Quy trình, phương thức sản xuất, thiết kế và một số điểm lưu ý trong đúc trọng lực (Gravity die casting)

Thông tin sản phẩm

I. Quy trình đúc trọng lực

Vật liệu nóng chảy được từ từ đổ vào khuôn, chỉ sử dụng trọng lực, sau đó giữ khuôn đến khi kim loại đông đặc hoàn toàn.

Khuôn và lõi (nếu có) được phun với 1 lớp phủ khuôn. Khuôn được làm nóng bằng khí đốt và dầu được phun lên.
Các thành phần khuôn được lắp ráp và kẹp lại, sau đó kim loại lỏng được rót qua lỗ rót vào kênh dẫn.
Khuôn mở ra và vật đúc được lấy ra, xử lý nhiệt nếu cần thiết. Khuôn được làm mát bởi khí hoặc nước (khi cần thiết) và dầu khuôn được áp dụng trước khi khuôn lắp lại.

II. Sản xuất với đúc trọng lực

Năng suất phụ thuộc vào thiết kế của hệ thống kênh dẫn, cổng phun, nhưng thường là 40-60%.
Khuôn lớn được sử dụng chủ yếu cho hợp kim nhôm và magiê, thường được lắp ráp và tháo khuôn bằng tay. Khuôn nhỏ, đặc biệt là đối với đúc kim loại màu, được tự động tháo khuôn. Thiết kế khuôn và áp suất kẹp là như vậy có rất ít hoặc không có biến dạng nhiệt.
Sản phẩm đúc lớn thường được đổ bằng tay, nhưng có xu hướng với đúc kim loại màu nhỏ hơn để sử dụng đổ hoàn toàn tự động, nơi cả gầu và khuôn đều nghiêng và kiểm soát trong suốt quá trình đổ, để giảm thiểu dòng rối.
Quy trình được sử dụng cho các hoạt động sản xuất từ trung bình đến lớn, tùy thuộc vào trọng lượng sản phẩm, thiết kế và vật liệu. Thích hợp cho tối thiểu 500 vật đúc, mặc dù với các vật đúc phức tạp lớn có thể khả thi cho số lượng nhỏ hơn nhiều.
Tỷ lệ sản xuất thay đổi đáng kể theo kích thước, thiết kế và vật liệu được sử dụng. Tỷ lệ điển hình cho sản phẩm đầu xi lanh nhôm là 5 phút/ 1 sản phẩm. Hầu hết các vật đúc kim loại màu là nhỏ và đơn giản, và tỷ lệ sản xuất cao đạt được bằng cách sử dụng băng chuyền và tự động hóa.
Nhu cầu năng lượng bằng khoảng một nửa so với đúc cát thông thường. Đúc khuôn kim loại đã được chứng minh là rẻ hơn 15-20% so với đúc cát tương đương.
Các sản phẩm điển hình bao gồm đầu xi lanh, may ơ bánh xe và piston, trục khuỷu, bộ phận phanh đĩa và các thành phần thủy lực cho ngành công nghiệp ô tô.

III. Vật liệu sử dụng trong đúc trọng lực

Chủ yếu là hợp kim nhôm, nhưng cũng có hợp kim của đồng, magiê và kẽm, thép và gang. Chỉ thích hợp cho hợp kim chất lỏng do tỷ lệ đóng rắn cao trong khuôn.
Tính chất vật lý và cơ học tốt hơn so với các đúc cát tương đương, và các khuyết tật liên quan đến đúc cát được loại bỏ.
Kim loại đi vào khuôn chậm hơn so với đúc áp lực, do đó có ít dòng rối hơn, dẫn đến chất lượng vật đúc tốt hơn, đặc hơn.
Gang xám hoặc dẻo là vật liệu khuôn phổ biến nhất, mặc dù khuôn cũng được làm từ thép carbon và hợp kim thấp, than chì và đồng-2% beryllium.
Lớp phủ khuôn và khối làm mát được sử dụng để kiểm soát sự đông đặc và lượng độ xốp co rút. Lớp phủ khuôn được áp dụng bằng cách phun hoặc nhúng, ngăn kim loại dính vào khuôn, cách nhiệt, bôi trơn, cho phép thoát khí đầy đủ và bền.
Với hợp kim nhôm sạch, biến tính và tinh chế dạng hạt, quá trình làm nguội và già hóa (CQA) đã được chứng minh là mang lại những cải tiến về cả độ bền và độ dẻo so với sản phẩm được đúc hoặc nhiệt luyện. CQA bao gồm làm nguội sản phẩm trực tiếp từ khuôn, sau đó là quá trình già hóa.

IV. Thiết kế khuôn trọng lực và một số lưu ý

Độ chính xác và hoàn thiện bề mặt phụ thuộc vào vật liệu và thiết kế, nhưng bị giới hạn bởi sự biến dạng nhiệt của khuôn và lớp phủ khuôn.
Độ chính xác ít hơn so với đúc áp suất; thường ±0,1–0,2 mm. Hoàn thiện bề mặt tốt hơn so với đúc cát, nhưng không tốt như đối với đúc áp lực; thường là 1,6–3,2 μm Ra.
Quy trình phù hợp nhất với các vật đúc đơn giản nhỏ với độ dày tường đồng đều, không có undercuts và không có lõi phức tạp.
Lõi chèn kim loại có thể được bao gồm trong khuôn, nhưng nên có một bề mặt khía, để cung cấp liên kết cơ học cần thiết giữa vật đúc và lõi chèn.
Độ dày khuôn đồng đều (25–60 mm) là cần thiết để tạo ra sự đông đặc ổn định, và đạt được bằng cách thiết kế một cách phù hợp với khoang lòng khuôn
Thiết kế của hệ thống cổng phun (có thể là bên dưới, bên cạnh hoặc trên) là rất quan trọng, vì nó ảnh hưởng đến dòng rối và tỷ lệ sử dụng vật liệu
Kích thước khuôn phải đủ lớn để chứa cổng và đậu ngót, đòi hỏi một đầu 75-200 mm. Trọng lượng thành phần khác nhau tùy theo vật liệu và thiết kế, nhưng đối với đúc kim loại màu thường là 4-6 kg với tối đa 200 kg.
Khuôn không nên quá cứng, không thì cong vênh sẽ xảy ra do sự chênh lệch nhiệt giữa bề mặt bên trong và bên ngoài. Cơ chế kẹp nên ngăn ngừa sự cong vênh nhiệt này, nhưng điều này rất khó nếu khuôn quá cứng.