Bài 1.7Tạo hình ban đầuChương 1 · Đúc

Đúc bán rắn (thixomolding và rheocasting)

Một hỗn hợp kim loại sệt nửa rắn được phun vào khuôn thép

Đúc bán rắn phun kim loại không hoàn toàn lỏng cũng không hoàn toàn rắn, mà là một hỗn hợp sệt gồm các hạt rắn nhỏ li ti trong chất lỏng. Hỗn hợp sệt đó chảy êm vào khuôn thép, ít kẹt khí và co ngót ít hơn, nên chi tiết ra đặc hơn đúc áp lực thông thường. Vỏ laptop và máy ảnh bằng magie và một số chi tiết ô tô bằng nhôm được làm theo cách này.

Đúc bán rắn · máy thixomolding và quy trình rheocastingHình trên cho thấy thixomolding, dải dưới là rheocasting; các số trong vòng tròn khớp với các bước bên dưới.

Cách hoạt động

Cấp phoi rắn. Thixomolding bắt đầu bằng các mảnh magie nhỏ, không phải kim loại nóng chảy. Chúng rơi từ phễu vào một ống gia nhiệt, dưới lớp khí argon để không bị cháy.
Nung và khuấy thành hỗn hợp sệt. Bộ gia nhiệt và trục vít quay làm nóng và cắt trượt các mảnh cho đến khi chúng chảy một phần, thường khoảng 5 đến 60 phần trăm còn rắn. Cắt trượt làm phần rắn vỡ thành các hạt tròn, nên hỗn hợp chảy như bột sệt đặc.
Gom một mẻ phun. Trục vít đưa hỗn hợp sệt tiến lên và một lượng đã định tập trung ở phía trước ống.
Phun. Trục vít lao tới như một pít-tông và đẩy hỗn hợp qua đầu phun vào khuôn thép kín. Vì nó đặc và một phần rắn, nó điền đầy êm ái thay vì bắn tung tóe.
Làm nguội và đẩy ra. Chi tiết đông đặc trong vài giây, khuôn mở và các chốt đẩy đẩy nó ra, như trong đúc áp lực.

Rheocasting đạt cùng trạng thái sệt từ phía ngược lại: nhôm lỏng được khuấy hoặc làm nguội cho đến khi một phần rắn lại, rồi đúc trong máy đúc áp lực. Thixocasting nung lại phôi thỏi nhôm rắn đến cùng trạng thái nhão đó.

Thông số chính

Vật liệu: Thixomolding: hợp kim magie. Rheocasting và thixocasting: chủ yếu là hợp kim nhôm
Chi tiết thường gặp: Vỏ laptop, máy ảnh và điện thoại, thân dụng cụ điện, giá đỡ ô tô, chi tiết lái, vỏ thiết bị viễn thông
Kích thước chi tiết: Từ vài gram đến vài kilôgam
Độ chính xác: Khoảng ±0,05 đến ±0,2 mm, tương tự đúc áp lực
Bề mặt hoàn thiện: Nhẵn: Ra (độ nhám trung bình) khoảng 1 đến 2 µm
Số lượng phù hợp: Hàng chục nghìn đến hàng triệu chi tiết
Chi phí khuôn dụng cụ và máy: Tương tự đúc áp lực: khuôn từ hàng chục nghìn USD, máy từ hàng trăm nghìn
Tốc độ: Khoảng 20 giây đến một hai phút cho mỗi lần phun

Ưu điểm và hạn chế

Ưu điểm

Ít lỗ rỗng nên chi tiết có thể nhiệt luyện và bền hơn đúc áp lực
Co ngót ít hơn nên dung sai chặt hơn và thành mỏng hơn
Nhiệt độ quy trình thấp hơn nên khuôn bền hơn
Thixomolding tránh phải xử lý một nồi magie nóng chảy

Hạn chế

Kiểm soát quy trình khó hơn: phần rắn phải luôn đúng mức
Ít nhà cung cấp và ít kinh nghiệm hơn so với đúc áp lực thông thường
Máy và nguyên liệu đặc biệt (phoi, phôi thỏi) đắt hơn
Chủ yếu giới hạn ở hợp kim magie và nhôm

Ứng dụng

Điện tửVỏ laptop, máy ảnh và điện thoại bằng magie
Ô tôGiá đỡ, khung vô lăng, chi tiết hệ thống treo và gối đỡ động cơ
Viễn thôngVỏ và tản nhiệt cho thiết bị vô tuyến
Dụng cụ và thể thaoVỏ dụng cụ điện, chi tiết xe đạp và bắn cung

Cách nhận biết

Thành rất mỏng, đều trên một vỏ kim loại nhẹ, thường là magie (cầm nhẹ hơn nhôm).
Bề mặt nhẵn, thường được sơn, với các vết chốt đẩy nhỏ như vật đúc áp lực.
Trên mặt cắt, gần như không có lỗ rỗng; dưới kính hiển vi, thấy các hạt tròn thay vì tinh thể hình cây.
Nhìn từ bên ngoài khó phân biệt với đúc áp lực: hãy kiểm tra dữ liệu của nhà sản xuất.

So sánh với

Đúc áp lực1.4phun kim loại hoàn toàn lỏng; rẻ hơn và phổ biến hơn, nhưng xốp hơn.Ép phun2.1máy thixomolding hoạt động khá giống máy ép phun nhựa, với trục vít và ống gia nhiệt.Ép phun kim loại (MIM)9.2cũng phun qua trục vít, nhưng là hỗn hợp bột kim loại và chất kết dính mà sau đó được thiêu kết.

Xem video

North American Die Casting Association · Tổng quan ngành về các quy trình bán rắn, kèm sơ đồ

The Limiting Factor · Một bài giải thích dài về thixomolding và vì sao magie phù hợp với nó

Daseon Industry Group Ltd. · Một máy thixomolding đang vận hành

Comptech AB · Một cụm rheocasting sản xuất chi tiết nhôm

Xem ảnh thật

Wikipedia: Semi-solid metal casting — thixocasting, rheocasting và thixomolding được giải thích; chỉ có văn bản, nên hãy dùng tìm kiếm bên dưới để xem hình ảnh
Tìm ảnh trên Wikimedia Commons