Hợp kim nhôm là một trong số rất ít các kim loại có thể đúc được bằng nhiều phương pháp như đúc áp lực, đúc khuôn kim loại, đúc khuôn cát (khuôn cát khô và khuôn cát tươi), khuôn thạch cao, đúc mẫu chảy, đúc liên tục. Một số phương pháp đúc tiên tiến mới, như đúc mẫu cháy cũng có thể áp dụng. Rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến việc lựa chọn phương pháp đúc để chế tạo các chi tiết máy bằng hợp kim nhôm. Yếu tố quan trọng nhất là: Giá thành và tính khả thi Chất lượng
Hợp kim Nhôm – phương pháp đúc Hợp kim nhơm số kim loại đúc nhiều phương pháp đúc áp lực, đúc khuôn kim loại, đúc khuôn cát (khuôn cát khô khuôn cát tươi), khuôn thạch cao, đúc mẫu chảy, đúc liên tục Một số phương pháp đúc tiên tiến mới, đúc mẫu cháy áp dụng Rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến việc lựa chọn phương pháp đúc để chế tạo chi tiết máy hợp kim nhôm Yếu tố quan trọng là: - Giá thành tính khả thi - Chất lượng Xét tính khả thi, loại hợp kim nhơm đúc nhiều phương pháp khác nhau, nhiên, dựa kích thước thiết kế lựa chon phương pháp đúc phù hợp Thông thường, khuôn kim loại nặng gấp từ 10 đến 100 lần so với vật đúc, chi tiết lớn đúc khuôn cát phù hợp đúc khuôn kim loại đúc áp lực Các chi tiết nhỏ thường đúc khn kim loại – đảm bảo độ xác, gia công Chất lượng yếu tố quan trọng định đến việc lựa chọn phương pháp đúc Chất lượng có nghĩa “mức độ hồn hảo” vật đúc (rỗ khí, nứt, độ nhẵn bong bề mặt…) “cơ tính” sản phẩm (độ bền độ dẻo) Tuy nhiên, có điều khơng thể quên kỹ sư đúc nói chung phương pháp đúc áp lực, tố độ nguội lớn, khơng khí, đặc biệt khí hyđro giữ lại vật đúc, tập trung thành rỗ khí phần vật đúc Một số nghiên cứu cố gằng tìm cách giảm thiểu rỗ khí nhiên điều khó khăn khơng nói khơng thể loại bỏ hết rỗ khí, phương pháp đúc khuôn kim loại đúc áp lực thấp cho sản phẩm vật đúc hoàn hảo Trong đúc áp lực, rỗ khí tập trung vào vật đúc, làm giảm tính chó thấp so với phương pháp đúc kể mặcdù với tốc độ nguội nhanh cho tổ chức hạt nhỏ mịn-cơ tính vốn cao Mặc dù vậy, phương pháp đúc có ưu điểm nhược điểm, vậy, kỹ sư đúc cố gắng phát huy ưu điểm, khắc phục nhược điểm phương pháp, nhằm đáp ứng nhu cầu phức tạp thi trường- nhanh, nhiều, tốt, rẻ Dưới xin đưa số phương pháp đúc nhôm áp dụng giới: Đúc áp lực Trong đúc áp lực, hợp kim nhôm sử dụng nhiều so với tất loại hợp kim khác Chỉ tính riêng Mỹ, hàng năm nhôm đúc áp lực trị giá lên tới 2.5 tỷ đôla Riêng nhôm đúc áp lực chiếm tỷ phần gấp đôi so với tất phương pháp khác gộp lại Đúc áp lực phù hợp với đúc hang loạt số lượng lớn, khối lượng chi tiết nhỏ, thường nặng tới 5kg có trường hợp đúc cho chi tiết nặng tới 50kg giá thành cao Đúc áp lực có ưu điểm giảm thiểu dung sai, bề mặt nhẵn bóng, đảm bảo đồng chiều dày vật đúc Các loại hợp kim nhôm đúc áp lực áp dụng cho loại chi tiết cụ thể: - 380.0: thường dùng đúc hộp số - A380.0: hộp đèn đường, chi tiết phục vụ cho nha khoa - A360.0: vỏ loại nhạc cụ, chi tiết đòi hỏi độ chịu ăn mòn - 413.0: Pistong, trục khuỷu - 518.1: chi tiết hàng không, tàu thuỷ họ hợp kim 3xx (ví dụ 380, 356…) tức họ hợp Al + Si + Cu + Mg, họ hợp kim 4xx (ví dụ 413) tức họ hợp kim Al + Si, họ hợp kim 5xx (ví dụ 518) tức họ Al + Mg Trong có khác biệt nho nhỏ: chẳng hạn 380.0 – số sau có nghĩa nói hợp kim dạng đúc (cast shape) cịn 518.1 – số sau có nghĩa dạng thỏi (ingot) Dạng Cast shape hay ingot có ý nói lên hình dạng vật liệu có thị trường mà ta đặt mua Cịn với loại ký hiệu có chữ A đầu, tức …cao cấp, tạp chất Đúc áp lực miêu tả sau: kim loại lỏng đưa vào khuôn áp lực tương đối lớn thong qua xylanh-pistong Áp lực lớn, tôc độ nguội nhanh, cho sản phẩm với tổ chức sít chặt, hạt nhỏ mịn làm cho tính khả chịu màimịn tăng đáng kể Khí khơng kịp ngồi co ngót tạo nên rỗ khí-khuyết tật thường có đúc áp lực, khắc phục cách làm cho rỗ khí nhỏ, phân bố bề mặt, để gia cơng căt bỏ Sản phẩm đúc áp lực khó hàn sử lí nhiệt cịn khí bị giữ lại vật đúc Nếu muốn cần cơng nghê đặc biệt Một điều lưu ý đúc áp lực lựa chọn vật liệu có khoảng đơng đặc hẹp Có đến 85% hợp kim nhơm sử dụng để đúc áp lực hợp kim 380 vài hợp kim họ (Al + Si + Cu) Họ hợp kim có nhiều ưu điểm: tính cao, chịu ăn mịn, độ chảy lỗng cao, giá thảnh rẻ Nếu yêu cầu cao khả chịu mài mòn, 360 (giảm Cu) phù hợp chí hợp kim 413 (chỉ có Al + Si) Đôi với yêu cầu thật cao khả chịu ăn mòn, hợp kim 518.0 dung hợp kim lại có độ chảy lỗng thấp, khó đúc, giá thành cao Một chút phân biệt đúc áp lực: có dạng đúc áp lực buồng nóng (hot chamber) đúc áp lực buồng nguội (cold chamber) Đúc áp lực buồng nóng kim loại lỏng rót vào xilanh, sau pistong đẩy kim loại vào khn thong qua áp lực tương đối lớn, xilanh –pistong coi nguội Cịn đúc áp lực buồng nóng xilanh – pistong đặt hệ thống lò nung nối thẳng với phận lò nấu chảy, toản xilanh – pistong đặt lị có nhiệt độ với nhiệt độ kim loại nóng chảy Đúc khn kim loại Đúc khn kim loại hay cịn gọi đúc khn vĩnh cửu (permanent casting) phương pháp đúc mà tên gọi – khuôn làm kim loại giống đúc áp lực Do tuổi thọ khuôn dùng lâu, nhiều lần nên cịn gọi khn vĩnh cửu Đúc khn kim loại phù hợp với vật đúc lớn so với đúc áp lực, khoảng 10kg, tất nhiên đặc biệt cao hơn, 20kg chí 50kg, kèm giá thành cao Đúc khuôn kim loại, lực để đẩy kim loại vào khn trọng lực kim loại lỏng, với yếu tố khn kim loại nên có tốc độ nguội nhanh Do vậy, đúc khuôn kim loại cho ta sản phẩm có tính cao, vật đúc hồn hảo hơn, áp dụng với kim loại có độ chảy lỗng cao có khả chống nứt nóng Cơ tính chi tiết đúc phương pháp đúc áp lực cải thiện đãng kể kết hợp phương pháp nhiệt luyện Nếu yêu cầu cao, áp dụng phương pháp sử lí dung dịch đặc biệt nhiệt độ cao, sau tơi hố già tự nhiên hoá già nhân tạo Với chi tiết đúc nhỏ, đúc có tốc độ nguội nhanh khơng cần sử lí nhiệt nguội nhanh, tổ chức hạt nhỏ mịn, tính cao Một số loại hợp kim nhôm hay sử dụng đúc khuôn kim loại: - 366: chế tạo pistong oto - 355.0, C355.0, A357.0: hộp số, hang không, số phận tên lửa (các chi tiết yêu cầu độ bền cao) - 356.0, A356.0 Các chi tiết máy dụng cụ, bánh xe máy bay, phận máy bơm… - Một số khác dung 296.0, 319.0, 333.0 Đúc khuôn cát, tức đề cập đến công đoạn làm khuôn cát chất phụ gia để kết dính đất sét số loại khác (xem công nghệ đúc khuôn cát) Phương pháp đúc khuôn cát truyền thống, khn làm với ruột (nếu có) thông qua việc rã cát (dầm chặt), với mẫu Sau dầm chặt, mẫu rút ra, để lại khoảng trống – hình dạng vật đúc cần chế tạo Sau rót kim loại vào khuôn, đông đặc, phá dỡ để thu vật đúc Trong đúc khuôn cát phát huy ưu điểm đúc chi tiết lớn, phức tạp làm ruột Đúc khn cát u cầu người thợ có trình độ khéo léo, từ khâu làm khn, ruột, đến rót kim loại vào khn Do vậy, đúc khuôn cát sử dụng khơng xác Đây ngun nhân đơi số chi tiết lớn vài chục kg yêu cầu xác nên phải đúc khn kim loại Đúc mẫu cháy Đúc mẫu cháy coi loại đúc khuôn cát Các kĩ sư phải thiết kế mẫu nhựa polysterene, going y hệt vật đúc Mẫu đem đặt khuôn đổ cát khô vào, đậy nilon lên trên, hút chân khơng Khi kim loại rót vào phần định sắn, nilon cháy, polysterene cháy kim loại điền thay vào vj trí mẫu Phần tro mẫu cháy lên mặt phần đậu ngót Đúc khn vỏ mỏng Công nghệ làm khuôn vỏ mỏng chế tạo vật liệu sáp Sáp gia công thành mẫu giống vật đúc, sau nhúng vào hỗn hợp huyền phù gồm cát, sét, số chất phụ gia, có lớp vỏ bao bọc mẫu, nhấc mẫu ra, rắc lớp cát mịn, sấy khô lại đem nhúng lại vào hỗn hợp huyền phù, lại rắc cát mịn Làm 4-5 lần, lớp vỏ dày lhoảng 10-20mm, sấy khô, đem thiêu kết khuôn nhiệt độ 600-800 oC, sáp chảy ra, ta thu khuôn vỏ mỏng Trong công nghệ khuôn vỏ mỏng, hay gọi đúc xác mẫu sáp làm giống y vật đúc Phương pháp áp dụng cho chi tiết nhỏ, số lượng lớn Đúc li tâm Đúc li tâm dạng khác để đưa kim loại lỏng vào khuôn Khuôn làm kim loại, đặt máy đúc li tâm Khi khuôn quay trịn, hệ thống rót thiết kế sắn, rót kim loại vào khuôn Với lực quay li tâm giới hạn chiều dày vật đúc thiết kế, với hỗ trợ lực li tâm, kim loại xít chặt Tuy nhiên, đúc li tâm áp dụng cho chi tiết có dạng trịn dạng tang trống Nhưng đổi lại, có tính vật đúc cải thiện đáng kể có lực li tâm khuôn kim loại nên tổ chức nhỏ mịn Đúc liên tục phương pháp đúc áp dụng phổ biến nhà máy đặc biệt với nhà máy đúc nhơm, tính hiệu Hợp kim nhơm rót vào hệ khn đặc biệt: khn đúc có nước làm nguội, đúc sản phẩm thanh, nhơm có kich thước tuỳ ý (lên tới 200x1000mm) dây chuyền đúc liên tục dây truyền cán, dập liên tục Ngoài ra, phương pháp khác đúc khuôn thạch cao, đúc khuôn mẫu chảy áp dụng cho hợp kim nhôm với chi tiết nêu trên, tuỳ thuộc vào tình trạng nhà máy yêu cầu khách hàng Bàn thêm: Gọi “Đúc khuôn vỏ mỏng pp đúc xác mẫu sáp làm giống vật đúc” chưa xác Ngồi lý trên, cịn lý quan trọng khác: - Khuôn vỏ mỏng khơng có mặt phân khn, kích thước vật đúc không bị sai lệch ráp khuôn - Hỗn hợp làm khuôn trạng thái huyền phù nên khả in hình mẫu đúc tốt Hiện nay, Đúc ly tâm dùng để đúc chi tiết dạng tang trống, trụ mà dùng để đúc chi tiết Hình 3: Kết hợp Đúc khn vỏ mỏng Đúc ly tâm để chế tạo chi tiết kim hoàn ... đặc biệt Một điều lưu ý đúc áp lực lựa chọn vật liệu có khoảng đơng đặc hẹp Có đến 85% hợp kim nhơm sử dụng để đúc áp lực hợp kim 380 vài hợp kim họ (Al + Si + Cu) Họ hợp kim có nhiều ưu điểm:... kim loại vào khuôn Do vậy, đúc khuôn cát sử dụng khơng xác Đây nguyên nhân số chi tiết lớn vài chục kg yêu cầu xác nên phải đúc khuôn kim loại Đúc mẫu cháy Đúc mẫu cháy coi loại đúc khn cát Các. .. (giảm Cu) phù hợp chí hợp kim 413 (chỉ có Al + Si) Đơi với u cầu thật cao khả chịu ăn mòn, hợp kim 518.0 dung hợp kim lại có độ chảy lỗng thấp, khó đúc, giá thành cao Một chút phân biệt đúc áp lực: