CÁC-PHƯƠNG-PHÁP-ĐÚC-ĐẶC-BIỆT

LỜI NÓI ĐẦU
Đã từ lâu, hàng nghìn năm trước, loài người đã biết sử dụng nghệ thuật đúc
để tạo ra những vật dụng cần thiết cho cuộc sống và đồ trang sức làm đẹp cho
con người. Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật nói chung, kỹ thuật
đúc cũng bắt kịp sự phát triển của khoa học kỹ thuật để đáp ứng những yêu cầu
của sản xuất ngày càng hiện đại.
Ngày nay, ngoài những phương pháp đúc trong khuôn cát sét truyền thống,
các phương pháp đúc đặc biệt đã được chú ý phát triển và đã có những thành
tựu tiến bộ kỳ diệu.
Đúc đặc biệt là phương pháp đúc có những đặc điểm khác với đúc khuôn cát
sét thông thường. Những điểm đặc biệt có thể là đặc biệt về nguyên liệu, đặc
biệt về công nghệ, đặc biệt về cách rót và quá trình đông đặc khác với trọng
trường. Đúc đặc biệt lại được chia làm hai loại công nghệ đặc biệt:
+Đặc biệt về nguyên liệu và công nghệ làm khuôn: có thể kể đến khuôn mẫu
chảy, khuôn mẫu cháy, khuôn vỏ gốm, khuôn làm theo phương pháp
A,D,N,C,CO2 và khuôn V (vacum)
+Đặc biệt về cách tạo hình vật đúc: đó là đúc áp lực cao, đúc áp lực thấp,
đúc kháng áp, đúc ly tâm, đúc hút chân không, đúc bán lỏng, đúc liên tục.
Ngày nay, chúng ta đã thấy những chi tiết mà chỉ có đúc đặc biệt mới có thể
giải quyết được: cánh tubin nhà máy thủy điện, chân vịt tàu thủy cỡ lớn, tấm
lớn làm thân máy bay… Đúc đặc biệt đã sử dụng những thành tựu của các
ngành khác làm cơ sở lý thyết để tiếp tục phát triển: hiện tượng khuếch tán
trong đúc composit, tính đẻo nhớt trong đúc áp lực và đúc rheocasting…
Mỗi phương pháp đúc đặc biệt có những ưu và nhược điểm cũng như lĩnh
vực sử dụng của riêng mình. Việc áp dụng phương pháp đúc nào cho từng chi
tiết cụ thể phải được cân nhắc trên cơ sở các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật của công
nghệ đúc nói chung.

1

CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÚC

CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÚC ĐẶC BIỆT
Đúc đặc biệt là phương pháp khác đúc thông thường; đúc đặc biệt có sự
khác biệt về nguyên liệu và công nghệ làm khuôn, cách điền đầy khuôn và tạo
hình vật đúc; đúc đặc biệt thường sử dụng khuôn kim loại. Đúc đặc biệt thường
có các dạng: đúc trong khuôn kim loại, đúc dưới áp lực, đúc ly tâm, đúc trong
khuôn mẫu chảy, đúc trong khuôn vỏ mỏng, đúc liên tục và một số công nghệ
đúc đặc biệt khác.

I.Đúc trong khuôn kim loại
- Khái niệm: Đúc trong khuôn kim loại là phương pháp rót kim loại lỏng vào
khuôn bằng kim loại.
- Ưu điểm:
+ Tốc độ kết tinh của hợp kim đúc lớn nhờ khả năng trao đổi nhiệt của hợp
kim lỏng với thành khuôn cao, do đó cơ tính của vật đúc đảm bảo tốt.
+ Độ bóng bề mặt, độ chính xác của lòng khuôn cao nên tạo ra chất lượng
vật đúc tốt.
+ Tuổi thọ của khuôn kim loại cao.
+ Do tiết kiệm được thời gian làm khuôn nên nâng cao năng suất, giảm giá
thành sản phẩm.
2


- Nhược điểm:
+ Khuôn kim loại không đúc được các vật đúc quá phức tạp, thành mỏng và
khối lượng lớn
+ Khuôn kim loại không có tính lún và không có khả năng thoát khí. Điều
này sẽ gây ra những khuyết tật của vật đúc.
+ Giá thành chế tạo khuôn cao.

+ Phương pháp này chỉ thích hợp trong dạng sản xuất hàng loạt với vật đúc
đơn giản, nhỏ hoặc trung bình.
- Ứng dụng: Tuy có một số nhược điểm nhưng do có nhiều ưu điểm nên đúc
khuôn kim loại ngày nay được dùng rất rộng rãi để đúc các vật bằng thép, gang,
đồng, nhôm, magie,… khi chế tạo các chi tiết như ống dẫn khí áp lực cao,
secmang, xilanh của bơm thủy lực, bàn là, van, pittong, trục khuỷu, cam và
những chi tiết khác,…

3


II.Đúc ly tâm
- Khái niệm: Đúc ly tâm là rót kim loại lỏng vào khuôn quay, nhờ lực ly tâm mà
kim loại lỏng được phân bố đều theo bề mặt bên trong của khuôn hoặc điền đầy
lỏng khuôn để tạo thành vật đúc.

- Ưu điểm:
+ Tổ chức kim loại mịn chặt, không tồn tại các khuyết tật rỗ khí, rỗ co ngót.
+ Không dùng hệ thống rót phức tạp nên ít hao phí kim loại.
+ Tạo ra vật đúc gồm một vài kim loại riêng biệt trong cùng một vật đúc.
+ Đúc được những chi tiết hình tròn xoay rỗng mà không cần dùng lõi, do
đó tiết kiệm được vật liệu và công làm lõi.
+ Do tác dụng của lực ly tâm nên kim loại điền đầy khuôn tốt, có thể đúc
được vật thành mỏng, vật có đường gân hoặc hình nổi mỏng. Mặt khác vì kim
loại điền đầy khuôn tốt nên không cần đậu ngót bổ sung, do đó tiết kiệm kim
loại vật đúc.
+ Vật đúc sạch do tạp chất, xỉ và phi kim nhẹ có lực ly tâm bé nên không bị
lẫn vào kim loại vât đúc.
- Nhược điểm:
+ Có hiện tượng thiên tích vùng theo diện tích ngang của vật đúc, do mỗi

phần tử có khối lượng khác nhau chịu lực ly tâm khác nhau.
4


+ Khi đúc ống, đường kính lỗ kém chính xác và có chất lượng bề mặt kém.
+ Chỉ thích ứng cho vật tròn xoay rỗng.
+ Khuôn đúc cần có độ bền cao vì làm việc ở nhiệt độ cao, chịu tác dụng của
lực ly tâm, sức ép của kim loại lỏng lên thành khuôn lớn.
+ Khó nhận được đường kính bên trong vật đúc chính xác vì khó định được
lượng kim loại rót vào khuôn chính xác.
+ Chất lượng trong bề mặt vật đúc kém (đối với vật đúc tròn xoay) vì chứa
nhiều tạp chất và xỉ.
+ Khuôn quay với tốc độ cao nên cần phải cân bằng và kín, điều này khó đạt
được chính xác.
- Ứng dụng: Do những đặc điểm trên nên hiện nay đúc ly tâm được dùng rất
rộng rãi để chế tạo những chi tiết hình tròn xoay bạc, ống, xecmang và một số
chi tiết định hình khác bằng thép, gang, kim loại màu và phi kim, chế tạo bạc
lót lớp trong bằng đồng thanh để chống mòn tốt, lớp ngoài bằng thép để độ bền
tốt.

III.Đúc áp lực
- Khái niệm: Đúc áp lực là phương pháp ép kim loại lỏng vào khuôn kim loại
với áp lực lớn khoảng từ 8 đến hàng trăm at.
- Ưu điểm:
+ Cơ tính vật đúc cao nhờ mật độ vật đúc lớn.
+ Năng suất cao (100 ÷ 200 vật đúc/giờ) nhờ điền đầy nhanh và khả năng cơ
khí hóa thuận lợi.
+ Vật đúc có độ chính xác và độ bóng cao (độ chính xác đạt tới 0.01 mm).
+ Bề mặt bên trong của vật đúc cũng có độ bóng cao do dùng lõi kim loại
mà không dùng được lõi cát.

+ Đúc được những vật mỏng (chiều dày > 0.3 mm) và đúc được vật phức
tạp (đúc được lỗ có đường kính 1.5 ÷ 3 mm) do kim loại lỏng được ép vào
khuôn nên có khả năng điền đầy tốt.
+ Do đúc trong khuôn kim loại nên vật đúc nguội nhanh, cơ tính tốt.

5


- Nhược điểm:
+ Không dùng được thao cát vì dòng chảy có áp lực. Do đó hình dạng lỗ
hoặc mặt trong phải đơn giản.
+ Khuôn chóng bị mài mòn do dòng chảy có áp lực của hợp kim ở nhiệt độ
cao.
+ Ít dùng để đúc kim loại đen vì nhiệt độ chảy của kim loại đen làm cho tuổi
bền khuôn giảm.
-Ứng dụng: Đúc dưới áp lực dùng để chế tạo các chi tiết phức tạp như vỏ bơm
xăng dầu, nắp buồng ép, van dẫn khí, kèn đồng,…

6


IV.Đúc liên tục
- Khái niệm: Đúc liên tục là quá trình rót kim loại lỏng đều và liên tục vào một
khuôn bằng kim loại, xung quanh hoặc bên trong khuôn có nước lưu thông làm
nguội (còn gọi là bình kết tinh). Nhờ truyền nhiệt nhanh nên kim loại lỏng sau
khi rót vào khuôn được kết tinh ngay.
- Ưu điểm:
+ Năng suất cao và có thể cấp phôi liên tục cho phân xưởng cán;
+ Đúc trực tiếp ra phôi nên không cần qua khâu cán phá;
+ Hiệu suất thu hồi kim loại lớn (do không cần hệ thống rót, bù ngót ...),

hiệu suất thu hồi thường trên 95 96%;
+ Tốc độ kết tinh của kim loại nhanh, tổ chức kim loại sít đặc;
+ Chất lượng thép và chất lượng bề mặt phôi tốt, thiên tích ít;
+ Giảm diện tích mặt bằng sản xuất;
+ Dễ cơ khí hóa và tự động hóa;
+ Cải thiện điều kiện lao động và giảm ô nhiễm môi trường;
+ Có khả năng đúc được các loại ống, thỏi và các dạng định hình khác bằng
thép, gang, kim loại màu, có tiết diện không đổi và chiều dài không hạn chế;
đúc được tấm kim loại thay cho cán, đặt biệt là có thể đúc được các loại tấm
bằng gang.
+ Kim loại đông đặc dần dần từ phía dưới lên trên và được bổ sung liên tục
nên không bị rỗ co, rỗ khí, rỗ xỉ, ít bị thiên tích; có độ mịn chặt cao, thành phần
hóa học đồng nhất và cơ tính cao. Vì đúc trong khuôn kim loại nên tổ chức nhỏ
mịn, cơ tính cao và chất lượng bề mặt tốt.
+ Năng suất cao, giảm hao phí chế tạo khuôn, không tốn kim loại vào hệ
thống rót, phế phẩm ít nên giá thành chế tạo thấp.
- Nhược điểm: Nhưng đúc liên tục có nhược điểm chủ yếu là tốc độ nguội quá
nhanh gây nên ứng suất bên trong lớn, làm cho vật đúc dễ bị nứt (nhất là những
kim loại có sự chuyển pha ở thể đặc). Cũng vì lý do này kim loại vật đúc bị hạn
chế. Để khắc phục hiện tượng này, người ta có thể làm nguội khuôn bằng dầu
mà không dùng nước. Ngoài ra còn nhược điểm là không đúc được vật phức
tạp, vật có tiết diện thay đổi.
7


- Ứng dụng: ứng dụng rộng rãi trong sản xuất phôi thép cán hiện nay.

V.Đúc khuôn mẫu chảy
- Khái niệm: Đúc trong khuôn mẫu chảy thực chất là đúc trong khuôn cát nhưng
mẫu được làm bằng vật đúc dễ chảy.

8


- Qui trình công nghệ đúc trong khuôn mẫu chảy

- Ưu điểm:
+ Vật liệu đúc có độ chính xác cao nhờ lòng khuôn không phải lắp ráp theo
mặt phân khuôn, không cần chế tạo thao riêng.
+ Độ nhẵn bề mặt bảo đảm do bề mặt lòng khuôn nhẵn, không cháy khuôn
+ Vật đúc có thể là vật liệu khó nóng chảy, nhiệt độ rót cao.
- Nhược điểm:
+ Quy trình chế tạo một vật đúc gồm nhiều công đọan nên năng suất không
cao. Do vậy ngời ta phải cần cơ khí hóa hoặc tự động hóa quá trình sản xuất.
+ Đúc theo khuôn mẫu chảy chỉ thích hợp để chế tạo các vật đúc với kim
loại quý cần phải tiết kiệm, những chi tiết đòi hỏi chính xác cao…
- Ứng dụng: Đúc trong khuôn mẫu chảy được dùng nhiều trong sản xuất hàng
loạt để chế tạo các loại dụng cụ như dao phay, dao chuốt; chế tạo các loại bánh
răng; líp xe đạp; đĩa moto; các phụ tùng trong máy nổ… vật đúc có khối lượng
từ 0.02 ÷ 100 kg; chiều dày đến 0.3 mm và đường kính lỗ đến 2 mm.

9


- Sản phẩm của đúc trong khuôn mẫu chảy:

VI. Đúc khuôn vỏ mỏng

10

- Khái niệm: Đúc trong khuôn vỏ mỏng là dạng đúc trong khuôn cát nhưng
thành khuôn mỏng chừng 6 ÷ 8 mm.

- Sơ đồ nguyên lý đúc trong khuôn vỏ mỏng

11


- Ưu điểm:
+ Tạo được khuôn, ruột thành mỏng nhẹ.
+ Độ bền hỗn hợp cao.
+ Có thể đúc được gang, thép, kim loại màu (như khuôn cát), khối lượng vật
đúc đến 100 kg, độ chính xác đạt cấp 7.
+ Khuôn vỏ mỏng là khuôn khô, nhẵn bóng, thông khí tốt, truyền nhiệt kém,
không hút nước và bền nên cho phép nhận được vật đúc ít rỗ, xốp, nứt và những
khuyết tật khác. Đồng thời giảm được hao phí kim loại cho hệ thống rót lớn như
trong khuôn cát.
+ Do tính truyền nhiệt kém nên khi đúc gang không bị hóa trắng. Nhiệt độ
rót có thể nhỏ hơn trong khuôn cát chừng 20 ÷ 300C.
+ Đơn giản hóa quá trình dở khuôn và làm sạch vật đúc.
+ Quá trình chế tạo khuôn vỏ mỏng dễ cơ khí hoá và tự động hóa.
- Nhược điểm:
+ Giá thành sản phẩm cao do sử dụng tấm mẫu kim loại và giá nhựa đắt.
12


+ Độ tạo khí cao khi rót kim loại.
+ Tuổi thọ thiết bị kém.
+ Kích thước vật đúc bị giới hạn.

+ Lấy ruột ra lúc nóng dễ bị biến dạng.
- Ứng dụng: Sản xuất các chi tiết vừa và nhỏ, trong quá trình làm khuôn, ruột và
đúc rót cần sử dụng thiết bị hút khí tốt.

Tìm hiểu mở rộng
I. Diecasting
- Khái niệm:
+ Diecasting là một quá trình đúc kim loại được đặc trưng bởi việc buộc
kim loại nóng chảy dưới áp lực cao vào một khoang khuôn . Các khoang khuôn
được tạo ra bằng cách sử dụng hai khuôn thép công cụ cứng đã được gia công
thành hình dạng và làm việc tương tự như một khuôn phun trong quá trình này.
Hầu hết các khuôn đúc được làm từ kim loại màu , đặc biệt là kẽm , đồng ,
nhôm , magiê , chì , thiếc và thiếc hợp kim dựa trên. Tùy thuộc vào loại kim
loại được đúc, một máy buồng nóng hoặc lạnh được sử dụng.
+ Diecasting là một quá trình sản xuất để sản xuất chính xác kích thước, sắc
nét, mịn hoặc kết cấu bề mặt các bộ phận kim loại. Nó được thực hiện bằng
cách ép kim loại nóng chảy dưới áp suất cao vào khuôn kim loại tái sử dụng.
Quá trình này thường được mô tả là khoảng cách ngắn nhất giữa nguyên liệu
thô và thành phẩm. Thuật ngữ "đúc chết" cũng được sử dụng để mô tả phần đã
hoàn thành.Thuật ngữ "đúc chết trọng lực" đề cập đến các vật đúc được làm
bằng khuôn kim loại dưới một đầu trọng lực. Nó được gọi là đúc khuôn vĩnh
viễn ở Mỹ và Canada. Những gì chúng ta gọi là "đúc chết" ở đây được gọi là
"áp lực đúc chết" ở châu Âu.

13


Sơ đồ của một máy buồng nóng

Sơ đồ của một máy đúc khuôn buồng lạnh

- Ưu điểm:
+ Hiệu quả sản xuất các hình dạng nhỏ, phức tạp và khó khăn.
+ Tính linh hoạt cực cao giúp sản xuất nhiều loại linh kiện đúc.
+ Tự do thiết kế lớn hơn.
+ Tăng tính linh hoạt cho tất cả các loại bộ phận đơn giản và thậm chí rất
phức tạp.
+ Dung sai kích thước cao.
+ Hầu như gần với hình dạng lưới với điều khiển chiều chính xác.
+ Gia công cồng kềnh và đắt tiền được loại bỏ và giảm.
+ Năng suất và hiệu quả chi phí được tăng lên.
+ Kết thúc bề mặt tuyệt vời.
+ Các bộ phận có mật độ vượt trội, sức mạnh, tính đồng nhất, độ bền vốn có
và tính chất vật lý tốt hơn nhiều so với các quy trình khác.
+ Ít chi phí sản xuất.
+ Một loạt các vật liệu có thể được sản xuất với quy trình.
- Nhược điểm:
+ Những bất lợi chính để đúc chết là chi phí vốn rất cao .

14


+ Cả hai thiết bị đúc cần thiết và khuôn và các thành phần liên quan là rất
tốn kém, so với hầu hết các quá trình đúc khác. Do đó, để làm cho đúc chết một
quá trình kinh tế, một khối lượng sản xuất lớn là cần thiết.
+ Những bất lợi khác là quá trình được giới hạn trong các kim loại có tính
lưu động cao và trọng lượng đúc phải nằm trong khoảng từ 30 gram đến 10 kg.
+ Trong quá trình đúc khuôn tiêu chuẩn, quá trình đúc cuối cùng sẽ có một
lượng nhỏ độ rỗng. Điều này ngăn chặn bất kỳ xử lý nhiệt hoặc hàn.
-Ứng dụng: Diecasting được sử dụng cho một loạt các khách hàng, mục đích

sản xuất thương mại và công nghiệp, chẳng hạn như sản xuất của hệ truyền
động ô tô, phụ tùng động cơ, thiết bị viễn thông, thiết bị hàng hải, phụ tùng thiết
bị gia dụng và dụng cụ cầm tay.

II. Đúc cát nhựa
- Khái niệm: là phương pháp sử dụng vỏ khuôn được làm từ một loại cát đã qua
xử lý, những hạt cát sau khi xử lý sẽ có kích thước tương đối như nhau và
15


được bao phủ một lớp keo.Ở nhiệt độ bình thường những hạt cát luôn rời rạt
nhau, nhưng khi gia nhiệt thì lớp keo bao phủ bên ngoài chảy ra và kết dính
những hạt cát lại với nhau, vì vậy ngoài tên khuôn cát nhựa người ta còn gọi là
khuôn cát keo.
- Khuôn đúc cát nhựa:

- Ưu điểm: cho ra sản phẩm có độ đồng đều và chính xác, bề mặt đẹp, tạo
khuôn nhanh.
- Nhược điểm: chi phí cao, khuôn cát chỉ xài một lần.
- Ứng dụng: Hỗn hợp cát - nhựa có ưu điểm là độ bền cao, đặc biệt là độ bền
còn lại rất thấp nên thường được dùng làm các ruột đúc có hình dạng phức tạp
nhiều góc, vấu, rãnh...(ví dụ như ruột của quy lát động cơ) sau khi đúc dể dàng
làm sạch bên trong lòng vật đúc.

III. Đúc ép lỏng
- Khái niệm: Là phương pháp gia công kim loại ở trạng thái bán lỏng( trạng thái
nửa đặc, nửa lỏng) chế tạo những chi tiết có thiết diện như nhau và thành mỏng
tương tự như đúc áp lực cao. Nhưng không giống với đúc áp lực cao, đúc bán
16

lỏng có khả năng chế tạo ra các chi tiết có những thuộc tính và tính hoàn hảo
mà chỉ thực hiện bằng phương pháp đúc ép hoặc đúc trong khuôn bán vĩnh cửu
áp lực thấp.
- Ưu điểm:
+ Các chi tiết có hình dáng chính xác mà chỉ cần gia công rất ít.
+ Các chi tiết có trọng lượng nhỏ, mỏng thành và rất phức tạp về mặt kết
cấu nhưng lại yêu cầu lượng nguyên vật liệu đầu vào nhỏ.
+ Nhịp sản xuất ngắn.
+Khuôn dùng được lâu dài.
- Nhược điểm: Giá thành cao do phải chế tạo hoặc mua hợp kim có cấu trúc đặc
biệt, phế liệu và hệ thống đậu rót, ngót không thể tái sử dụng nếu như không
được chế biến thành loại hợp kim bán thành phẩm chuyên dụng.
- Công nghệ đúc bán lỏng cótheer chia làm ba bước:
+ Bước 1: Tạo ra kim loại ở trạng thái bán lỏng.
+ Bước 2: Duy trì trạng thái bán lỏng để các hạt rắn treo lơ lửng trong lòng
chất lỏng.
+ Bước 3: Chuyển kim loại bán lỏng sang máy đúc áp lực và tiến hành đúc.
- Phân loại: Phương pháp đúc bán lỏng được chia làm hai công nghệ: đúc lưu
biến (Rheo-casting) và đúc ép lỏng (Thixcocasting)
- Đúc lưu biến (Rheo-casting):
+ Khái niệm: Là dùng phương pháp khuấy hợp kim trong khi dòng đặc để
tạo ra một trạng thái lỏng sệt sau đó phun trực tiếp kim loại nhão này vào
khuôn.
+Điều cơ bản của đúc lưu biến là khuấy trộn kim loại lỏng trong khi kết tinh
để hình thành một tráng thái bán lỏng nhão( hay còn gọi là trạng thái cháo
nhuyễn), sau đó phun bắn cháo kim loại đó vào khuôn. Việc khuấy trộn kim loại
chủ yếu là nhằm hình thành một tốc độ trượt rất cao giữa các phần tử và cường
độ dòng xoáy cũng rất cao trong chất lỏng. Năng lượng của tốc độ trượt và
dòng xoáy sẽ làm cho các phần tử rắn kết tinh theo dạng hình cầu hoặc gần cầu.

Thiết bị khuấy có thể dung cánh khuấy hoặc máy hai trục xoắn quay song song.
Sau khi khuấy, kim loại đã có tổ chcứ hình cầu thì tiến hành đúc rót vào khuôn
17


để tạo chi tiết. Tuy nhiên, với công nghệ này, kim loại kết tinh trong điều kiện
áp suất bình thường nên chất lượng vật đúc chưa được cải thiện nhiều. Bởi vậy,
đã xuất hiện phương pháp đúc lưu biến cải tiến.
+Đúc lưu biến cải tiến ( The New Rheocasting –NRC) là sự kết hợp của
phương pháp đúc ép thẳng đúng truyền thống với phương pháp gia công kim
loại lỏng để chế tạo ra kim loại có cấu trúc dạng cầu.
+Công nghệ này cũng chỉ sử dụng để đúc các hợp kim màu có nhiệt độ nóng
chảy thấp. Đặc điểm nổi bật của đúc lưu biến là tạo ra được tổ chức kim loại có
hình cầu hoặc gần cầu, bởi vậy, cơ tính của vật liệu được cải thiện rõ rệt.

- Tổ chức nhánh cây khi đúc thường và tổ chức hình cầu khi đúc lưu biến.

18


- Đúc ép lỏng (Thixcocasting):
+Khái niệm: Là phương pháp dung thỏi kim loại rắn có cấu trúc hạt mịn
đồng trục (hay còn gọi là bán thành phẩm) được sản xuất chuyên dụng từ trước
bằng cách đúc lưu biến( sản phẩm của đúc lưu biến là phôi của đúc ép lỏng).
Đem nung thỏi kim loại này đến trạng thái bán lỏng, nghĩa là đã có một phần
kim loại đã bị nấu chảy. Chuyển thỏi kim loại trên sáng máy đúc để phun vào
hốc khuôn.

+Trước đây, quy trình đúc bán lỏng thông dụng nhất là đúc ép lỏng. Trong
công nghệ này, người ta sử dụng bán thành phẩm là nguyên liệu dạng thỏi sau

đó được nung lên trạng thái bán lỏng. Thực tế, hình ảnh tượng trưng của kim
loại bán lỏng là một thỏi kim loại sau khi nung rất dễ dàng dung dao để cắt
thành từng lát giống như cắt bơ.
+Trong quy trình đúc ép lỏng, để chuẩn bị bán thành phẩm, kim loại được
nấu chảy rồi khấy trộn bằng từ thủy động học thông thường bằng vòng cảm
19


ứng. Thí dụ đối với hợp kim nhôm, quá trình khuấy từ thủy động sẽ đảm bảo
cho các tinh thể Al sẽ kết tinh dưới dạng hình cầu. Đem rót kim loại thành các
bán thành phẩm. Từ bán thành phẩm, cưa nhỏ thành từng mẩu có kích thước
phù hợp với chi tiết cần chế tạo. Đem các mẩu này nung đạt tới trạng thái bán
lỏng nhưng vẫn giữ nguyên được hình dáng của thỏi, sau đó đặt vào xilanh ép
của máy kiểu đúc áp lực và phun trực tiếp vào hốc khuôn.

IV. ĐÚC MẪU CHÁY

- Khái niệm: là phương pháp dùng mẫu là chất polystyrol, vật liệu làm khuôn là
cát khô, không có chất dính. Mẫu dược vùi trong khối cát không có chất dính
nhưng được tạo hình bằng cách hút chân không. Rót kim loại lòng vào khuôn,
kim loại lỏng sẽ dần thav thế khối mẫu xốp và hình thành vật đúc.
- Không giống như những công nghệ đúc sử dụng chất kết dính khác, đúc mẫu
cháy (còn gọi là đúc mẫu hoá khí) không dùng chất kết dính để liên kết cát.
Mẫu và các nhánh cây được làm bằng hạt nhựa polystyren hoặc copolymers.
Các vật đúc có hình dạng phức tạp, từng phần mẫu sẽ được chế tạo riêng. Sau
đó, chúng sẽ được dán lại với nhau và dán vào nhánh cây chính (nhánh cây
chính có thể là ống rót, nhánh cây phụ có thể là rãnh lọc xỉ, rãnh dẫn). Mẫu sau
khi đã dán thành nhánh cây sẽ được sơn (phủ) lớp cách nhiệt. Sau khi lớp sơn
khô, mẫu sẽ được đặt vào trong hòm khuôn và phủ đầy cát. Cát được sít chặt

20


bằng cách rung. Giai đoạn làm khuôn xong, hòm khuôn được hút chân không
và chờ rót.
- Công nghệ đúc mẫu cháy tóm tắt như sau:
+ Chế tạo các chi tiết mẫu bằng polystyrol.
+ Để hong gió tự nhiên để mẫu thay đổi kích thước (khoảng 5 đến 7 ngày).
+ Ghép các chi tiết lại với nhau thành mẫu hoàn chỉnh (đối với chi tiết lớn và
phức tạp).
+ Ghép chùm mẫu và hệ thống rót.
+ Sơn mẫu bằng loại sơn chuyên dùng cho mẫu cháy.
+ Sấy hoặc hong gió lớp sơn cho đến khi khô hoàn toàn.
+ Chèn mẫu và hệ thống rót vào trong hòm khuôn (có thế hút chân không).
+ Rót kim loại lỏng vào khuôn. Kim loại đi đến đâu, mẫu polystyrol cháy dến
đó cho đến khi toàn bộ thể tích mẫu đã bị thay thế hoàn toàn bằng kim loại.
Trong quá trình dúc, khí hình thành do mẫu cháy sẽ thoát qua thành khuôn do
có sự chênh áp do hút chân không tạo nên.
+ Sau khi đông đặc hoàn toàn, tháo chùm mẫu ra khỏi hòm khuôn. Nếu làm
khuôn theo kiểu chân không thì sau khi ngừng hút chân không, các hạt cát sẽ tự
rời ra khỏi vật đúc.

21


- Ưu điểm:
+ Công nghệ đúc mẫu cháy tạo ra chất lượng bề mặt tương đối đẹp, sản
phẩm không có ba via tính chính xác cao.
+ Công nghệ này cũng dễ dàng tự động hóa nâng cao năng suất, việc tạo ra
các mẫu xốp tương đối đơn giản. Quan trọng là các mẫu xốp được sản xuất

hàng loạt dựa trên một hòm khuôn do đó các sản phẩm hầu như không có sai số.
Không phụ thuộc quá nhiều vào công nhân làm khuôn.
+ Dễ cơ khí hóa và tự động hóa, giảm thiểu lao động nặng nhọc và giảm
thiểu phát thải bụi gây ô nhiễm môi trường.
- Nhược điểm:
+ Giá thành cao.
+ Chi phí ban đầu lớn, đặc biệt với các chi tiết lớn.
+ Các mẫu có thể bị hỏng hoặc bị méo do đọ bền thấp của chúng.
+ Khi đúc gang hoặc thép, do nhiệt độ cao nên xốp bị phân hủy rất nhanh
và tạo ra nhiều khí. hút chân không được đưa vào để hút hết lượng khí kia. nhiệt
độ cao làm các hạt xốp bị phân hủy thành 1 chất giống như nhựa đường, nó đôi
khi có thể thoát ra ngoài qua lớp sơn phủ. nó xúc tiến cho việc hinh thành 1
dạng của cacbon với tên gọi là “lustrous carbon”, nó là nguyên nhân dẫn đến
khuyết tật nếp nhăn và nốt lõm ở phía trên bề mặt vật đúc. với hợp kim có thành
phần cacbon cao, như gang dẻo, thì càng dễ dàng xuất hiện khuyết tật.

Mảu polystyrol

Vật đúc
22


- Ứng dụng: Để sản xuất tất cả các khối động cơ, đầu xi lanh, trục khuỷu, tàu
sân bay vi sai và hộp truyền động,…

Sản phẩm đúc mẫu cháy

V. Công nghệ hộp nóng
Đây là loại công nghệ đã có lâu đời dùng làm lõi hàng loạt. Gồm có
1.1

Hotbox

Chất kết dính lỏng dạng polyme gốc phenol, ure với formaldehyde, hoà tan
trong nước và furfuyrlalcohol.
Chất đông cứng là một dung dịch muối; thí dụ: ammoniunitrat.
Hỗn hợp cát Hotbox sẽ được đưa vào hộp nóng 2300C để làm đông cứng.
1.2

Warmbox

Dạng polyme gốc mê với formaldehyde hoà tan trong nước và furfurylalcohol.
Chất đông cứng là một loại axit đặc biệt (axit sulfuric hoặc sulfon axit).
Hỗn hợp cát Warmbox sẽ được đưa vào hộp nóng 1800C để làm đông cứng.
Hai nhược điểm lớn của Hotbox và Warboxx là tốn kém năng lượng để làm
đông cứng lõi và sau là vấn đề môi trường: khi làm lõi vì có nhiệt độ nên các
loại khí độc sẽ thoát ra nhất là formaldehyde. Hiện nay, 2 công nghệ này chỉ
còn ứng dụng khoảng 7% tại Đức.

23


1.3

Shellmoulding: Công nghệ Croning

Công nghệ Croning do phát minh của Công ty Johannes Croning & CO.,
Hamburg – Altona, Đức.
Shellmoulding hay Croning cùng thuộc loại công nghệ hộp nóng như Hotbox vì
lõi phải được đưa vào làm với nhiệt độ từ 2000C – 2300C.

Khác với Hotbox, chất kết dính Croning có dạng bột. Đây là một loại bột
novolac gốc phenol/ formaldehyde. Độ chảy của loại bột này từ 60 – 1000C.

VI.CÁT NHỰA
Bột novalac (2 – 5%) trộn với cát silica ở nhiệt độ 1200C. Nhiệt độ sau đó giảm
xuống 1000C.
Sau đó cho thêm vào 12% dung dịch hexa (35% trong nước) và trộn cho đều.
Cuối cùng cho 0,2% calciumstearat vào trộn. Calciumstearat sẽ làm việc lấy lõi
ra khỏi khuôn dễ dàng.
Công nghệ cát nhựa (shellmoulding, croning) vì sử dụng hộp nóng, tốn kém
năng lượng, dụng cụ làm khuôn cho lõi phải bằng kim loại chịu nhiệt và hơn
nữa là điều kiện không tốt cho môi trường nên hiện nay chỉ còn được áp dụng
khoảng 5% để làm lõi.

VI. CÔNG NGHỆ TỰ ĐỘNG ĐÔNG CỨNG: NO
BAKE-PROCESS
Khác với các CN hộp nóng (phải dùng nhiệt) và có hộp nguội (phải dùng khí để
làm đông cứng hỗn hợp cát), CN tự động cứng hay còn gọi là No Bake chỉ cần
một chất đông cứng (hardener) hoặc một chất xúc tác (catalyst) hoặc cả hai, ở
dạng lỏng để làm đông cứng hỗn hợp.
Những công nghệ tự đông cứng được ứng dụng làm khuôn, lõi lớn, đơn chiếc,
thủ công, để đúc gang, thép.
Công nghệ tự đông cứng quan trọng nhất hiện nay trên thế giới sẽ được nêu
dưới đây:
1.1 Nhựa furan (furan No Bake, FNB)

24


Trong các công nghệ tự đông cứng, nhựa furan đóng một vai trò quan trọng

nhất hiện nay trên thế giới dùng làm khuôn và lõi để đúc các phôi gang, gang
cầu, thép có trọng lượng từ 100 kg đến trên 100T.
Nhựa furan (furan resin) là một hợp chất polyme từ furfurylalcohoi, ure, nước
và formaldehyde với thành phần như sau (công thức của công ty Huettenes –
Albertus Germany): 75% Furfulylalcohol,11% Fonnaldehyde, 9% Urê, 5%
nước.
Tỉ lệ giữa 2 thành phần formaldehyde và urê sẽ ảnh hưởng đến thời gian đông
cứng và độ bền của hỗn hợp furan. Thành phần furfurylalcohol sẽ ảnh hưởng
đến tính chất chịu nhiệt của hỗn hợp. Đó là lý do tại sao, khi đúc thép thành
phần FA nhiều khi phải lên đến 90% và nitơ không được quá 1%. Nhiều nitơ sẽ
gây rỗ khi đúc thép. Để tránh tình trạng phôi đúc thép bị rỗ khí nên:
- Giảm tối đa thành phần nitơ trong nhựa furan
- Tăng nhiệt độ rót lên khoảng (30 – 500C).
Sử dụng chất sơn không tốt (có chứa Zircon)
Chất đông cứng (hardener): là một loại axit hoặc hợp chất axit mạnh đông cứng
theo phản ứng sau:
Nhựa furen (lỏng) + chất đông cứng → nhựa đông cứng + nhiệt + nước
Tuỳ theo điều kiện thời tiết, khí hậu độ ẩm cao… cần có nhiều chất đông cứng
khác nhau để thích hợp với thời gian làm việc (tuổi xuân) của hỗn hợp cát.
Những ưu điểm khi sử dụng công nghệ furan:
+ Đúc các phôi gang, gang cầu, thép… trên 200T.
+ Chất lượng phôi rất tốt, độ chính xác cao.
+ Độ hỏng ít.
+ Cát tái sinh 100% (lợi kinh tế, môi trường)
+ Không cần nhiệt để làm đông cứng khuôn và lõi.
1.2 Công nghệ Phenol Resin + hardener (axit): khi thay Phenol cho FA
Tiết kiệm năng lượng, không làm hại môi trường.

25