Hợp kim đúc áp lực
2.1. Hợp kim đúc áp lực 2.1.1. Lựa chọn hợp kim thích hợp + Các hợp kim được sử dụng để đúc áp lực thường được lựa chọn theo thành phần hóa học, các tính chất sử dụng và các tính chất công nghệ. + Hợp kim dùng để đúc áp lực cần có khoảng kết tinh hẹp để nhận được vật đúc có độ sít chặt cao, đồng đều, độ bền và độ dẻo cao ở nhiệt độ cao. Hợp kim cũng cần có độ chảy loãng tốt, không bám dính khuôn, thành phần hóa học ổn định khi giữ lâu trong lò. + Mỗi loại hợp kim dùng trong đúc áp lực đều có những ưu điểm riêng biệt đối với yêu cầu của sản phẩm hoàn chỉnh. Vì thế, tùy trường hợp cụ thể mà ta chọn loại hợp kim thích hợp. 2.1.2. Một số hợp kim thường dùng trong công nghệ đúc áp lực + Kẽm – nhóm hợp kim dễ đúc nhất, có độ bền nén cao, chịu sự va đập tốt và dễ mạ trang trí hay bảo vệ. Hợp kim kẽm được dùng để đúc các chi tiết nhỏ, có nhiệt độ nóng chảy thấp giúp nâng cao tuổi thọ khuôn. + Nhôm – nhóm hợp kim có khối lượng riêng nhỏ, cho sự ổn định về kích thước khi đúc những chi tiết có hình dáng phức tạp và thành mỏng. Nhôm có cơ tính và tính chống ăn mòn tốt, dẫn nhiệt và điện tốt, đồng thời bền cơ ở nhiệt độ cao. Các hợp kim nhôm được sử dụng rộng rãi nhất là: AlSi12, AlSi9Mg0,3, AlMg8, AlSi8Cu4. + Magiê – nhóm hợp kim nhẹ nhất trong các hợp kim đúc áp lực (d = 1,7 ÷ 1,8 kg/dm 3 ), dễ gia công và có độ bền riêng cao (độ bền riêng = độ bền / khối lượng riêng). Do đó, nhóm hợp kim này được dùng để đúc các chi tiết yêu cầu vừa bền vừa nhẹ. Ngoài ra, ưu điểm chính của hợp kim magiê là không ―hàn dính‖ vào bề mặt buồng ép và khuôn. Để đúc áp lực, thường sử dụng các hợp kim magiê có thành phần (%): 7÷10 Al, 0,2÷1,0 Zn, 0,15÷0,50 Mn. + Đồng – nhóm hợp kim có độ cứng, tính chống ăn mòn và cơ tính tốt nhất trong các hợp kim đúc hiện nay. Hợp kim đồng có tính chống mài mòn cao, có sự ổn định về kích thước và độ bền có thể tương đương với các vật đúc bằng thép. + Chì và Thiếc – nhóm những hợp kim có khối lượng riêng lớn, độ chảy loãng cao, nhiệt độ nóng chảy thấp, độ bền và độ cứng thấp, thường dùng cho máy đúc công suất nhỏ với buồng ép nóng (xem mục 2.5.3). Vật đúc bằng hợp kim chì và thiếc có độ chính xác và độ sít chặt cao. + Thép – thép có nhiệt độ nóng chảy cao nên ta sử dụng máy đúc có buồng ép và khuôn được chế tạo bằng các hợp kim trên cơ sở Mo hoặc W. Khi đúc các vật đúc bằng thép cần chú ý chọn kích thước và hình dạng phù hợp để tránh ứng suất trong vật đúc và khuôn. Hiện nay, người ta đã đúc áp lực ra những vật đúc có các mác: 50Ni, 29NiCo, 10Cr18Ni9Ti, 10Cr18Ni10Ti, 10Cr18Ni12Mo3TiĐ, 12Cr18Ni12Mo3TiĐ… + Gang – khó đúc gang trên máy đúc áp lực do vật đúc dễ bị biến trắng, gây ra hiện tượng nứt nóng ở lớp biến trắng. Để khắc phục khuyết điểm này, người ta dùng biện pháp biến tính, sản xuất ra vật đúc có thành phần (%): 3,7C – 2,5Si – 0,6Mn. Hiện nay, người ta cũng đã đúc gang cầu trên máy đúc áp lực. + Titan – hợp kim Ti dùng cho đúc áp lực bao gồm các hệ: Ti-Al-Mo-Zr-Si và Ti-Al và được đúc trong khuôn bằng thép 30Cr2W8V. Đây là nhóm hợp kim có cơ tính tốt. + Bảng 2.3 trình bày một số tính chất vật lý của các hợp kim thường dùng trong đúc áp lực. Bảng 2.3 Nhôm Đồng Magiê Kẽm Độ bền kéo, MPa. 324 379 234 283 Độ bền chảy dẻo, MPa. 16 21 16 — Độ bền cắt, MPa. 193 255 138 214 Độ bền mỏi, MPa. 138 172 97 48 Độ cứng (Brinell) 80 91 63 82 Khối lượn riêng, g/cm 3 . 2.71 8.30 1.80 6.60 Nhiệt độ nóng chảy, °C. 593 910 596 387 Mô đun đàn hồi, GPa. 71 103 45 — + Bảng 2.4 trình bày giới hạn về kích thước và khối lượng của vật đúc đối với các hợp kim khác nhau. Bảng 2.4 Nhôm Đồng Magiê Kẽm Khối lượng tối đa, kg. 31,7 4,5 20,0 34,0 Chiều dày thành mỏng tối thiểu (vật đúc lớn), mm. 2,0 2,3 2,5 0,9 Chiều dày thành mỏng tối thiểu (vật đúc nhỏ), mm. 1,0 1,4 1,0 0,4 + Bảng 2.5 so sánh các tính chất công nghệ của một số hợp kim thường dùng trong đúc áp lực. Bảng 2.5 Nhôm Đồng Magiê Kẽm Sự ổn định kích thước Tốt Rất tốt Rất tốt Tốt Khả năng chống ăn mòn Tốt Rất tốt Khá Khá Tính đúc Tốt Khá Tốt Rất tốt Độ phức tạp chi tiết Tốt Khá Tốt Rất tốt Độ chính xác kích thước Tốt Khá Rất tốt Rất tốt Khả năng xuất hiện nứt Trung bình Trung bình Thấp Cao Khả năng bám dính khuôn Thấp Trung bình Cao Cao Chi phí khuôn Trung bình Cao Trung bình Thấp Chi phí gia công cắt gọt Thấp Trung bình Thấp Thấp Chi phí gia công tinh Trung bình Thấp Cao Thấp . 2.1. Hợp kim đúc áp lực 2.1.1. Lựa chọn hợp kim thích hợp + Các hợp kim được sử dụng để đúc áp lực thường được lựa chọn theo. thể mà ta chọn loại hợp kim thích hợp. 2.1.2. Một số hợp kim thường dùng trong công nghệ đúc áp lực + Kẽm – nhóm hợp kim dễ đúc nhất, có độ bền nén