ĐÚC TRONG KHUÔN KIM LOẠI

ĐÚC TRONG KHUÔN
KIM LOẠI
• Từ khóa:
- Permanent casting
- Permanent mold casting
- Gravity die casting


1. MỞ ĐẦU
•
•
•
•
•
•

Tỉ trọng các phương pháp đúc (2005)
Sand casting – 60%
Investment casting – 7%
Die casting – 9%
Permanent mold casting – 11%
Centrifugal casting – 7%
Shell mold casting – 6%


1. M U
Khuụn bng
kim loi, s
dng nhiu ln
KL lng in
y khuụn nh

lc trng
trng

Ruoọt kim loaùi

2 nửỷa khuoõn


1.1. Sơ lược về QT công nghệ
• Sơn khuôn
• Lắp ruột
• Kẹp chặt 2 nửa
khuôn
• Nung nóng
khuôn
• Rót kim loại
• Làm nguội khuôn
• Mở khuôn, lấy
vật đúc
• Làm sạch vật đúc


1.2. So sánh với khuôn cát
•
•
•
•

KL lỏng được làm nguội nhanh hơn
Độ thông khí kém hơn

Độ bền khuôn tốt hơn
Khuôn không có khả năng co bóp
⇒
• Ứng suất đúc, rỗ khí, biến đổi tổ chức ở lớp
bề mặt
• Vật đúc dễ đông đặc có hướng


1.3. Ưu điểm
• Về chất lượng vật đúc:
- Chất lượng bề mặt cao; cấu trúc hạt ở lớp vỏ
bề mặt nhỏ mịn
- Độ chính xác vật đúc cao
• Về tính kinh tế & công nghệ:
- Hầu như không sử dụng HHLK → giảm
nguyên công chuẩn bị & xử lý HHLK
- Năng suất cao; dễ cơ khí hóa & tự động hóa
• Có thể điều chỉnh quá trình làm nguội khuôn
→ điều chỉnh quá trình truyền nhiệt từ KL
lỏng qua thành khuôn → điều chỉnh quá trình
đông đặc của vật đúc để đạt tổ chức & cơ
tính cần thiết


1.4. Nhược điểm
• Vật đúc dễ bị nứt, cong vênh, ứng suất do
nguội nhanh, bị cản co
• Đối với những vật đúc có hốc sâu, phần lồi,
gân: khó đúc, phải sử dụng nhiều ruột,
nhiều trường hợp phải điều chỉnh kết cấu

chi tiết đúc…
• Giá thành khuôn cao, thời gian chuẩn bị
sản xuất dài, yêu cầu cao về trình độ quản
lý


1.5. Phạm vi sử dụng
• Sản lượng vật đúc phải đủ cao
• Đúc được các HK: chì, kẽm, nhôm, đồng,
gang, thép …
• Vật đúc có hình dạng không quá phức tạp
• Chiều dày thành vật đúc: min 3mm, max
50mm
• Khối lượng vật đúc: 0,1 – 100 kg


1.5. Phạm vi sử dụng
• Sand casting: đúc
trong khuôn cát
• Plaster casting: đúc
trong khuôn thạch
cao
• Permanent casting:
đúc trong khuôn
kim loại tĩnh
• Die casting: đúc áp
lực


1.5. Phạm vi sử dụng

KHUOÂN KIM
LOAÏI

KHUOÂN CAÙT SEÙT


1.5. Phạm vi sử dụng


1.5. Phạm vi sử dụng


2. Sự hình thành vật đúc
2.1.Trường nhiệt độ trong khn
• Trøng nhiệt độ
hệ

T

vật đúc – lớp sơn
khuôn – khuôn kim loại
T1
– nhiệt độ kll ở tâm
T1bm – nhiệt độ kll ở bề mặt
vật đúc
T2’bm – nhiệt độ mặt trong
khuôn
T2bm – nhiệt độ mặt ngoài
khuôn

T1bd – nhiệt độ ban đầu của
vật đúc
T2bd – nhiệt độ ban đầu của
khuôn
X1, X2, X3 – chiều dày tương ứng
của nửa vật đúc, thành
khuôn, lớp sơn khuôn

T1bd
T1

α1

T1bm

q

X1

T2’bm

X3

X2

T2bm
T2bd
X

α

2


2.1.Trường nhiệt độ trong khn
α1 =

1
X 3 X khí
X2
1
+
+
+
λ2
λ3
λ khí
λ2

α1 - hệ số tỏa nhiệt từ vật đúc ra
môi trường
 Thay đổi loại sơn (λ3), chiều dày lớp
sơn (X3); vật liệu, làm nguội cưỡng bức khn
(λ2) và chiều dày (X2) thành khuôn
để điều chỉnh tốc độ truyền nhiệt
từ vật đúc.


2.2. Sự hình thành khe hở khí
• Luôn tồn tại khe hở khí

giữa vật đúc và khuôn
• Khe hở: sự co của vật
đúc, dãn nở nhiệt &
biến dạng của khuôn
• Khí: sản phẩm cháy
của sơn khuôn, HHLR,
thoát ra từ vật đúc

• Khe hở khí: nhiệt trở
lớn, hệ số truyền nhiệt
thấp → tăng mạnh trở
nhiệt giữa vật đúc và
khuôn
∀ ⇒ Tạo khe hở khí nhân
tạo:
- Ngăn ngừa một số
khuyết tật đúc
- Nâng cao tuổi thọ
khuôn


2.3. Làm nguội khuôn
• Mục đích:
- Giảm nhiệt độ làm
việc bề mặt khuôn
- Làm tăng tốc độ
nguội của vật đúc
trong khuôn
- Giảm chu trình
nhiệt (nung – làm

nguội) của khuôn

• Làm nguội: tự
nhiên (nguội trong
không khí), cưỡng
bức (làm nguội
bằng không khí
nén, nước, dầu …)
• Làm nguội cưỡng
bức: điều khiển
quá trình hình
thành vật đúc


2.3. Làm nguội khuôn


3. Khuôn kim loại
3.1. Yêu cầu đối với khuôn KL
•
•
•
•

Bố trí được HTR trong khuôn
Thoát được khí qua hệ thống thoát khí
Dễ lấy vật đúc ra khỏi khuôn
Bảo đảm chế độ nhiệt của khuôn trong
quá trình công nghệ
• Giảm khả năng xuất hiện ứng suất trong

khuôn
• Dễ cơ khí hóa, tự động hóa


3.2. Các thành phần của khuôn
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•

1,2: hai nửa khuôn
3: lòng khuôn
4: hệ thống rót
5: gờ khuôn
6: chốt định vị
7: tai có lỗ để gá
khuôn lên máy
8: ruột cát
9: đầu gát ruột
10: rãnh thoát hơi
11: chốt đẩy


3.3. Lựa chọn mặt phân khuôn

3.3.1. MPK đứng
• Dễ bố trí HTR và
thoát khí (theo
MPK)
• HTR và thoát hơi có
thể đặt nhiều tầng
• Dễ cơ khí hóa, năng
suất cao
• Khó đặt ruột
• Khuôn dễ cong
vênh


3.3.1. MPK đứng
• Đúc các vật đúc
phẳng, tương đối
mỏng
• Vật đúc có biên
dạng tương đối đơn
giản, không có ruột
hoặc ít ruột cát
• Khối lượng vật đúc
nhỏ


3.3.2. Mặt phân ngang
• Dễ đặt ruột
• Dễ sử dụng khi
khuôn không được
cơ khí hóa

• Khuôn ít bị cong
vênh
• HTR chủ yếu đặt
trong ruột
• Vật đúc dễ bị rỗ khí

• Đúc những vật đúc
không quan trọng,
chiều cao thấp, có
một MPK: con lăn,
mặt bích …


3.3.2. Mặt phân ngang


3.3.3. Mặt phân khuôn hỗn hợp
• Dễ sử dụng khi đúc
các vật đúc nhỏ
• Thớt đáy có thể dùng
chung cho nhiều
khuôn
• Khó cơ khí hóa
• Đúc những chi tiết có
hình dạng phức tạp
• Đúc những chi tiết
phẳng và cao
• Đúc những chi tiết
dạng nồi

3.3.3. Mặt phân khuôn hỗn hợp