Khái quát công nghệ đúc

ðúc
( Casting & Molding )

I.

ðúc áp lực ( casting )
1. Khái quát về phương pháp ñúc
2. ðịnh nghĩa và lịch sử của phương pháp ñúc
2.1
2.2

Khái quát v công ño n s d ng phư
ng pháp ñúc
Máy ñúc
ð c trưng c a v t ñúc

3. Hợp kim Nhôm sử dụng trong phương pháp ñúc
3.1
3.2

II.

Phân lo i và thành ph n hóa h c c a h p kim nhôm s
d ng trong phư
ng pháp ñúc
Các tính ch t và các ñ c trưng c a h p kim nhôm s
d ng trong phư
ng pháp ñúc

ðúc ( molding )
1. Khái lược về gia công ñúc
1.1
1.2

Nguyên lý gia công ñúc
Các phư
ng pháp ñúc

2. Khuôn ñúc
2.1 Thi t k s n ph m và khuôn ñúc
3. Chất lượng của vật ñúc
3.1
3.2
3.3
3.4

I.

ð chính xác kích thư c c a s n ph m ñúc
Tính ch t c
h c c a s n ph m ñúc
X lý gia nhi t và hút m cho s n ph m ñúc
Ph ph m ñúc

ðúc áp lực ( casting )

1. Khái quát về phương pháp ñúc : ðúc là phương pháp tạo ra
sản phẩm bằng cách rót vật liệu nóng chảy vào khuôn ñúc. Theo
sơ ñồ 1.1 thì phương pháp ñúc ñược chia thành các loại ñúc
chính sau : ðúc khuôn cát, ñúc khuôn kim loại ( khuôn vĩnh cửu ),
ñúc chính xác và ñúc ñặc biệt.


• Trong phương pháp ñúc khuôn cát lại ñược chia ra làm 5
loại : ñúc khuôn tươi, ñúc khuôn vỏ cứng, ñúc khuôn hộp
nguội, ñúc khuôn hộp nóng, ñúc khuôn gas. Khuôn tươi là

khuôn ñược làm cứng bằng cách thêm chất kết dính và chất
phụ gia. Khuôn vỏ cứng là nung nóng hỗn hợp chất dẻo nhiệt
và cát. Khuôn hộp nguội là khuôn ñúc ñược làm bằng cách
trộn chất kết dính và chất làm cứng vào cát và ñược làm cứng
bằng cách cho thổi khí amin.
+) Trong những phương pháp ñúc ñặc biệt sử dụng khuôn
cát thì có cosworth, ñúc khuôn mẫu chảy, ñúc theo phương
pháp V ( hóa hơi ), ñúc hút chân không. Cosworth là phương
pháp ñúc áp lực thấp sử dụng khuôn cát, phương pháp này
sử dụng bơm ñiện tử ñể cấp kim loại nóng chảy. Phương
pháp ñúc khuôn mẫu nóng chảy là phương pháp ñúc sử dụng
nhựa bọt polystion xốp cho vào khuôn rồi ñổ cát xung quanh
và ñốt cháy nhựa…
+ ) Phương pháp ñúc chính xác thì có ñúc chính xác bằng
mẫu chảy ( mẫu sáp ) và ñúc chính xác bằng mẫu vĩnh cửu
( mẫu thạch cao ). Bằng phương pháp này chúng ta có thể tạo
ra những sản phẩm có ñộ chính xác cao mà không cần sử
dụng khuôn kim loại. Phương pháp ñúc chính xác bằng mẫu
chảy là phương pháp ñúc bằng cách phủ các hạt chịu lửa lên
mẫu sáp và sau khi loại bỏ sáp sẽ ñổ kim loại vào khuôn chịu
lửa và ñây cũng chính là phương pháp tạo ra tuabin. Phương
pháp ñúc chính xác bằng mẫu vĩnh cửu là phương pháp sử
dụng thạch cao làm vật liệu chính của khuôn ñúc.
• Trong phương pháp ñúc khuôn vĩnh cửu có thể chia làm 2 loại
là phương pháp ñúc trọng lực và phương pháp ñúc áp lực.
ðúc trọng lực là phương pháp cho kim loại vào khuôn mà
không cần có thêm áp lực. Thông thường, ñúc trọng lực vẫn
ñược gọi là phương pháp ñúc kim loại. Trong phương pháp
ñúc áp lực có ñúc áp lực thấp, ñúc áp lực ( xiết, ép ) và thích

hợp ñể tạo ra những sản phẩm của hợp kim nhẹ với số lượng
lớn.
• Trong phương pháp ñúc ñặc biệt thì có ñúc li tâm, ñúc dập
lỏng. Từ ñiểm sử dụng khuôn thì cả 2 ñều là một phần củ ñúc
kim loại nhưng nó ñược phân biệt theo ñặc trưng trong kĩ
thuật ñúc. ðúc li tâm là phương pháp ñúc sử dụng lực li tâm
và thích hợp cho sản xuất ống gang hoặc sleeve. ðúc dập
lỏng là phương pháp ñúc dử dụng kim loại ở trạng thái nửa
lỏng nửa ñặc và kĩ thuật này ñang thu hút sự quan tâm ngày
càng nhiều trong những năm gần ñây.
Mỗi phương pháp trên ñây ñều có những ñặc trưng riêng và việc
lựa chọn một phương pháp sao cho phù hợp cần dựa trên việc
xem xét tổng thể về kích thước, chất liệu, hình dáng, chất lượng,
ñộ chính xác, số lượng, ñộ chính xác, thời hạn giao hàng và giá
cả sản phẩm.


2. ðúc áp lực ( die casting )
• ðịnh nghĩa : Theo ñịnh nghĩa ñược quy ñịnh bởi hiệp hội ñúc
Nhật Bản năm 1964 thì ñúc áp lực là phương pháp ñúc sản xuất
ra số lượng lớn những sản phẩm có ñộ chính xác cao trong một
thời gian ngắn bằng cách ép hợp kim nóng chảy ở nhiệt ñộ cao
vào khuôn kim loại. Nói cách khác ñây là phương pháp tạo ra
sản phẩm ñúc khi hợp kim kim loại ñược bơm liên tục vào khuôn
ở áp lực cao. Khuôn ñúc có ñộ chính xác cao và lắp trên một
máy ñúc, trong ñó có thiết bị ñể mở và ñóng khuôn với mục ñích
ñưa kim loại nóng chảy vào ñúc. Ngoài ra, sản phẩm ñúc thu
ñược bằng phương pháp die casting cũng ñược gọi là die
casting, do ñó không có sự phân biệt rõ ràng giữa phương pháp

ñúc và sản phẩm ñúc. ðể phân biệt, người ta gọi phương pháp
chế tạo là phương pháp die casting còn vật ñúc ñược tạo ra gọi
là sản phẩm die casting. Ở mỹ, phương pháp chế tạo ñược gọi
là die casting còn sản phẩm thì ñược gọi là die castings. Ở Anh,


nó ñược gọi là pressure die casting ñể phân biệt với ñúc vĩnh
cửu, tại ðức nó ñược gọi là Spritzguss nhưng những năm gần
ñây thì ñược gọi là Druckguss.
• Lịch sử của phương pháp die casting :
Niên biểu của sản phẩm ñúc và phương pháp ñúc die
casting ñược thể hiện ở bảng 2.1. Mặc dù, vẫn chưa làm sáng tỏ
ñược nguồn gốc của phương pháp ñúc nhưng nó ñược cho là
phát minh bởi Bruce tại Mĩ năm 1838. Việc hoàn thành máy
pittong ( ñập ) giống như máy ñúc của Doehler năm 1905 ñược
coi là một thành công thương mại. Phương pháp ñúc ñược công
nghiệp hóa ở Nhật Bản vào năm 1917 và hợp kim nhôm ñược
sử dụng rộng rãi ñể ñúc. Từ sau chiến tranh thế giới thứ 2, sản
xuất bằng phương pháp ñúc ñã phát triển rất nhanh chóng và
rộng rãi ở Nhật Bản và hợp kim kẽm chính thức bắt ñầu từ
khoảng năm 25 Chiêu Hòa ( 1951 ). Nhu cầu lớn ñến từ các lĩnh
vực như máy ảnh, thiết bị gia dụng từ 1950 – 1955 và ô tô từ
khoảng năm 1965. Những thay ñổi về số lượng sản xuất trong
những năm qua ñược thể hiện trong hình 2.2. Các ứng dụng của


hợp kim nhôm và hợp kim kẽm ñược thể hiện ở hình 2.3

2.1 Khái quát v công ño n s d ng phư
ng pháp ñúc
Quá trình ñúc ñược hình thành từ
3 yếu tố : nguyên vật liệu ( hợp kim ),
máy ñúc và khuôn. Phương pháp cho
hợp kim nóng chảy vào khuôn ở nhiệt
ñộ cao ñược cho là lộ trình ngắn nhất
ñể nguyên liệu chuyển thành sản phẩm.
Trong máy ñúc có 2 loại khuôn : khuôn
cố ñịnh và khuôn có thể dịch chuyển
ñược, dung dịch nóng chảy khi bị nén
sẽ nhanh chóng ñông cứng lại và
khuôn di chuyển sẽ mở ñể ñẩy sản phẩm ra. Chúng ta có thể sản
xuất với số lượng lớn những sản phẩm có hình dạng phức tạp và
có ñủ 4 yếu tố : kích thước chính xác, hoàn thiện chính xác, bề mặt
ñẹp, cường ñộ ưu việt. Những giá trị này ñược ñánh giá rất cao và


chiếm một vị trí quan trọng trong các nghành công nghiệp chế biến
kim loại.
Máy ñúc
Máy ñúc bao gồm có phần giá ñỡ ñể ñóng mở khuôn cố ñịnh và
khuôn di chuyển, có phần xilanh bơm phun ñể dẫn vật liệu nóng
chảy vào trong, có phần ñẩy ra ñể ñưa sản phẩm ra ngoài. Tùy theo
cấu trúc của buồng áp lực phun thì máy ñúc ñược phân thành 2 loại
sau ñây:
(1) Máy ñúc buồng nóng : Cấu tạo và cơ chế của máy ñúc buồng
nóng ñược thể hiện ở hình 3.2. ðây là loại máy có buồng áp lực
chìm trong dung dịch nóng chảy và ñược hâm nóng bởi chính
dung dịch ñó. ðặc trưng của máy ñúc buồng nóng là mỗi chu kì
nó không cần phải ñổ ñầy lại vào buồng áp lực nên tốc ñộ sản

xuất nhanh hơn. Loại này thường chủ yếu sử dụng cho những
hợp kim có ñiểm nóng chảy thấp nhưng gần ñây nó ñã ñược sử
dụng thành công với các hợp kim magiê và cách sử dụng thực tế
của phương pháp này với hợp kim nhôm ñang ñược xem xét.
• Ứng dụng những hợp kim chủ yếu : Hợp kim kẽm, hợp kim
magiê, hợp kim chì, họp kim thiếc
• ðộ lớn của máy ( Lực siết khuôn ) : 5~1.250 tấn


(2) Máy ñúc buồng lạnh : Cấu tạo và cơ chế hoạt ñộng của máy ñúc
buồng lạnh ñược mô tả ở hình 3.3. Buồng áp lực không chìm
trong dung dịch, mỗi chu kì dung dịch ñược rót vào buồng áp lực
bằng máy cấp tự ñộng hoặc bằng tay khi có lò giữ nhiệt. Vì lý do
này, các chu kì của máy ñúc buồng lạnh sẽ dài hơn so với máy
ñúc buồng nóng nhưng ñặc trưng của nó là có thể phù hợp với
những hợp kim có ñiểm nóng chảy cao.
• Ứng dụng chủ yếu : Hợp kim nhôm, hợp kim magiê, hợp kim
ñồng
• ðộ lớn của máy ( lực siết khuôn ) : 35~4000 tấn


2.2

ð c trưng c a s n ph m ñúc áp l c

Sản phẩm ñúc áp lực ñược tạo ra bởi một phương pháp khác
với phương pháp ñúc cát hay ñúc khuôn kim loại và nó cũng có rất
nhiều ñặc trưng như sau
2.2.1 Kích thước chính xác
So với các sản phẩm ñúc khác thì kích thước chính xác của sản phẩm

ñúc áp lực cao hơn và nhẵn hơn. Vì vậy những lĩnh vực ứng dụng ñúc
áp lực ngày càng ñược mở rộng. Hình 2.4 ñã thể hiện dung sai thông
thường của JIS B0407 và JIS B0409. Từ bảng này chúng ta có thể
thấy rằng ñộ chính xác của ñúc áp lực là rất cao. Dung sai cho phép
của chiều dài kích thước quy ñịnh bởi hiệp hội ñúc áp lực Nhật Bản
ñược thể hiện ở bảng 2.1 và bảng 2.2 thể hiện thêm dung sai kích


thước cho phép của kích
thước hướng vuông góc với
mặt phân khuôn và phần
khuôn di chuyển. Dung sai
chiều dài là dung sai kích
thước chỉ phụ thuộc vào
khuôn. Khi thiết kế người ta
quy ñịnh những phần quan
trọng của sản phẩm ñúc có
ñộ chính xác cao còn những
phần không quan trọng thì có
ñộ chính xác thấp hơn ñể
không gây lãng phí cho cả người sản xuất và tiêu dùng. Bảng 2.2 là
bảng thể hiện dung sai cho phép bổ sung vào giá trị dung sai chiều
dài , nguyên nhân là do ñộ chính xác của vật ñúc sẽ xấu ñi khi khuôn
hoặc lõi di chuyển.


2.2.2 Bề mặt ñúc
Bề mặt vật ñúc áp lực
nhẵn và ñẹp. Thông thường ñộ
nhám bề mặt là dưới 12S. Bảng

2.5 là bảng so sánh với các sản
phẩm ñúc khác. Tuy nhiên cũng
có nhiều trường hợp bề mặt ñúc
cũng không ñược hoàn hảo, một
số bộ phận vẫn còn tồn tại việc
không liền khối hay dòng chảy.
Những sản phẩm ñúc bằng khuôn lớn thì cũng có khi phát sinh ñộ
nhám là 17S hoặc 25S. Hơn nữa, khi ñúc với số lượng lớn sẽ gây ra
vết nứt ở khuôn và làm bề cho bề mặt vật ñúc bị xấu ñi. ðối với hợp
kim nhôm, thông thường vết nứt sẽ xảy ra khi làm vài nghìn sản phẩm.
ðể giảm ñược các khuyết ñiểm này cần phải thực hiện cẩn thận việc
ñịnh kì ñánh bóng khuôn. Tuy nhiên, việc phát sinh những khuyết ñiểm


cũng khác nhau tùy thuộc vào ñiều kiện ñúc, loại vật liệu, loại hợp kim
sử dụng ñúc.
2.2.3 ðộ dày thành
Bằng phương pháp ñúc áp lực ta có thể tạo ra những sản phẩm
ñúc có ñộ dày mỏng và góc sắc. Do ñó có thể giảm ñược trọng lượng
của vật ñúc và ñòi hỏi chi phí thấp hơn so với phương pháp ñúc cát.
ðối với phương pháp ñúc cát và ñúc khuôn kim loại thì 2~4mm ñã
ñược coi là thành mỏng nhưng khi ñúc áp lực thì ñó là bình thường và
ñộ dày >5mm là rất hiếm. Thông thường khi ñộ dày lớn thì dễ bị rỗ,
xốp nên trong trường hợp cần thiết ñòi hỏi phải có cường ñộ thì việc
sử dụng Vib ( gân ) ñể làm cho ñộ dày mỏng. Ngoài ra, nếu ñộ dày
quá mỏng thì việc lưu thông dung dịch cũng rất khó khăn.
2.2.4 Cấu tạo và cường ñộ của ñúc áp lực
Vì phương pháp ñúc áp lực có tốc ñộ làm mát lớn và bị ñông lại
ở áp lực cao nên kích thước hạt tinh thể là rất nhỏ. Thông thường việc
kết ñông của sản phẩm ñúc cát ñược thể hiện ở bảng 2.6, quá trình

kết ñông sẽ tạo ra khu các hạt tinh thể như lớp làm lạnh, tinh thể lăng
trụ hay tinh thể dạng hạt. ðúc áp lực ñược phun bơm vào bằng tốc ñộ
cao và có cấu trúc mịn hơn các sản phẩm ñúc khác nên rất khó phân
biệt phần bên trong với phần bên ngoài cấu trúc vi mô. Tuy nhiên, nếu
quan sát bằng kính hiển vi ta có thể thấy lớp làm lạnh có ñộ sâu từ bề
mặt khoảng 0.05~0.3mm.


Thông thường ñộ lớn hạt tinh thể của vật ñúc khuôn cát khoảng 1mm,
khuôn kim loại 0.5~1.25m, vật ñúc áp lực 0.01~0.1mm. ðộ mịn của
hạt tinh thể có thể cải thiện cường ñộ, cùng là một hợp kim nhưng sản
phẩm ñúc không có quá trình xúc tiến sẽ có cường ñộ cao nhất. Tuy
nhiên, cường ñộ chịu ảnh hưởng rất nhiều bởi những ñiều kiện dưới
ñây, do dó những ảnh hưởng của nó cần ñược nghiên cứu kĩ lưỡng
trong giai ñoạn thiết kế.
2.2.5 Tự do trong thiết kế
Phương pháp ñúc áp lực có ñộ chính xác cao, ñộ phân bố ít, sản
phẩm ñúc hoàn thành lại rất ñẹp. Hơn nữa, chúng ta có thể sản xuất
một số lượng sản phẩm lớn có ñộ dày mỏng, cường ñộ lớn và hình
dạng phức tạp nên có thể dễ dàng ñáp ứng ñược những nhu cầu chặt
chẽ của người thiết kế.
2.2.6 Tiện rãnh
Bằng phương pháp ñúc áp lực chúng ta có thể dễ dàng sản xuất
một số lượng lớn vật ñúc có hình dạng yêu cầu phức tạp, nhưng vì
khuôn ñúc làm bằng thép nên không thể sản xuất ñược những vật ñúc
yêu cầu tiện rãnh với chi phí rẻ. Thật vậy, có rất nhiều trường hợp mà
chúng ta hoàn toàn không thể làm ñược nên thông thường người ta


mong muốn thiết kế những sản phẩm có hình dạng không phải tiện

rãnh.
2.2.7 Tính kiện toàn bên trong, tính kín khí và chịu áp lực
Sản phẩm ñúc áp lực có cấu trúc tốt và cường ñộ cao. Tuy nhiên,
không khí ở trong khuôn và khí ñốt từ các chất bôi trơn khó có thể
thoát ra hoàn toàn mà vẫn có thể ở lại nơi có các vết rỗ của vật ñúc.
Ngoài ra, thành dày do việc co lại của dung dịch khi ñông dễ làm phát
sinh những lỗ hổng. Ở công ty chúng ta, những người ñi trước ñã sử
dụng phương pháp ñúc hút chân không và sau ñó phát triển lên sử
dụng phương pháp ñúc ép khuôn ñể khắc phục những vấn ñề như ñã
vừa nêu, nhưng ñứng ở lập trường của người thiết kế vật ñúc, người
ta tránh việc tạo ra những bộ phận dày hoặc thay ñổi ñột ngột diện tích
mặt cắt.
Chú ý :
• Phương pháp ñúc hút chân không : Là phương pháp ñúc áp lực
ñề phòng phát sinh những lỗ rỗ bằng cách sau khi hút chân
không trong khuôn thì sẽ ép dung dịch nhôm ở tốc ñộ và áp lực
cao.
• Phương pháp ñúc ép khuôn : Là phương pháp ñúc áp lực phòng
chống phát sinh những lỗ hổng co lại bằng cách sau khi dung
dịch nhôm cho vào khuôn ở tốc ñộ và áp lực cao thì sẽ gia áp
trực tiếp vào sản phẩm.
2.2.8 Kim loại ñúc
Nhúng linh kiện làm bằng chất liệu khác vào một phần sản phẩm
ñúc áp lực có thể mang lại tính chất vật lý và tính chất cơ học không
thể có ñược nếu chỉ sử dụng các hợp kim ñúc. Thông thường, người
ta thường sử dụng sắt thép hoặc ñồng nhưng tùy theo việc sử dụng
các kim loại ñúc mà người thiết kế có thể mở rộng ñược phạm vi sử
dụng cho sản phẩm ñúc áp lực.

2.2.9 Tiết kiệm chi phí gia công cắt gọt
Sản phẩm ñúc áp lực có ñộ chính xác cao nên có thể giảm ñược
các bộ phận gia công, hơn nữa ñộ phân bố nhỏ nên jig gia công cũng
có thể ñược ñơn giản hóa. Do ñó khi sử dụng phương pháp ñúc áp lực
chúng ta có thể giảm ñược khá nhiều số nhân công. Cũng có những ví
dụ cho thấy vật ñúc sử dụng phương pháp ñúc áp lực có thể giảm
ñược 90% nhân công so với vật ñúc khuôn cát, và hình 2.8 ñã chỉ ra
một vài ví dụ.
2.2.10

Tính kinh tế của vật ñúc áp lực

Mặc dù, phương pháp ñúc áp lực có năng suất cao và rất kinh tế
cho sản xuất ñại trà nhưng do chi phí của khuôn cao nên nó không có
hiệu quả về măt kinh tế cho việc sản xuất với số lượng nhỏ. Khi sản
xuất khối lượng nhiều thì chi phí khuôn chia cho mỗi sản phẩm ñúc là
rất nhỏ nên hiệu quả kinh tế cao. Hình 2.9 ñã thể hiện một vài ví dụ so
sánh về hiệu quả kinh tế với vật ñúc khuôn cát.

3. Hợp kim nhôm sử dụng trong phương pháp ñúc


3.1 Phân lo i và thành ph n hóa h c c a h p kim nhôm s
phư
ng pháp ñúc

d ng trong

Phân loại và thành phần hóa học của hợp kim nhôm ñược chỉ ra ở
bảng 3.1. Bảng này ñược dựa trên các loại và thành phần hóa học
ñược hiển thị trong JIS H 5302 cho việc ñúc hợp kim nhôm_ ñây là

bảng phân loại hợp kim ứng dụng nói chung và các ứng dụng ñặc biệt
của hiệp hội ñúc Nhật Bản_ Các hợp kim ứng dụng nói chung ñược sử
dụng rất rộng rãi và là hợp kim có thể sản xuất với chi phí kinh tế thấp.
Hợp kim cho các ứng dụng ñặc biệt ñược sử dụng cho các mục ñích
cụ thể và ñặc biệt, và chi phí sản xuất tương ñối cao.
Bảng 3.1 Phân loại và thành phần hóa học của hợp kim nhôm dùng trong
ñúc áp lực


Từ thành phần hóa học của những hợp kim ñúc áp lực ta có thể thấy
rằng các hợp kim ñúc áp lực chủ yếu là hợp kim nhôm nhưng những
hợp kim dùng cho những ứng dụng thông thường thường có hàm
lượng silicon cao. ADC1 là hợp kim của Al-Si, ADC10, ADC12 là hợp
kim của Al-Si-Cu. ADC5, ADC6 là hợp kim của Al-Mg, ADC3 là hợp
kim của Al-Si-Mg. Trong thực tế thì hợp kim Al-Si-Cu ñược sử dụng
nhiều nhất trong ñúc áp lực và ở trong bảng 3.2 người ta ñã tóm tắt
ảnh hưởng của mỗi thành phần trong hợp kim.
Bảng 3.2 Ảnh hưởng của các nguyên tố trong hợp kim nhôm sử dụng trong
ñúc áp lực

Nguyên tố
Si

Cu

Mg

Fe

Ưu ñiểm

Cải thiện ñược tính lưu
ñộng và tính ñúc.
Giảm tỷ lệ co
Nâng cao tính chất cơ học.
Tính cắt gọt và tính mài tốt.
Tăng cường ñộ chịu nhiệt
cao
Cải thiện ñược tính chất lớp
màng phủ cực dương.
Nâng cao ñược cường ñộ
bền và chịu ăn mòn
Chống bám dính vào khuôn
( cần 0.8~1.0% )

Nhược ñiểm
Giảm giãn.
Tính cắt gọt không tốt
Tính chịu ăn mòn thấp

Tăng tính giòn khi nhiệt ñộ
cao, tính ñúc không tốt

Giảm tính dai.
Là nguyên nhân của việc
cứng tại chỗ ( quy cách là
ñến 1.3% )

3.2 Các tính ch t và ñ c trưng c a h p kim nhôm s d ng trong phư
ng
pháp ñúc áp l c : Tính chất cơ học và tính chất vật lý của hợp kim nhôm

sử dụng cho phương pháp ñúc áp lực ñược thể hiện ở bảng
Bảng 3.3 Tính chất cơ học và tính chất vật lý của hợp kim nhôm dùng trong
phương pháp ñúc áp lực


Hợp kim ñúc thông thường
Hợp kim ñúc ñặc biệt
Kí hiệu JIS
ADC1
ADC10
ADC12
ADC3
ADC5
Cường ñộ kéo
240
296 (324) 296 (331) 295 (317) 283 (310)
căng (Mpa)
(289)
ðiểm tới hạn (Mpa)
145
173
186
173
186
( thay ñổi 0.2 % )
Kéo giãn (%)
1.8
2.0
2.0
3.0

7.5
Cường
ñộ
cắt
173
193
193
186
193
(Mpa)
Cường ñộ chịu mỏi
131
131
131
131
159
(Mpa)
Tỷ trọng
2.65
2.71
2.70
2.63
2.57
ðiểm nóng chảy
580
590
580
600
620
(0C)

Tỷ lệ truyền dẫn
0.29
0.23
0.23
0.27
0.23
nhiệt (CGS)
Hệ số giãn nở nhiệt
21.4
21.8
21.0
22.0
25.0
(×10-edeg-1)
0
( 20~200 C )
Tỷ lệ dẫn nhiệt
31
23
23
29
24
( Tiêu chuẩn liên
quan ñến ñồng % )
Tính
Tính chất Tính chất Tình chịu Tính chịu
chịu ăn cơ học và cơ học và áp lực tốt ăn mòn
ðặc trưng
mòn và tính cắt tính ñúc
cực kì tốt

tính ñúc gọt tốt
tốt
tốt
Trên ñây là giá trị dành cho vật mẫu và là những giá trị tương ñối cao,
chỉ có thể ñạt ñược nếu có phương pháp và ñiều kiện ñúc phù hợp.
Nếu vật mẫu ñược tiến hành cắt và ño ở trên thực tế thì cường ñộ
thực tế của nó cũng thấp hơn nhiều. ðối với những hợp kim thông
thường khi cao thì khoảng 200~240Mpa, khi thấp thì khoảng
120~150Mpa.


II ðúc nhựa ( Molding )
1. Khái lược về gia công ñúc molding
1.1

Nguyên lý gia công

Nói chung, ñúc nhựa là phương pháp tạo ra sản phẩm có hình dáng
mong muốn bằng cách gia nhiệt, gia áp cho nhựa và thay ñổi tính dẻo.
So với các kim loại thì plastic nóng chảy và hóa dẻo ở nhiệt ñộ thấp
hơn, do ñó có thể dễ dàng sử dụng khuôn kim loại và có thể tạo ra các
sản phẩm ñúc với bất kì hình dạng nào với tốc ñộ sản xuất và ñộ chính
xác cao. Nhựa cứng nhiệt và nhựa dẻo nhiệt dưới tác dụng của nhiệt
ñộ và áp lực có những biến ñổi ít nhiều khác nhau và ñược phân biệt
như sau ñây
1.1.1 Giai ñoạn 1 : Sự hóa dẻo
ðây là giai ñoạn nhựa ñược nóng chảy, làm mềm bằng cách gia
nhiệt và trở thành chất lỏng có ñộ nhớt bị giảm xuống. Khi ñó, nhựa
cứng nhiệt có ñộ nhớt thay ñổi theo thời gian và biểu hiện như hình 1.1,
còn nhựa dẻo nhiệt sau khi ñộ nhớt giảm xuống một lần thì cứ giữ

nguyên ở tình trạng ñó giống như hình 1.2.


1.1.2 Giai ñoạn 2 : ðổ ñầy vào khuôn
ðây là giai ñoạn mà nhựa nóng chảy ñược ñổ vào khuôn dưới áp
suất ñể tạo ra hình dạng mong muốn.
1.1.3 Giai ñoạn 3 : ðông cứng và hóa rắn
Giai ñoạn này nhựa ñược ñông cứng lại sau khi có hình dạng mong
muốn. ðối với nhựa cứng nhiệt thì hình dạng ñông cứng ñược quyết
ñịnh bởi phản ứng hóa học do gia nhiệt, còn nhựa dẻo nhiệt thì ñược
quyết ñịnh do việc ñông ñặc mang tính vật lý qua việc làm mát.
1.2

Các phư
ng pháp ñúc

Có rất nhiều phương pháp ñược sử dụng cho việc gia công ñúc nhựa
và chúng ta có thể phân loại theo hình dạng sản phẩm và loại nhựa sử
dụng. Bảng 1.1 chỉ ra các phương pháp gia công, các hình dạng khác
nhau và các ví dụ về sản phẩm của Denso. Ở phần tiếp theo sẽ giải
thích về 4 phương pháp ñúc tiêu biểu ( nén, chuyển, phun và thổi ).
Bảng 1.1 Các phương pháp gia công ñúc và ứng dụng

1.2.1 ðúc ép khuôn: Quá trình ñúc ép khuôn ñược thể hiện giống như
hình 1.3, vật liệu ñúc sẽ ñược cho vào khoang của khuôn ñã ñược gia
nhiệt trước, rồi kẹp vào giữa bàn phẳng của máy ép và ñược gia áp.


Thông thường phương pháp này
ñược sử dụng cho nhựa cứng
nhiệt. Vật liệu ñúc ñược gia nhiệt

và hóa lỏng sẽ lấp ñầy toàn bộ
khoang ñồng thời trải qua phản
ứng hóa học và cứng lại, sau một
thời gian phù hợp sẽ mở khuôn và
lấy sản phẩm ñúc ra.
1.2.2 ðúc ép chuyển: Phương
pháp ñúc ép chuyển có tác dụng
trong việc ñúc nhựa dẻo nhiệt.
Quá trình này ñược thể hiện giống
như hình 1.4, vật liệu ñúc ñược
cho vào buồng vận chuyển và
ñược gia nhiệt và gia áp. Các vật
liệu có tính dẻo nhờ có áp lực sẽ ñi qua các rãnh nhỏ vào khoang ñúc
ñể tạo thành hình dạng mong muốn. Sau khi làm cứng thì quá trình
ñúc ñược hoàn tất. Phương pháp này có thể coi là một loại ép phun,
tuy nhiên về chi tiết thì trong ép phun sẽ tập hợp vật liệu trong buồng
gia nhiệt sau nhiều lần phun, còn trong phương pháp ñúc ép chuyển
thì chỉ cung cấp vật liệu một lần và những vật liệu cứng còn lại ( vật
liệu thừa ) phải ñược loại bỏ sau mỗi lần ñúc.
1.2.3 Sự ñúc phun ép: Phương pháp ñúc phun ép ñược tiến hành khá
lâu rồi từ khoảng niên ñại 1930s và là một phương pháp tiêu biểu nhất
trong các phương pháp ñúc nhựa dẻo nhiệt. Hình 1.5 ñã chỉ ra nguyên
lý ñúc phun ép. Vì phương pháp ñúc phun ép ñược sử dụng rộng rãi
nhất trong công ty Denso nên sau ñây sẽ giới thiệu chi tiết, cụ thể về
phương pháp này.


(1) Quá trình ñúc:
• Quá trình dẻo hóa:
Hình 1.6 cho thấy

thiết bị phun kiểu
trục vít. Vật liệu
ñúc ñược cấp vào
qua phễu và ñược
pha trộn bởi việc
quay của trục vít và
ñẩy về phía mũi
nhọn dọc theo rãnh.
Trong quá trình này
vật liệu ñược gia nhiệt nhờ bộ gia nhiệt từ bên ngoài trục vít,
ñồng thời ở bên trong cũng phát nhiệt bởi nhiệt ma sát tạo ra bởi
việc pha trộn tạo nên một thể dẻo tương ñối ñồng nhất. Cùng với
việc tăng vật liệu nóng chảy chuyển ñến phần mũi nhọn trục vít
thì phản ứng này cũng ñẩy lùi trục vít. Lượng ñẩy lùi ñược hạn
chế bởi công tắc giới hạn và lượng phun ñược quyết ñịnh bằng
cách dừng quá trình quay của trục vít tại một vị trí cố ñịnh.
Những ñộng tác như thế này ñược gọi là ño lường.


• Quá trình ñổ ñầy và tạo hình:
Vật liệu nóng chảy thu ñược ở
phần mũi nhọn của xilanh gia
nhiệt ñược phun vào khuôn từ
nozzle ở áp suất cao. Như thể
hiện ở hình 1.7 thì vật liệu sẽ
ñi qua phễu rót, rãnh dẫn, cửa
van ñiều tiết ( ñậu rót ) rồi tràn
ñầy vào khoang. Ngoài ra, áp
lực phun tiếp tục ñược gia
tăng ngay cả khi vật liệu ñã ñược phun vào khuôn. ðây là lượng

bổ sung cho phần vật liệu co rút ở trong khuôn do việc làm mát
và ngăn ngừa sự hình thành chỗ lõm và khe hở trên vật ñúc. Áp
lực phun bổ sung với mục ñích như thế này ñược gọi là áp lực
phun phụ hay áp lực giữ.
• Công ñoạn làm cứng : Vật liệu nóng chảy ñược phun vào khuôn,
trong khi nhận áp lực giữ thì cũng ñược làm lạnh bởi khuôn
( hoặc gia nhiệt trong trường hợp nhựa cứng nhiệt ), và ñược
làm cứng một cách hoàn toàn. Sau khi làm cứng khuôn ñược
mở bởi một thiết bị kẹp và sản phẩm ñúc ñược lấy ra.
(2) ðiều kiện ñúc : ðúc phun ép là phương pháp ñúc tiêu biểu của
nhựa dẻo nhiệt và các ñiều kiện ñúc của nhựa dẻo nhiệt ñược thể
hiện ở bảng 1.2
Bảng 1.2 ðiều kiện ñúc phun ép của các loại nhựa tiêu biểu