Hướng dẫn đúc khuôn nhôm

Đúc khuôn nhôm là gì?

Đúc khuôn hoặc đúc khuôn nhôm là một quy trình sản xuất khối lượng lớn tạo ra các bộ phận kim loại có độ chính xác cao và độ tinh xảo. Nguyên lý cơ bản liên quan đến việc ép kim loại nóng chảy, ở áp suất cao, vào khuôn. Sau đó, kim loại được làm nguội nhanh, tạo thành hình dạng của khuôn.

Nhiều nhà thiết kế thích quy trình đúc khuôn vì khả năng tạo ra các bộ phận kim loại phức tạp, có độ bền cao, khối lượng lớn với độ chính xác cao. Các nhà thiết kế thường chọn đúc khuôn nhôm vì tiết kiệm chi phí hơn so với các quy trình đúc thay thế như đúc cát.


 

Tổng quan về quy trình đúc khuôn nhôm

 

- Tạo công cụ

Bước đầu tiên trong sản xuất đúc nhôm là tạo tệp CAD 3D. Đọc hướng dẫn thiết kế của chúng tôi bên dưới để biết thêm thông tin về cách tốt nhất để thiết kế các bộ phận của bạn cho quy trình đúc khuôn. Sau khi bạn tìm thấy nhà sản xuất phù hợp và đồng ý bắt đầu sản xuất, nhà sản xuất thường sẽ chịu trách nhiệm thiết kế và sản xuất khuôn. Khuôn thường được gia công CNC từ thép công cụ đã tôi để cải thiện tuổi thọ của khuôn.

Một nhà sản xuất giỏi cũng sẽ cân nhắc cẩn thận phân tích dòng chảy khuôn để tối ưu hóa dụng cụ cho bộ phận cụ thể của bạn. Độ phức tạp của bộ phận sẽ xác định các yếu tố như thanh trượt di chuyển và lõi.
  

- Sản xuất một phần

Chu trình đúc khuôn bắt đầu bằng hai nửa khuôn được kẹp chặt với nhau trong máy đúc khuôn. Khuôn được sắp xếp sao cho một nửa cố định và nửa còn lại có thể di chuyển vuông góc với mặt phẳng chia khuôn.

Nhôm nóng chảy sau đó được phun vào khuôn kín ở áp suất cao. Lượng kim loại được phun vào khuôn là lượng phun. Áp suất phun được giữ để đảm bảo khuôn tiếp tục đầy khi vật liệu nóng chảy nguội đi và co lại. Thời gian phun và giữ cần thiết phụ thuộc vào thể tích khoang, độ dày thành và các đặc tính nhiệt động của hợp kim nhôm đúc.

Khi bộ phận đã nguội đủ, các nửa khuôn được kéo ra và vật đúc được đẩy ra bằng nhiều chốt đẩy. Do bản chất mềm của nhôm ấm, các chốt đẩy có thể để lại dấu vết nhỏ trên bề mặt bộ phận. Luôn làm việc với nhà sản xuất của bạn để xác định vị trí tốt nhất của các dấu chốt đẩy có thể có.

Hai nửa khuôn được làm sạch nhanh chóng bằng khí nén để loại bỏ các mảnh vụn và phun chất tách khuôn để bôi trơn khuôn trước khi khuôn đóng lại để thực hiện lần đúc tiếp theo.
 
Các bộ phận hợp kim nhôm đúc bị đẩy ra sẽ cần cắt tỉa để loại bỏ các tia lửa, rãnh và các đường phun. Việc này được thực hiện bằng tay hoặc thông qua máy cưa hoặc máy ép cắt tỉa. Vật liệu phế thải từ quá trình cắt tỉa sẽ bị loại bỏ hoặc nấu chảy lại để sử dụng cho các lần bắn sau.
‍

Có những loại đúc khuôn nào?

Có hai quy trình đúc khuôn: đúc khuôn buồng nóng và đúc khuôn buồng lạnh. Cả hai phương pháp đều liên quan đến việc ép kim loại nóng chảy qua khuôn và để nguội; tuy nhiên, cách nung nóng kim loại thì khác nhau.
 

- Buồng nóng

Máy đúc khuôn buồng nóng có lò nung tích hợp làm nóng chảy kim loại thành trạng thái nóng chảy trước khi được ép vào khuôn bằng piston thủy lực áp suất cao. Sự khác biệt chính giữa đúc khuôn buồng nóng là kim loại được nung nóng bên trong máy đúc.

Đây là một quá trình tương đối nhanh với thời gian chu kỳ khoảng 20 phút. Quá trình này phù hợp nhất với các kim loại có nhiệt độ nóng chảy thấp hơn, chẳng hạn như; hợp kim kẽm, hợp kim magiê và hợp kim chì.
 

‍- Buồng lạnh

Đúc khuôn buồng lạnh hoạt động tương tự như đúc khuôn buồng nóng; kim loại được nung nóng thành kim loại nóng chảy và sau đó được ép vào khuôn dưới áp suất cao bằng cách sử dụng pít-tông. Tuy nhiên, đúc khuôn buồng lạnh khác vì kim loại được nung nóng trong lò ngoài và sau đó được chuyển đến máy đúc bằng một muôi hoặc ống chuyển ở trạng thái nóng chảy.

Quy trình này được sử dụng khi đúc với các kim loại có điểm nóng chảy cao hơn như; nhôm, đồng thau và đồng. Lò ngoài phải nung nóng kim loại đến nhiệt độ đủ cao để chuyển sang trạng thái nóng chảy. Thời gian chu kỳ dài hơn do có thêm bước chuyển kim loại nóng chảy.
 

Những bộ phận nào được sản xuất bằng phương pháp đúc khuôn nhôm?

Nhiều bộ phận được sản xuất bằng cách đúc khuôn nhôm. Quá trình đúc khuôn có thể tạo ra các bộ phận có hình dạng phức tạp, khiến quy trình này có thể áp dụng cho nhiều ngành công nghiệp. Các bộ phận được sản xuất bằng kỹ thuật đúc khuôn bao gồm:
 

• Dụng cụ phẫu thuật    
• Vỏ điện
• Pít-tông    
• Máy bơm và van
• Khối động cơ    
• Khung gầm và phụ tùng ô tô
• Cánh quạt    
• Chiếu sáng ngoài trời

 

Ưu điểm của đúc khuôn nhôm

Đúc khuôn nhôm có nhiều lợi thế hơn so với các phương pháp đúc, tạo hình và cắt gọt khác:

• Các bộ phận đúc bằng nhôm có trọng lượng nhẹ: Các đặc tính về độ bền kéo của nhôm
• Có thể đạt được khối lượng lớn một cách kinh tế: Do thời gian chu kỳ ngắn, lãng phí vật liệu tối thiểu và có thể sản xuất khối lượng lớn một cách nhanh chóng và tiết kiệm chi phí.
• Khả năng chống ăn mòn tuyệt vời
• Giảm chi phí: Có rất ít lãng phí vật liệu, do đó chi phí vật liệu thấp hơn các quy trình trừ thông thường. Hơn nữa, chi phí lao động tương đối thấp do thời gian chu kỳ ngắn.
• Nhiều loại bề mặt hoàn thiện

 

‍Nhược điểm của đúc khuôn nhôm là gì?

 

• Chi phí khởi nghiệp cao: Chi phí gia công ban đầu cao đối với đúc khuôn vì một công cụ tùy chỉnh phải được gia công CNC , tốn thời gian và tốn kém. Tuy nhiên, chi phí bộ phận thấp sau khi công cụ hoàn thành và tốc độ sản xuất tương đối nhanh.
• Chỉ giới hạn sản xuất với số lượng lớn: Do cần sản xuất một công cụ đắt tiền, phương pháp sản xuất này chỉ tiết kiệm cho sản xuất khối lượng lớn. Có thể thực hiện các đợt sản xuất nhỏ hơn, nhưng chi phí bộ phận sẽ tăng lên.
• Hình học phức tạp thì tốn kém: Các bộ phận có độ phức tạp về mặt hình học thường có chi phí cao hơn vì chúng thường yêu cầu lõi trượt và gia công bổ sung. Xem phần bên dưới về các mẹo giảm chi phí để giúp giữ chi phí bộ phận ở mức tối thiểu.
• Tốc độ sản xuất ban đầu thấp: Dụng cụ phải được gia công trước khi có thể sản xuất bất kỳ bộ phận sản xuất cuối cùng nào. Điều này có thể mất một thời gian vì thường cần phải thay đổi dụng cụ sau khi các bộ phận T0 (lần chạy đầu tiên) đã được xem xét.

 

Đúc khuôn có giá bao nhiêu?

Chi phí đúc khuôn thay đổi đáng kể tùy theo kích thước, độ phức tạp và số lượng bộ phận cần thiết. Chi phí có thể được chia thành hai loại chính: chi phí dụng cụ và chi phí đơn vị. Tuy nhiên, giá có thể tăng nhanh khi kết hợp lõi trượt, khuôn nhiều khoang và các quy trình như EDM. Chi phí dụng cụ bao gồm thiết kế chính dụng cụ, đây có thể là một quy trình tốn thời gian và sản xuất khuôn kim loại. Điều tuyệt vời của đúc khuôn là tốc độ và hiệu quả của nó.

Bài viết liên quan:

• Dập nguội là gì? Khuôn dập nguội là gì?
• Giải thích về độ nhám bề mặt - Biểu đồ độ nhám Ra