Trong việc theo đuổi các giải pháp nhẹ, hiệu suất cao cho các ngành công nghiệp hiện đại, đúc khuôn nổi bật như một công nghệ tạo hình kim loại trưởng thành và có nhiều lợi thế. Quá trình này cho phép sản xuất hiệu quả và tiết kiệm các bộ phận kim loại đáp ứng các yêu cầu nghiêm ngặt, khiến nó trở thành lựa chọn ưu tiên trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Từ các bộ phận ô tô đến thiết bị điện tử tiêu dùng, đúc khuôn mang lại độ chính xác và hiệu quả chi phí vô song cho sản xuất hàng loạt.
Đúc khuôn là một quy trình đúc kim loại liên quan đến việc bơm kim loại nóng chảy dưới áp suất cao vào khoang khuôn, nơi nó nguội và đông đặc thành hình dạng mong muốn. Phương pháp này có khả năng sản xuất các bộ phận có hình dạng phức tạp, kích thước chính xác và bề mặt hoàn thiện tuyệt vời. Các ứng dụng bao gồm từ khối động cơ và bánh răng trong ô tô đến tay cầm và linh kiện điện tử trong các thiết bị gia dụng.
Những ưu điểm chính của đúc khuôn bao gồm sản xuất nhanh chóng, hiệu quả chi phí và chất lượng ổn định, khiến nó trở nên lý tưởng cho sản xuất số lượng lớn.
Quá trình đúc khuôn bao gồm một số giai đoạn quan trọng, mỗi giai đoạn đều ảnh hưởng đến chất lượng và hiệu suất của sản phẩm cuối cùng.
Khuôn, hoặc khuôn, là trung tâm của quá trình đúc khuôn. Thường được làm từ thép hoặc nhôm, nó phải chịu được nhiệt độ và áp suất cao liên quan. Thiết kế khuôn bắt đầu với một mô hình CAD của bộ phận, kết hợp các cân nhắc về hình học, độ chính xác về kích thước, độ hoàn thiện bề mặt và dễ dàng đẩy ra. Khuôn hiện đại thường được sản xuất bằng cách gia công CNC để có độ chính xác.
Việc lựa chọn hợp kim kim loại phù hợp là rất quan trọng, với các lựa chọn phổ biến bao gồm nhôm, magiê, kẽm, đồng và hợp kim chì. Kim loại đã chọn được nung chảy trong lò, với việc kiểm soát nhiệt độ và khử khí đảm bảo độ tinh khiết và độ lỏng.
Kim loại nóng chảy được bơm vào khoang khuôn dưới áp suất cao (thường là 10–210 MPa), đảm bảo lấp đầy hoàn toàn và đúc đặc. Tốc độ phun được điều chỉnh cẩn thận để ngăn ngừa các khuyết tật như xốp.
Sau khi phun, kim loại nguội và đông đặc. Tốc độ làm mát được quản lý thông qua hệ thống nước hoặc dầu để tối ưu hóa cấu trúc vi mô. Sau khi đông đặc, khuôn mở ra và các chốt đẩy giải phóng bộ phận.
Các bộ phận đúc thường trải qua quá trình cắt để loại bỏ vật liệu thừa (ví dụ: ống dẫn và bavia), sau đó là các phương pháp xử lý bề mặt như phun cát, đánh bóng hoặc mạ. Xử lý nhiệt cũng có thể được áp dụng để tăng cường các đặc tính cơ học.
Các phương pháp đúc khuôn khác nhau phục vụ cho các vật liệu, kích thước bộ phận và nhu cầu sản xuất cụ thể:
| Loại | Vật liệu | Ưu điểm | Nhược điểm | Ứng dụng |
|---|---|---|---|---|
| Buồng lạnh | Hợp kim nhôm, magiê, đồng | Lý tưởng cho kim loại có điểm nóng chảy cao; độ bền bộ phận cao | Thời gian chu kỳ dài hơn; yêu cầu chuyển kim loại thủ công | Khối động cơ, hộp số |
| Buồng nóng | Hợp kim kẽm, chì | Sản xuất nhanh chóng cho kim loại có điểm nóng chảy thấp | Chỉ giới hạn ở vật liệu nóng chảy thấp; nguy cơ ăn mòn | Điện tử, hàng tiêu dùng |
| Chân không | Hợp kim nhôm, magiê, kẽm | Giảm độ xốp; cải thiện các đặc tính cơ học | Chi phí cao hơn; quy trình phức tạp | Các bộ phận ô tô có độ bền cao |
| Trọng lực | Hợp kim nhôm, kẽm, đồng | Chi phí khuôn thấp hơn; các đặc tính cơ học tốt hơn so với đúc cát | Độ chính xác thấp hơn so với đúc khuôn áp suất cao | Van, đường ống |
| Áp suất cao | Hợp kim nhôm, kẽm, magiê | Bề mặt hoàn thiện tuyệt vời; độ chính xác cao; sản xuất nhanh chóng | Chi phí khuôn cao; khả năng xốp | Ô tô, điện tử, thiết bị |
| Áp suất thấp | Hợp kim nhôm | Tính toàn vẹn cấu trúc tốt; thích hợp cho các bộ phận lớn | Chậm hơn; tốt nhất cho các lô nhỏ | Bánh xe, các bộ phận kết cấu |
Việc chọn vật liệu phù hợp phụ thuộc vào các yếu tố như độ bền, khả năng chống ăn mòn, độ dẫn nhiệt và chi phí. Các vật liệu đúc khuôn phổ biến bao gồm:
| Vật liệu | Ví dụ về hợp kim | Các thuộc tính chính | Ứng dụng |
|---|---|---|---|
| Nhôm | A380, A383, ADC12 | Nhẹ, chống ăn mòn, chắc chắn, có thể gia công | Ô tô, hàng không vũ trụ, điện tử |
| Magiê | AZ91D, AM60B | Siêu nhẹ, tỷ lệ độ bền trên trọng lượng tốt | Các bộ phận ô tô nhẹ, hàng không vũ trụ |
| Kẽm | Zamak 3, Zamak 5 | Khả năng đúc tuyệt vời, độ chính xác cao, dẫn điện | Điện tử, hàng tiêu dùng nhỏ |
| Đồng | Đồng thau, đồng | Khả năng chống ăn mòn cao, độ dẫn nhiệt/điện | Hệ thống ống nước, đầu nối điện |
| Chì | Chì, hợp kim chì-thiếc | Mật độ cao, dễ đúc | Pin, tấm chắn bức xạ |
Đúc khuôn được sử dụng rộng rãi trong:
Quá trình linh hoạt này cũng phục vụ cho các ngành công nghiệp y tế, xây dựng và đồ chơi, thể hiện khả năng thích ứng của nó với các nhu cầu sản xuất đa dạng.