I. Khái quát về đúc

Trong số các hợp kim đúc, hợp kim nhôm đúc được sử dụng rộng rãi nhất, không thể so sánh với các hợp kim khác, các loại đúc hợp kim nhôm như sau:

Bởi vì các thành phần của hợp kim nhôm là khác nhau, do đó cho thấy các tính chất vật lý và hóa học của hợp kim là khác nhau, và quá trình kết tinh là khác nhau. Vì vậy, nó là cần thiết để đặc tính hợp kim nhôm, lựa chọn hợp lý phương pháp đúc, để ngăn chặn hoặc trong phạm vi cho phép để giảm sản xuất các khuyết tật đúc, do đó tối ưu hóa đúc.

1. Hiệu suất quá trình đúc hợp kim nhôm

Các đặc tính quá trình đúc hợp kim nhôm thường được hiểu là sự kết hợp của những đặc tính nổi bật nhất trong quá trình đúc, kết tinh và làm mát. Tính lưu động, co rút, kín khí, ứng suất đúc, hút khí. Hợp kim nhôm Những đặc điểm này phụ thuộc vào thành phần của hợp kim, nhưng cũng liên quan đến các yếu tố đúc, nhiệt độ gia nhiệt hợp kim, mức độ phức tạp của loại đúc, hệ thống đổ, hình dạng cổng, v.v.

(1) Thanh khoản

Tính lưu động đề cập đến khả năng của chất lỏng hợp kim để lấp đầy các loại đúc. Kích thước của tính lưu động xác định liệu hợp kim có thể đúc các vật đúc phức tạp hay không. Tính lưu động của hợp kim nhôm là tốt nhất.

Có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến tính lưu động, chủ yếu là thành phần, nhiệt độ và chất lỏng hợp kim trong sự hiện diện của oxit kim loại, hợp chất kim loại và các chất gây ô nhiễm khác của các hạt pha rắn, nhưng các yếu tố cơ bản bên ngoài là nhiệt độ đổ và áp suất đổ (thường được gọi là áp suất đổ) cao và thấp.

Trong sản xuất thực tế, trong trường hợp hợp hợp kim đã được xác định, ngoài việc tăng cường quá trình nấu chảy (tinh chế và loại bỏ cặn), nó cũng phải cải thiện quá trình đúc (tính thấm khí của khuôn cát, khí thải của khuôn kim loại và nhiệt độ), và tăng nhiệt độ đổ mà không ảnh hưởng đến chất lượng đúc để đảm bảo tính lưu động của hợp kim.

(2) Tính co rút

Co lại là một trong những tính năng chính của hợp kim nhôm đúc. Nói chung, hợp kim được đổ từ chất lỏng đến đông cứng, cho đến khi lạnh đến nhiệt độ phòng, được chia thành ba giai đoạn, tương ứng là co rút chất lỏng, co rút đông cứng và co rút trạng thái rắn. Tính co rút của hợp kim có ảnh hưởng quyết định đến chất lượng đúc, nó ảnh hưởng đến kích thước lỗ rút của đúc, sản xuất ứng suất, hình thành vết nứt và thay đổi kích thước. Thông thường, co rút đúc lại được chia thành co rút cơ thể và co rút dây, trong sản xuất thực tế thường áp dụng co rút dây để đo lường tính co rút của hợp kim.

Kích thước hợp kim nhôm co lại, thường được biểu thị bằng phần trăm, được gọi là tỷ lệ co lại.

① Thu nhỏ cơ thể

Co rút thể bao gồm co rút chất lỏng và co rút đông máu.

Chất lỏng hợp kim đúc từ đổ đến đông cứng, ở nơi cuối cùng đông cứng sẽ có sự co rút vĩ mô hoặc vi mô, lỗ co vĩ mô này do co rút có thể nhìn thấy bằng mắt thường và được chia thành các lỗ co tập trung và phân tán. Các lỗ thu nhỏ tập trung có kích thước lỗ lớn và tập trung và được phân phối ở các khớp nóng trên đỉnh đúc hoặc có độ dày phần lớn. Hình dạng lỗ co phân tán và nhỏ, phần lớn phân bố ở trục đúc và bộ phận nhiệt. Các lỗ nhỏ rất khó nhìn thấy bằng mắt thường, và hầu hết các lỗ nhỏ được phân bố dưới ranh giới tinh thể hoặc giữa các nhánh của các tinh thể nhánh.

Lỗ co và lỏng lẻo là một trong những khiếm khuyết chính của đúc, được tạo ra bởi sự co rút của chất lỏng lớn hơn so với sự co rút của chất rắn. Trong sản xuất, nó được tìm thấy rằng phạm vi thiết lập hợp kim nhôm đúc càng nhỏ, nó càng dễ dàng để hình thành các lỗ thu nhỏ tập trung, phạm vi thiết lập càng rộng, nó càng dễ dàng để hình thành các lỗ thu nhỏ phân tán, do đó, trong thiết kế phải làm cho hợp kim nhôm đúc phù hợp với nguyên tắc thiết lập tuần tự, đó là sự co rút của cơ thể đúc trong trạng thái lỏng để thiết lập nên sự bổ sung của chất lỏng hợp kim, là sự co rút và lỏng lẻo tập trung vào các điểm nổi bên ngoài đúc. Đối với dễ dàng để tạo ra các vật đúc hợp kim nhôm lỏng lẻo phân tán, số lượng cài đặt Riser nhiều hơn so với các lỗ thu nhỏ tập trung, và sắt lạnh được đặt ở vị trí dễ dàng để tạo ra sự lỏng lẻo, tăng tốc độ làm mát cục bộ để làm cho nó đồng thời hoặc nhanh chóng thiết lập.

② Dây co lại

Kích thước co dây sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng đúc. Dây co lại càng lớn, xu hướng tạo ra vết nứt và ứng suất của vật đúc nhôm cũng càng lớn; Kích thước và hình dạng đúc thay đổi càng lớn sau khi làm mát.

Đối với các hợp kim nhôm đúc khác nhau có tỷ lệ co rút đúc khác nhau, ngay cả khi cùng một hợp kim, đúc khác nhau, tỷ lệ co rút khác nhau, trên cùng một đúc, tỷ lệ co rút dài, rộng và cao của nó cũng khác nhau. Nó sẽ phụ thuộc vào từng trường hợp cụ thể.

(3) Khả năng nứt nhiệt

Việc sản xuất các vết nứt nhiệt đúc nhôm, chủ yếu là do ứng suất co rút của đúc vượt quá lực liên kết giữa các hạt kim loại, chủ yếu dọc theo ranh giới hạt để tạo ra các vết nứt có thể nhìn thấy từ các vết nứt nứt khi kim loại thường bị oxy hóa và mất độ bóng kim loại. Các vết nứt kéo dài dọc theo ranh giới hạt và có hình dạng răng cưa, với bề mặt rộng hơn và bên trong hẹp hơn, trong khi một số xuyên qua các mặt cuối của toàn bộ đúc.

Xu hướng tạo ra vết nứt của các vật đúc hợp kim nhôm khác nhau cũng khác nhau, điều này là do sự khác biệt giữa nhiệt độ bắt đầu hình thành khung kết tinh hoàn chỉnh và nhiệt độ thiết lập trong quá trình thiết lập hợp kim nhôm đúc, tỷ lệ co rút hợp kim càng lớn và xu hướng tạo ra vết nứt nhiệt càng lớn, ngay cả cùng một hợp kim cũng có xu hướng tạo ra vết nứt nhiệt khác nhau do sức đề kháng của loại đúc, cấu trúc của đúc, quy trình đúc và các yếu tố khác. Loại đúc nhượng bộ thường được sử dụng trong sản xuất, hoặc cải thiện hệ thống đúc hợp kim nhôm đúc và các biện pháp khác, để đúc nhôm tránh tạo ra vết nứt. Các vết nứt nhiệt đúc nhôm thường được phát hiện bằng phương pháp vòng nứt nhiệt.

(4) Độ kín khí

Đúc nhôm hợp kim kín khí đề cập đến kích thước khoang nhôm đúc dưới tác động của khí áp suất cao hoặc chất lỏng không rò rỉ mức độ, độ kín khí thực sự mô tả mức độ dày đặc và tinh khiết của mô bên trong đúc.

Độ kín khí của hợp kim nhôm đúc có liên quan đến tính chất của hợp kim, phạm vi hợp kim càng nhỏ thì xu hướng tạo ra sự lỏng lẻo càng nhỏ, đồng thời tạo ra lỗ khí kết tủa càng nhỏ thì độ kín khí của hợp kim càng cao. Độ kín khí của cùng một hợp kim nhôm đúc là tốt và xấu, cũng liên quan đến quá trình đúc, chẳng hạn như giảm nhiệt độ đúc hợp kim nhôm đúc, đặt sắt lạnh để tăng tốc độ làm mát và kết tinh hóa dưới áp lực, có thể làm cho độ kín khí của đúc nhôm được cải thiện. Bạn cũng có thể dùng phương pháp ngâm để chặn khoảng trống tiết lộ để nâng cao tính mật khí của linh kiện.

(5) Ứng suất đúc

Ứng suất đúc bao gồm ứng suất nhiệt, ứng suất pha và ứng suất co. Các nguyên nhân gây ra căng thẳng khác nhau không giống nhau.

① Ứng suất nhiệt

Ứng suất nhiệt là do độ dày và độ mỏng không đồng đều của mặt cắt tại giao điểm của các hình dạng hình học khác nhau của đúc và làm mát không nhất quán. Áp suất áp suất được hình thành ở một bức tường mỏng, dẫn đến ứng suất còn lại trong đúc.

② Ứng suất thay đổi pha

Ứng suất thay đổi pha là do một số hợp kim nhôm đúc tạo ra sự thay đổi pha trong quá trình làm mát sau khi thiết lập, dẫn đến sự thay đổi kích thước thể tích. Chủ yếu là do độ dày của tường đúc nhôm không đồng đều, các bộ phận khác nhau xảy ra sự thay đổi pha trong thời gian khác nhau.

③ Căng thẳng co lại

Nhôm đúc khi co lại bị cản trở bởi loại đúc, lõi và gây ra căng thẳng kéo. Loại căng thẳng này là tạm thời, nhôm đúc ra khỏi hộp sẽ tự động biến mất. Nhưng thời gian mở hộp không đúng cách, nó thường gây ra vết nứt nhiệt, đặc biệt là loại kim loại đổ hợp kim nhôm thường dễ bị nứt nhiệt dưới tác động của ứng suất này.

Ứng suất còn lại trong các bộ phận hợp kim nhôm đúc làm giảm tính chất cơ học của hợp kim và ảnh hưởng đến độ chính xác gia công của đúc. Ứng suất còn lại trong đúc nhôm có thể được loại bỏ bằng cách xử lý ủ. Hợp kim do độ dẫn nhiệt tốt, không có sự thay đổi pha trong quá trình làm mát, miễn là thiết kế cấu trúc đúc hợp lý, ứng suất còn lại của đúc nhôm thường nhỏ hơn.

(6) Hấp thụ

Hợp kim nhôm dễ dàng hấp thụ khí và là đặc điểm chính của hợp kim nhôm đúc. Các thành phần của nhôm lỏng và hợp kim nhôm phản ứng với độ ẩm chứa trong lò, các sản phẩm đốt cháy chất hữu cơ và đúc và khí hydro được hấp thụ bởi chất lỏng nhôm.

Nhiệt độ hợp kim nhôm nóng chảy càng cao, càng hấp thụ nhiều hydro; Ở 700 ℃, độ hòa tan của hydro trong mỗi 100g nhôm là 0,5~0,9, và khi nhiệt độ tăng lên 850 ℃, độ hòa tan của hydro tăng 2~3 lần. Khi các tạp chất kim loại kiềm, độ hòa tan của hydro trong chất lỏng nhôm tăng lên đáng kể.

Hợp kim nhôm đúc ngoài việc hút khí khi nấu chảy, khi đổ vào loại đúc cũng sẽ tạo ra hơi thở, kim loại lỏng đi vào loại đúc giảm với nhiệt độ, độ hòa tan của khí giảm, kết thúc khí dư thừa, có một phần khí không thoát ra được để lại trong đúc để tạo thành lỗ chân lông, đây thường được gọi là 'lỗ kim'. Khí đôi khi được kết hợp với các lỗ thu nhỏ, và khí kết tủa trong chất lỏng nhôm vẫn còn bên trong chúng. Nếu áp suất tạo ra bởi nhiệt bong bóng là rất lớn, bề mặt của lỗ khí là mịn, và có một vòng sáng xung quanh lỗ; Nếu áp suất do bong bóng khí tạo ra nhỏ, bề mặt bên trong lỗ có nhiều nếp nhăn, trông giống như 'chân ruồi', nhìn kỹ lại có đặc điểm co lỗ.

Hàm lượng hydro trong chất lỏng hợp kim nhôm đúc càng cao thì càng có nhiều lỗ kim được tạo ra trong đúc. Lỗ kim trong đúc nhôm không chỉ làm giảm độ kín khí, chống ăn mòn của đúc mà còn làm giảm tính chất cơ học của hợp kim. Để có được một đúc nhôm không có lỗ khí hoặc ít lỗ khí, chìa khóa nằm trong điều kiện nóng chảy. Nếu thêm chất bảo vệ khi nung chảy, lượng khí hấp thụ của hợp kim giảm mạnh. Xử lý tinh chế chất lỏng nhôm nóng chảy, có thể kiểm soát hiệu quả hàm lượng hydro trong chất lỏng nhôm.

II. Đúc cát

Phương pháp đúc sử dụng hạt cát, đất sét và các vật liệu phụ trợ khác để tạo thành một loại đúc được gọi là đúc cát. Các vật liệu của cát được gọi chung là vật liệu tạo hình. Loại cát cho các ứng dụng kim loại màu được xây dựng từ cát, đất sét hoặc các chất kết dính và nước khác.

Quá trình đúc nhôm là quá trình mà kim loại tương tác với loại đúc. Chất lỏng hợp kim nhôm sau khi tiêm vào loại đúc sẽ truyền nhiệt cho loại đúc, loại đúc cát phải chịu tác động nhiệt, cơ học, hóa học của kim loại lỏng. Do đó, để có được chất lượng cao đúc, ngoài việc nắm bắt nghiêm ngặt quá trình nấu chảy, nó cũng phải được thiết kế chính xác loại cát (lõi) tỷ lệ, hình dạng và đổ và các quá trình khác.

III. Đúc loại kim loại

1. Giới thiệu và quy trình công nghệ

Đúc loại kim loại còn được gọi là đúc cứng hoặc đúc loại vĩnh viễn, là phương pháp đổ hợp kim nhôm nóng chảy tốt vào loại kim loại để có được đúc. Đúc loại hợp kim nhôm chủ yếu sử dụng lõi kim loại, cũng có thể sử dụng lõi cát hoặc lõi vỏ và các phương pháp khác. So với đúc áp lực, loại kim loại hợp kim nhôm có tuổi thọ dài.

2, đúc lợi thế

(1) Ưu điểm

Loại kim loại có tốc độ làm mát nhanh hơn, tổ chức đúc dày đặc hơn, có thể được tăng cường xử lý nhiệt và tính chất cơ học cao hơn khoảng 15% so với đúc cát.

Đúc loại kim loại, chất lượng đúc ổn định, độ nhám bề mặt tốt hơn đúc cát, tỷ lệ phế liệu thấp.

Điều kiện lao động tốt, năng suất cao, công nhân dễ dàng nắm bắt.

(2) Bất lợi

Loại kim loại dẫn nhiệt lớn, khả năng sạc kém.

Bản thân loại kim loại không có tính thấm khí. Các biện pháp tương ứng phải được thực hiện để xả khí hiệu quả.

Loại kim loại không nhượng bộ, dễ bị nứt và biến dạng khi đông cứng.

3. Các khuyết tật phổ biến và phòng ngừa của đúc loại kim loại

(1) lỗ kim

Các biện pháp phòng ngừa tạo ra lỗ kim:

Nghiêm cấm sử dụng các vật liệu hợp kim nhôm đúc bị ô nhiễm, các hợp chất hữu cơ và các vật liệu bị oxy hóa nghiêm trọng.

Kiểm soát quá trình nấu chảy và tăng cường tinh chế khử khí.

Kiểm soát độ dày của loại sơn kim loại, quá dày dễ tạo ra lỗ kim.

Nhiệt độ khuôn không nên quá cao, áp dụng các biện pháp kích thích lạnh cho phần tường dày của đúc, chẳng hạn như miếng đồng hoặc tưới nước, v.v.

Kiểm soát chặt chẽ độ ẩm khi áp dụng loại cát, cố gắng sử dụng lõi khô.

(2) Lỗ khí

Các biện pháp ngăn ngừa sự phát triển của lỗ khí:

Sửa đổi hệ thống vòi phun không hợp lý để làm cho dòng chảy trơn tru và tránh sự tham gia của khí.

Khuôn và lõi phải được làm nóng trước, sơn sau, sau khi kết thúc phải được sấy khô mới có thể sử dụng.

Thiết kế khuôn và lõi phải xem xét đầy đủ các biện pháp xả.

(3) Kẹp oxy hóa

Các biện pháp phòng ngừa hàm lượng oxy hóa:

Kiểm soát chặt chẽ quá trình nấu chảy, nấu chảy nhanh, giảm oxy hóa và loại bỏ cặn triệt để. Hợp kim Al-Mg phải được nung chảy dưới lớp phủ.

Lò, dụng cụ phải được làm sạch, không có oxit và nên được làm nóng trước, sau khi sơn nên được sấy khô để sử dụng.

Hệ thống đổ được thiết kế phải có khả năng ổn định dòng chảy, đệm, skimming.

Hệ thống đổ nghiêng được sử dụng để làm cho dòng chảy ổn định và không tạo ra quá trình oxy hóa thứ cấp.

Lớp phủ được lựa chọn có độ bám dính mạnh, trong quá trình đổ không tạo ra bong tróc và đi vào đúc để tạo thành cặn kẹp.

(4) nứt nhiệt

Các biện pháp phòng ngừa nứt nhiệt:

Nên tránh quá nóng cục bộ và giảm căng thẳng bên trong khi thực sự đổ hệ thống.

Độ nghiêng của khuôn và lõi phải được đảm bảo trên 2 °, vòi phun có thể được rút lõi và mở khuôn sau khi đông cứng, và lõi cát có thể được sử dụng để thay thế lõi kim loại khi cần thiết.

Kiểm soát độ dày của sơn để làm cho tốc độ làm mát phù hợp cho tất cả các bộ phận của đúc.

Chọn nhiệt độ khuôn thích hợp theo độ dày và độ mỏng của vật đúc.

Tinh chỉnh mô hợp kim và cải thiện khả năng nứt nhiệt.

Cải thiện cấu trúc đúc, loại bỏ đột biến góc nhọn và độ dày thành, giảm xu hướng nứt nhiệt.

(5) Nhẹ nhàng

Biện pháp phòng ngừa tạo ra bệnh lỏng lẻo:

Thiết lập mạo hiểm hợp lý, đảm bảo đông cứng và có khả năng bổ sung.

Điều chỉnh nhiệt độ làm việc của khuôn kim loại thích hợp.

Kiểm soát độ dày của lớp phủ, giảm độ mỏng ở các bức tường dày.

Điều chỉnh tốc độ làm mát của tất cả các bộ phận của loại kim loại để có khả năng làm mát kích thích lớn hơn ở các bức tường dày của đúc.

Giảm nhiệt độ đổ kim loại thích hợp.