tư’, dùng để chỉ việc phủ hoặc bao quanh một vật thể bằng một lớp vật liệu.
Trong quy trình này, một mẫu sáp được bọc trong vật liệu chịu lửa để tạo thành khuôn vỏ gốm. Mẫu này có kích thước lớn hơn một chút so với sản phẩm cuối cùng để thích ứng với sự co ngót khi vật liệu nguội đi.
Vì khuôn vỏ có bề mặt cứng nên đúc mẫu chảy tạo ra bề mặt mịn hơn so với đúc cát. Quy trình này có thể áp dụng với hầu hết các kim loại. Một số kim loại phổ biến có khả năng tương thích cao với đúc mẫu chảy là đồng, magiê, hợp kim thép không gỉ, thủy tinh, thép cacbon, đồng thau, nhôm và hợp kim nhôm.
Quá trình đúc mẫu chảy
Quá trình đúc mẫu chảy phức tạp hơn quá trình đúc khuôn cát thông thường, do đó bao gồm nhiều giai đoạn hơn. Đúc mẫu chảy bao gồm 8 giai đoạn và như sau:
- Tạo mẫu chính
- Tạo khuôn chính
- Tạo mẫu sáp
- Tạo khuôn vỏ
- Loại bỏ sáp
- Đổ kim loại nóng chảy và làm nguội sau đó
- Loại bỏ vật đúc khỏi khuôn vỏ
- Các hoạt động hậu xử lý
Chúng ta hãy xem xét kỹ hơn những gì đang diễn ra trong từng giai đoạn:
Tạo mẫu chính
Mẫu chính là bản sao chính xác của sản phẩm cần thiết. Nó có thể được làm từ gỗ, kim loại, nhựa, đất sét, sáp hoặc các hợp kim chuyên dụng khác. Trong những năm qua, các nhà sản xuất đã chuyển sang in mẫu chính 3D do khả năng tương thích với CAD/CAM và độ chính xác về kích thước được cải thiện.
Tạo khuôn mẫu chính
Mẫu khuôn mẫu chính được sử dụng để tạo khuôn mẫu chính. Kỹ thuật tạo khuôn mẫu chính phụ thuộc vào vật liệu của mẫu khuôn mẫu chính. Ví dụ, nếu mẫu khuôn mẫu chính làm từ thép, nó có thể được đặt trong nhôm nóng chảy, vì nhôm nóng chảy ở nhiệt độ 660°C (1.220°F), trong khi thép nóng chảy ở khoảng 1500°C (2.732°F). Do đó, nhôm nóng chảy sẽ không hòa tan thép. Khi đông đặc, nó sẽ tạo ra khuôn mẫu chính làm từ nhôm.
Khuôn mẫu chính in 3D ngày càng được sử dụng nhiều vì chúng cung cấp giải pháp thay thế tiết kiệm chi phí cho khuôn kim loại khi chỉ cần đúc một vài lần.
Tạo mẫu sáp
Có một số cách để tạo mẫu sáp từ khuôn chính. Một phương pháp liên quan đến việc đổ một lượng nhỏ sáp vào khuôn và lắc cho đến khi sáp phủ đều bề mặt bên trong của khuôn và đông lại. Quá trình này được lặp lại cho đến khi đạt được độ dày mong muốn, tạo ra mẫu sáp rỗng.
Phương pháp thứ hai liên quan đến việc đổ đầy sáp vào khuôn chính. Sáp có thể được đưa trực tiếp hoặc thông qua quá trình phun áp suất cao vào khuôn. Áp suất cao cho phép sáp lấp đầy tất cả các đặc điểm của khoang trong trường hợp các thành phần phức tạp. Các mẫu sáp được tạo ra theo cách này là rắn.
Trong giai đoạn này, có thể thêm lõi để tạo ra các khoang bên trong mẫu sáp. Các vật liệu phổ biến cho lõi bao gồm sáp hòa tan hoặc gốm. Sáp hòa tan được loại bỏ ở giai đoạn 5, trong khi lõi gốm được loại bỏ sau khi sản phẩm cuối cùng đã cứng lại.
Tạo khuôn vỏ
Các mẫu sáp không chịu được nhiệt độ cao của kim loại nóng chảy. Do đó, khuôn gốm được tạo ra từ các mẫu sáp để chịu được nhiệt của kim loại nóng chảy. Khuôn gốm được tạo thành bằng cách nhúng mẫu sáp vào hỗn hợp vật liệu chịu lửa và để nó đông lại.
Về cơ bản, quá trình này giống như phủ một lớp sô cô la lên kem vani. Khi kem vani lạnh tiếp xúc với sô cô la nóng chảy, sô cô la sẽ dính vào kem và đông lại gần như ngay lập tức, tạo thành một lớp sô cô la mỏng bao phủ kem.
Tương tự như vậy, khi hỗn hợp gốm tiếp xúc với mẫu sáp, nó sẽ bám vào mẫu sáp và đông lại. Thực hiện nhiều lần tạo mẫu sáp, bắt đầu bằng hỗn hợp mịn hơn rồi đến hỗn hợp thô hơn để đạt được độ dày mong muốn của khuôn gốm. Sau đó, khuôn được để nguội.
Loại bỏ sáp
Sau khi bùn đã đông lại, nó được đặt trong lò để loại bỏ sáp và để thiêu kết khuôn gốm. Thiêu kết là quá trình mà các vật phẩm được làm cứng thông qua áp suất và nhiệt nhưng không hóa lỏng. Khi nhiệt độ tăng lên, thiêu kết làm cứng khuôn trong khi sáp nóng chảy được thu hồi để sử dụng trong tương lai. Giai đoạn này cung cấp cho chúng ta khuôn gốm rắn cho quá trình đúc thực tế.
Đổ kim loại nóng chảy và làm mát tiếp theo
Sau giai đoạn loại bỏ sáp, khuôn được làm mát để thử nghiệm. Nếu phát hiện bất kỳ vết nứt hoặc khuyết điểm nào khác, chúng có thể được sửa chữa bằng bùn gốm hoặc xi măng đặc biệt.
Sau khi có kết quả thử nghiệm thành công, khuôn được làm nóng lại trước khi đổ kim loại lỏng vào. Việc làm nóng trước này đảm bảo kim loại nóng chảy vẫn ở trạng thái lỏng trong thời gian dài hơn cho đến khi nó lấp đầy khuôn một cách đồng đều.
Để đổ kim loại, khuôn gốm được lật ngược và đặt trong một thùng chứa đầy cát. Kim loại nóng chảy được đổ vào khuôn dưới trọng lực hoặc áp suất bên ngoài.
Cũng có thể sử dụng phương pháp đổ đầy chân không. Phương pháp này có giá cao hơn nhưng hiệu quả sử dụng tài nguyên tốt hơn đáng kể so với phương pháp đổ đầy trọng lực và áp suất.
Chân không kéo kim loại nóng chảy vào khuôn và khi tất cả các bộ phận quan trọng đông cứng, chân không được giải phóng, cho phép chất nóng chảy chưa sử dụng thoát ra ngoài. Quá trình này giảm thiểu sự đông đặc vật liệu trong ống rót và cửa rót, mang lại năng suất vật liệu lên đến 95%, so với 15-50% khi rót trọng lực.
Sau đó, vật liệu được để nguội và đông đặc cho đến khi đủ cứng để chịu được sự tách ra khỏi khuôn vỏ gốm.
Tháo khuôn đúc ra khỏi khuôn
Việc tháo khuôn thường được thực hiện bằng cách đập khuôn để tháo khuôn đúc. Các phương pháp khác để tách khuôn đúc kim loại ra khỏi khuôn bao gồm phun nước, phun cát, rung và hòa tan hóa học khuôn đúc. Sau đó, các ống phun, rãnh dẫn và các thành phần hệ thống gating khác được tách ra và tái chế.
Các hoạt động sau xử lý
Quy trình đúc mẫu chảy thường không yêu cầu gia công tiếp theo. Tuy nhiên, nếu kết quả không như mong đợi, vật đúc có thể cần các hoạt động hoàn thiện bề mặt trước khi sử dụng. Thông thường, mài bề mặt bằng máy công cụ là đủ để đánh bóng và cắt bất kỳ khuyết tật bề mặt nào. Tuy nhiên, tùy thuộc vào tình hình, các quy trình hoàn thiện khác như gia công bằng tay, hàn và nắn thẳng thủy lực có thể là cần thiết.
Ưu điểm của đúc mẫu chảy
Quy trình đúc mẫu chảy mang lại những ưu điểm sau:
- Độ chính xác kích thước tuyệt vời ngay cả đối với các thành phần phức tạp
- Bề mặt hoàn thiện mịn hơn
- Sử dụng được với nhiều loại kim loại
- Các bộ phận được tạo ra như một lần đúc duy nhất mà không có đường phân khuôn
- Tương thích với sản xuất khối lượng thấp và lớn
- Tốn ít tài nguyên
- Các bộ phận có thể được kết hợp, loại bỏ nhu cầu lắp ráp ở hạ nguồn
- Có thể đúc góc 90 độ mà không lo về độ co ngót
- Thân thiện với môi trường hơn các quy trình chế tạo kim loại khác
Hạn chế của đúc mẫu chảy
Quy trình đúc mẫu chảy cũng có một số hạn chế nhất định:
- Số lượng biến số rất lớn có thể ảnh hưởng đến chất lượng chi tiết. Kiểm soát quy trình ở mức độ cao là điều cần thiết để sản xuất ra các chi tiết chất lượng tốt
- Có giới hạn trên về kích thước của đúc mẫu chảy, thấp hơn so với một số quy trình đúc khác như đúc cát và đúc ly tâm
- Đúc các vật thể có khoang rỗng bên trong có thể khó khăn hơn các quy trình đúc khác
- Chu kỳ sản xuất và thời gian hoàn thành dài hơn
- Kỹ thuật đúc mẫu chảy đắt hơn các quy trình khác, đặc biệt là khi số lượng ít và quy trình sản xuất liên quan đến việc sử dụng các công cụ cố định
Ứng dụng của đúc mẫu chảy
Ngành công nghiệp sử dụng đúc mẫu chảy để sản xuất các sản phẩm sau, làm nổi bật tính linh hoạt của các dịch vụ đúc hiện đại:
- Roto tăng áp và cánh tua bin
- Các thành phần của súng như cò súng, búa và bộ thu
- Các bộ phận của hệ thống làm mát và phát điện như máy bơm, van và các thành phần của buồng đốt
- Đồ trang sức phức tạp với các thành phần tinh xảo và dung sai chặt chẽ
- Các bộ phận ô tô bao gồm các thành phần động cơ, thành phần truyền động, phanh, tay nắm cửa, bánh răng, vỏ, giá đỡ, thanh truyền và nhiều thành phần khác
Khi nào nên chọn đúc mẫu chảy
Sau khi tìm hiểu về quy trình đúc mẫu chảy, chúng ta hãy tóm tắt kiến thức của mình bằng cách lưu ý năm trường hợp mà đúc mẫu chảy mang lại ROI tốt nhất:
Phạm vi kích thước trung bình – Đúc mẫu chảy mang lại kết quả tốt hơn khi trọng lượng sản phẩm dao động từ vài gam đến 1.000 kg. Các bộ phận nặng hơn 1.000 kg phù hợp hơn với quy trình đúc cát.
Hình học cực kỳ phức tạp – Đúc mẫu chảy có thể tạo ra các hình dạng siêu phức tạp như cánh tuabin, thiết bị y tế, mão răng và miếng ghép, thiết bị phát điện, linh kiện hàng không vũ trụ, v.v.
Số lượng bộ phận lớn – Đúc mẫu chảy không hiệu quả về mặt chi phí khi chỉ cần sản xuất một số lượng nhỏ sản phẩm vì quy trình này trở nên đắt hơn. Tuy nhiên, khi số lượng sản phẩm tăng vượt quá một ngưỡng nhất định, chi phí cho mỗi sản phẩm có thể giảm xuống dưới mức chi phí của các phương pháp khác, bao gồm cả đúc cát.
Cần có bề mặt hoàn thiện cao – Đúc mẫu chảy sử dụng khuôn cứng có bề mặt rất mịn, cho phép quy trình đạt được bề mặt hoàn thiện đặc biệt.
Yêu cầu độ chính xác kích thước cao – Có thể đúc các hình dạng lưới hoặc gần lưới thông qua đúc mẫu chảy. Nhu cầu xử lý hậu kỳ cũng rất ít với quy trình này.
Tìm thiết bị, vật tư đánh bóng ở đâu uy tín, chất lượng
Hiện nay thiết bị, vật tư đánh bóng được phân phối với nhiều nhà sản xuất và giá cả khác nhau. Nếu bạn cần tìm mua cho mình thiết bị, vật tư đánh bóng hãy liên hệ với chúng tôi theo thông tin bên dưới để nhận được ưu đãi tốt nhất cũng như được tư vấn bởi những kỹ sư đánh bóng của chúng tôi:
Công Ty TNHH Đầu Tư Phát Triển Cuộc Sống
Địa chỉ: 487 Cộng Hòa, Phường 15, Quận Tân Bình, TPHCM, Việt Nam
Điện thoại: 028 3977 8269 / 028 3601 6797
Di động: 0906 988 447
Email: sales@lidinco.com
Xem thêm: Gờ là gì và cách loại bỏ nó như thế nào?
