Bài 1.3Tạo hình ban đầuChương 1 · Đúc

Đúc khuôn kim loại

Kim loại rót bằng trọng lực vào khuôn thép tái sử dụng

Đúc khuôn kim loại rót kim loại nóng chảy, thường bằng trọng lực, vào khuôn làm bằng thép hoặc gang được mở ra và dùng lại hàng nghìn lần. Piston ô tô và nhiều mâm xe và nắp xi lanh bằng nhôm được làm như vậy. Nó nằm giữa đúc cát và đúc áp lực: chi tiết tốt hơn cát, khuôn rẻ hơn nhiều so với đúc áp lực.

Ảnh: U.S. National Archives, Public domain, qua Wikimedia Commons

Đúc khuôn kim loại · phủ, rót, mởĐọc ba hình từ trái sang phải; các số trong vòng tròn khớp với các bước bên dưới.

Cách hoạt động

Phủ và nung nóng sơ bộ khuôn. Hai nửa thép được phun lớp gốm mỏng, bảo vệ chúng và làm chậm nguội. Chúng được giữ nóng, thường khoảng 200 đến 400 °C, để kim loại không đông quá sớm.
Đặt lõi và đóng khuôn. Lõi (chi tiết cài tạo lỗ và khoang rỗng) được đưa vào. Chúng có thể bằng thép, rút ra sau mỗi chu kỳ, hoặc bằng cát, đập bỏ sau. Hai nửa kẹp vào nhau dọc đường phân khuôn.
Rót. Kim loại nóng chảy, thường là nhôm, được rót từ thùng rót vào đậu rót. Trọng lực lấp đầy lòng khuôn; một số máy nghiêng khuôn để rót nhẹ nhàng, và máy áp suất thấp đẩy kim loại lên từ dưới.
Để nguội trong khuôn. Thép hút nhiệt nhanh, nên kim loại đông trong khoảng một phút hoặc vài phút. Nguội nhanh cho hạt mịn (tinh thể nhỏ) và kim loại bền hơn đúc cát.
Mở và lấy vật đúc ra. Hai nửa mở ra, lõi được rút, và vật đúc được nhấc ra. Đậu rót bị cắt bỏ, và khuôn sẵn sàng cho chu kỳ tiếp theo.

Thông số chính

Vật liệu: Chủ yếu là hợp kim nhôm và magiê, cũng có hợp kim đồng (đồng thau, đồng thanh) và một ít gang
Chi tiết thường gặp: Piston, mâm xe nhôm, nắp xi lanh, vỏ bánh răng và bơm, kẹp phanh, đồ nấu ăn
Kích thước chi tiết: Thường từ khoảng 100 g đến khoảng 50 kg
Độ chính xác: Khoảng ±0,3 đến ±0,5 mm trên chi tiết 100 mm
Bề mặt hoàn thiện: Khá nhẵn: Ra (độ nhám trung bình) khoảng 2,5 đến 6 µm
Số lượng phù hợp: Sản lượng trung bình đến cao: vài nghìn đến hàng trăm nghìn chi tiết mỗi năm
Chi phí khuôn dụng cụ và máy: Khuôn thép tốn khoảng mười nghìn đến một trăm nghìn đô la trở lên
Tốc độ: Vài phút mỗi chi tiết mỗi khuôn; nhiều khuôn thường chạy song song

Ưu điểm và hạn chế

Ưu điểm

Độ chính xác tốt hơn và bề mặt nhẵn hơn đúc cát
Nguội nhanh cho hạt mịn và độ bền tốt
Ít lỗ khí, nên chi tiết có thể nhiệt luyện và hàn
Khuôn dùng được hàng nghìn đến hơn một trăm nghìn chi tiết

Hạn chế

Khuôn đắt, nên lô nhỏ không có lời
Chủ yếu giới hạn ở hợp kim nhôm, magiê và đồng; thép quá nóng cho khuôn
Hình dạng phải ra khỏi khuôn cứng, nên phần khuất cần lõi
Chậm hơn đúc áp lực, và thành phải dày hơn, tối thiểu khoảng 3 đến 4 mm

Ứng dụng

Ô tôPiston, nắp xi lanh, mâm xe, kẹp phanh, chi tiết hệ thống treo
Hàng không vũ trụ và quốc phòngVỏ hộp và giá đỡ bằng hợp kim nhôm
Máy mócThân bơm, vỏ bánh răng, chi tiết thủy lực
Ống nướcThân van và phụ kiện bằng đồng thau và đồng thanh
Đồ gia dụngĐồ nấu ăn nhôm đúc, chi tiết đèn và đồ nội thất

Cách nhận biết

Bề mặt khá nhẵn, hơi mờ: mịn hơn nhiều so với đúc cát, thô hơn một chút so với đúc áp lực.
Một đường phân khuôn thẳng, sạch nơi hai nửa thép gặp nhau.
Thành dày hơn chi tiết đúc áp lực, thường 4 mm trở lên.
Gốc đậu rót đã cắt bỏ, thường ở phần dày của chi tiết.