Hợp kim đúc áp lực

2.1. Hợp kim đúc áp lực
2.1.1. Lựa chọn hợp kim thích hợp
+ Các hợp kim được sử dụng để đúc áp lực thường được lựa chọn theo thành
phần hóa học, các tính chất sử dụng và các tính chất công nghệ.
+ Hợp kim dùng để đúc áp lực cần có khoảng kết tinh hẹp để nhận được vật đúc
có độ sít chặt cao, đồng đều, độ bền và độ dẻo cao ở nhiệt độ cao. Hợp kim
cũng cần có độ chảy loãng tốt, không bám dính khuôn, thành phần hóa học ổn
định khi giữ lâu trong lò.
+ Mỗi loại hợp kim dùng trong đúc áp lực đều có những ưu điểm riêng biệt đối
với yêu cầu của sản phẩm hoàn chỉnh. Vì thế, tùy trường hợp cụ thể mà ta
chọn loại hợp kim thích hợp.

2.1.2. Một số hợp kim thường dùng trong công nghệ đúc áp lực
+ Kẽm – nhóm hợp kim dễ đúc nhất, có độ bền nén cao, chịu sự va đập tốt và dễ
mạ trang trí hay bảo vệ. Hợp kim kẽm được dùng để đúc các chi tiết nhỏ, có
nhiệt độ nóng chảy thấp giúp nâng cao tuổi thọ khuôn.
+ Nhôm – nhóm hợp kim có khối lượng riêng nhỏ, cho sự ổn định về kích thước
khi đúc những chi tiết có hình dáng phức tạp và thành mỏng. Nhôm có cơ tính
và tính chống ăn mòn tốt, dẫn nhiệt và điện tốt, đồng thời bền cơ ở nhiệt độ
cao. Các hợp kim nhôm được sử dụng rộng rãi nhất là: AlSi12, AlSi9Mg0,3,
AlMg8, AlSi8Cu4.
+ Magiê – nhóm hợp kim nhẹ nhất trong các hợp kim đúc áp lực (d = 1,7 ÷ 1,8
kg/dm
3
), dễ gia công và có độ bền riêng cao (độ bền riêng = độ bền / khối
lượng riêng). Do đó, nhóm hợp kim này được dùng để đúc các chi tiết yêu cầu
vừa bền vừa nhẹ. Ngoài ra, ưu điểm chính của hợp kim magiê là không ―hàn
dính‖ vào bề mặt buồng ép và khuôn. Để đúc áp lực, thường sử dụng các hợp
kim magiê có thành phần (%): 7÷10 Al, 0,2÷1,0 Zn, 0,15÷0,50 Mn.

+ Đồng – nhóm hợp kim có độ cứng, tính chống ăn mòn và cơ tính tốt nhất

trong các hợp kim đúc hiện nay. Hợp kim đồng có tính chống mài mòn cao, có
sự ổn định về kích thước và độ bền có thể tương đương với các vật đúc bằng
thép.
+ Chì và Thiếc – nhóm những hợp kim có khối lượng riêng lớn, độ chảy loãng
cao, nhiệt độ nóng chảy thấp, độ bền và độ cứng thấp, thường dùng cho máy
đúc công suất nhỏ với buồng ép nóng (xem mục 2.5.3). Vật đúc bằng hợp kim
chì và thiếc có độ chính xác và độ sít chặt cao.
+ Thép – thép có nhiệt độ nóng chảy cao nên ta sử dụng máy đúc có buồng ép
và khuôn được chế tạo bằng các hợp kim trên cơ sở Mo hoặc W. Khi đúc các
vật đúc bằng thép cần chú ý chọn kích thước và hình dạng phù hợp để tránh
ứng suất trong vật đúc và khuôn. Hiện nay, người ta đã đúc áp lực ra những
vật đúc có các mác: 50Ni, 29NiCo, 10Cr18Ni9Ti, 10Cr18Ni10Ti,
10Cr18Ni12Mo3TiĐ, 12Cr18Ni12Mo3TiĐ…
+ Gang – khó đúc gang trên máy đúc áp lực do vật đúc dễ bị biến trắng, gây ra
hiện tượng nứt nóng ở lớp biến trắng. Để khắc phục khuyết điểm này, người ta
dùng biện pháp biến tính, sản xuất ra vật đúc có thành phần (%): 3,7C – 2,5Si
– 0,6Mn. Hiện nay, người ta cũng đã đúc gang cầu trên máy đúc áp lực.
+ Titan – hợp kim Ti dùng cho đúc áp lực bao gồm các hệ: Ti-Al-Mo-Zr-Si và
Ti-Al và được đúc trong khuôn bằng thép 30Cr2W8V. Đây là nhóm hợp kim
có cơ tính tốt.







+ Bảng 2.3 trình bày một số tính chất vật lý của các hợp kim thường dùng trong
đúc áp lực.
Bảng 2.3

Nhôm
Đồng
Magiê
Kẽm
Độ bền kéo, MPa.
324
379
234
283
Độ bền chảy dẻo, MPa.
16
21
16
—
Độ bền cắt, MPa.
193
255
138
214
Độ bền mỏi, MPa.
138
172
97
48
Độ cứng (Brinell)
80
91
63
82

Khối lượn riêng, g/cm
3
.
2.71
8.30
1.80
6.60
Nhiệt độ nóng chảy, °C.
593
910
596
387
Mô đun đàn hồi, GPa.
71
103
45
—

+ Bảng 2.4 trình bày giới hạn về kích thước và khối lượng của vật đúc đối với
các hợp kim khác nhau.
Bảng 2.4

Nhôm
Đồng
Magiê
Kẽm
Khối lượng tối đa, kg.
31,7
4,5
20,0

34,0
Chiều dày thành mỏng tối thiểu
(vật đúc lớn), mm.
2,0
2,3
2,5
0,9
Chiều dày thành mỏng tối thiểu
(vật đúc nhỏ), mm.
1,0
1,4
1,0
0,4






+ Bảng 2.5 so sánh các tính chất công nghệ của một số hợp kim thường dùng
trong đúc áp lực.
Bảng 2.5

Nhôm
Đồng
Magiê
Kẽm
Sự ổn định kích thước
Tốt
Rất tốt

Rất tốt
Tốt
Khả năng chống ăn mòn
Tốt
Rất tốt
Khá
Khá
Tính đúc
Tốt
Khá
Tốt
Rất tốt
Độ phức tạp chi tiết
Tốt
Khá
Tốt
Rất tốt
Độ chính xác kích thước
Tốt
Khá
Rất tốt
Rất tốt
Khả năng xuất hiện nứt
Trung bình
Trung bình
Thấp
Cao
Khả năng bám dính khuôn
Thấp
Trung bình

Cao
Cao
Chi phí khuôn
Trung bình
Cao
Trung bình
Thấp
Chi phí gia công cắt gọt
Thấp
Trung bình
Thấp
Thấp
Chi phí gia công tinh
Trung bình
Thấp
Cao
Thấp