Đối với sản xuất nhôm khối lượng lớn đòi hỏi dung sai chặt chẽ và thành mỏng, đúc khuôn là lựa chọn ưu việt. Đối với khối lượng thấp hơn, các bộ phận có thành dày hơn hoặc hợp kim không phù hợp để đúc khuôn, việc đúc khuôn cố định mang lại tính kinh tế và tính linh hoạt tốt hơn. Hiểu được điểm mạnh của từng quy trình—và điểm yếu của quy trình—có thể giúp nhà sản xuất tiết kiệm đáng kể khoản đầu tư vào công cụ và chi phí cho mỗi bộ phận.
Cả đúc khuôn và đúc khuôn vĩnh viễn đều sử dụng khuôn kim loại có thể tái sử dụng thay vì khuôn cát có thể sử dụng được, điều này ngay lập tức khiến chúng khác biệt với đúc cát về độ đồng nhất về kích thước và độ hoàn thiện bề mặt. Tuy nhiên, chúng khác nhau đáng kể về áp suất phun, tốc độ chu kỳ, chi phí dụng cụ và loại bộ phận mà chúng xử lý tốt nhất.
Trong khuôn đúc nhôm, nhôm nóng chảy được phun vào khuôn thép (khuôn) ở áp suất thường dao động từ 1.500 đến 25.000 psi . Áp suất cực lớn này ép kim loại vào từng chi tiết khoang trước khi nó đông cứng lại. Thời gian chu kỳ có thể nhanh như 15 đến 60 giây cho hầu hết các bộ phận ô tô và tiêu dùng, khiến nó trở thành một trong những quy trình tạo hình kim loại nhanh nhất hiện có.
Có hai biến thể: đúc khuôn buồng nóng (đối với hợp kim có độ nóng chảy thấp hơn) và đúc khuôn buồng lạnh. Nhôm, với điểm nóng chảy cao hơn (~660°C), luôn sử dụng máy buồng lạnh , nơi kim loại nóng chảy được múc riêng vào buồng phun.
Đúc khuôn cố định (còn gọi là đúc khuôn trọng lực ở một số thị trường) đổ đầy các khuôn thép hoặc sắt có thể tái sử dụng bằng trọng lực hoặc áp suất thấp—thường dưới 15 psi . Nếu không có áp lực cực lớn của việc đúc khuôn, thời gian chu kỳ thường chậm hơn 1 đến 5 phút mỗi chu kỳ. Tuy nhiên, việc lấp đầy nhẹ nhàng hơn sẽ làm giảm nhiễu loạn, thường tạo ra các bộ phận có tính toàn vẹn bên trong tốt hơn và ít vấn đề về độ xốp của khí hơn.
| tham số | Đúc nhôm | Đúc khuôn vĩnh viễn |
|---|---|---|
| Áp suất phun | 1.500–25.000 psi | Trọng lực tới ~15 psi |
| Thời gian chu kỳ điển hình | 15–60 giây | 1–5 phút |
| Độ dày tường tối thiểu | 0,5–1,5 mm | 3–5 mm |
| Dung sai kích thước | ±0,1–0,3 mm | ±0,3–0,8 mm |
| Bề mặt hoàn thiện (Ra) | 0,8–3,2 µm | 2,5–6,3 µm |
| Chi phí dụng cụ | $10,000–$100,000 | $2,000–$25,000 |
| Cuộc sống khuôn mẫu (ảnh) | 100.000–1.000.000 | 10.000–150.000 |
| Khối lượng tiết kiệm | 10.000 bộ phận/năm | 500–10.000 bộ phận/năm |
| Phạm vi trọng lượng một phần | Gam đến ~25 kg | Gam đến ~150 kg |
| Mức độ xốp | Cao hơn (rủi ro kẹt khí) | Thấp hơn (làm đầy mượt mà hơn) |
| Khả năng xử lý nhiệt | Hạn chế (phồng rộp xốp) | Nói chung là có |
Khuôn đúc nhôm hầu như được làm từ Thép công cụ gia công nóng H13 , một hợp kim crom-molypden có khả năng chịu được chu trình nhiệt lặp đi lặp lại khi bơm nhôm nóng chảy ở nhiệt độ ~680°C vào khuôn có thể được duy trì ở nhiệt độ 150–250°C. Thiết kế khuôn rất phức tạp, thường bao gồm:
Một khuôn đúc ô tô phức tạp với nhiều thanh trượt có thể có giá 80.000 USD đến 200.000 USD hoặc hơn thế nữa. Thời gian thực hiện từ khi thiết kế đến lần chụp đầu tiên thường kéo dài 8 đến 16 tuần . Đây chính xác là lý do tại sao việc đúc khuôn chỉ có ý nghĩa kinh tế trên ngưỡng sản xuất nhất định.
Khuôn thép H13 chất lượng cao để đúc nhôm có thể đạt được 500.000 đến hơn 1.000.000 bức ảnh với việc bảo trì thích hợp. Các vết nứt mỏi do nhiệt (được gọi là "kiểm tra nhiệt") là dạng hư hỏng chính. Khoảng thời gian bảo trì theo kế hoạch—thường là 50.000 đến 100.000 lần chụp—bao gồm đánh bóng, hàn sửa chữa những vùng bị mòn và phủ lại bằng phương pháp xử lý PVD hoặc thấm nitơ để kéo dài tuổi thọ.
Dụng cụ khuôn cố định được gia công từ gang xám hoặc thép, với sắt xám phổ biến cho các ứng dụng có khối lượng thấp hơn vì nó rẻ hơn khi gia công và có độ dẫn nhiệt hợp lý. Lớp phủ khuôn (chất rửa chịu lửa được áp dụng trước mỗi lần đổ) là rất cần thiết - chúng đóng vai trò như một rào cản nhiệt, ngăn nhôm hàn vào khuôn và giúp kiểm soát tốc độ hóa rắn.
Bởi vì áp suất lấp đầy thấp nên khuôn cố định không yêu cầu độ bền kết cấu tương tự như khuôn đúc khuôn. A khuôn cố định hai tấm đơn giản có thể có giá từ 3.000 đến 8.000 USD , trong khi một công cụ phức tạp có lõi và các hoạt động phụ có thể lên tới 20.000–25.000 USD—vẫn thấp hơn đáng kể so với một công cụ đúc khuôn tương đương.
Tuổi thọ khuôn ngắn hơn: 15.000 đến 80.000 chu kỳ là điển hình cho việc đổ nhôm vào khuôn gang, với khuôn thép có tuổi thọ lâu hơn một chút. Điều này hạn chế lợi thế kinh tế của việc đúc khuôn vĩnh viễn ở khối lượng rất cao.
Không phải tất cả các hợp kim nhôm đều tương thích với khuôn đúc. Tốc độ phun cao và quá trình đông đặc nhanh giúp tạo ra các hợp kim có tính lưu động tốt và độ co ngót khi đông đặc thấp. Các hợp kim đúc nhôm được sử dụng phổ biến nhất bao gồm:
Ngược lại, việc đúc khuôn vĩnh viễn có thể chứa được một phạm vi rộng hơn của hợp kim bao gồm các hợp kim dòng 3xx.x có thể xử lý nhiệt như A356 và A357. Các hợp kim này có thể trải qua quá trình xử lý nhiệt T6 (dung dịch xử lý nhiệt lão hóa nhân tạo) để đạt được độ bền kéo của 260–310 MPa với độ giãn dài từ 6–12%—các đặc tính cơ học mà vật đúc thường không thể sánh được vì độ xốp gây phồng rộp trong quá trình xử lý nhiệt.
Đây là một trong những khác biệt thực tế quan trọng nhất giữa hai quy trình. Bởi vì vật đúc khuôn có chứa khí trong quá trình phun tốc độ cao nên độ xốp là đặc trưng của quá trình này. Các biến thể đúc khuôn và đúc ép có hỗ trợ chân không làm giảm—nhưng hiếm khi loại bỏ—độ xốp này. Kết quả:
| Tài sản | Die Cast A380 (F tính khí) | Perm. Khuôn A356-T6 |
|---|---|---|
| Độ bền kéo tối đa | ~324 MPa | ~262 MPa |
| Sức mạnh năng suất | ~160 MPa | ~207 MPa |
| Độ giãn dài khi đứt | 3,5% | 5–12% |
| Có thể xử lý nhiệt? | Không (tiêu chuẩn) | Có (có thể T6) |
| Độ kín áp suất | Yêu cầu ngâm tẩm | Nói chung là tốt hơn |
Đối với các bộ phận kết cấu phải chịu được tải trọng động—khung treo, vỏ thủy lực, vỏ thiết bị y tế—đúc khuôn cố định sử dụng A356-T6 thường vượt trội hơn so với vật đúc khuôn về tuổi thọ mỏi và độ dẻo, ngay cả khi UTS đúc thấp hơn.
Tính kinh tế của hai quá trình này hoàn toàn xoay quanh khối lượng sản xuất. Chi phí dụng cụ cao của đúc khuôn được khấu hao theo số lượng lớn; chi phí dụng cụ thấp hơn của khuôn vĩnh viễn giúp cho việc thực hiện các hoạt động nhỏ có thể thực hiện được.
Hãy xem xét một bộ phận nhôm đại diện có trọng lượng 500 gram với độ phức tạp vừa phải:
Công cụ đúc khuôn nhiều khoang—trong đó 2, 4 hoặc thậm chí 8 bộ phận giống hệt nhau được sản xuất trong mỗi lần bắn—giảm đáng kể chi phí mỗi bộ phận trên quy mô lớn. Dụng cụ khuôn cố định ít được thiết kế phổ biến hơn để sản xuất nhiều khoang do động lực làm đầy chậm hơn.
Các mô hình lựa chọn ngành trong thế giới thực phản ánh các điểm mạnh của quy trình được thảo luận ở trên:
Buồng đốt đầu xi lanh, van và bugi, hình thành các lối đi làm mát, chịu được áp suất 200 bar và nhiệt độ 300 ° C. Khuôn đầu xi ...
Vỏ khung trục cam đảm bảo vị trí trục cam, niêm phong các kênh dầu để ngăn ngừa rò rỉ, chặn các chất gây ô nhiễm và đảm bảo hoạ...
Khuôn hộp số đúc nhôm nhôm Các yêu cầu quan trọng nhất: 1. Tính chất vật liệu yêu cầu kháng nhiệt độ cao, chống mài mòn; ...
Die Casting Transmission EM Side House Mold được thiết kế bởi JYD (Yunmai) cho vỏ phía sau truyền dẫn NIO. Các khuôn mẫu chí...
Các khuôn nhà ở phía sau là nền tảng cho việc sản xuất hiệu quả và chính xác của hệ thống truyền động ô tô. Mốc Yunmai với c...
Transimission Seres áp dụng cấu trúc khoang phức tạp; Hệ thống làm mát hiệu quả cao, sự phát triển của khuôn là các yêu cầu rất...
Nhà ở các thành phần động cơ, cung cấp hỗ trợ cấu trúc, đảm bảo tản nhiệt và duy trì tính toàn vẹn che chắn điện từ. Yunnai ...
Khung cánh tay đúc bằng nhôm thường được sử dụng trong các hệ thống treo ô tô, đóng vai trò là yếu tố hỗ trợ cấu trúc kết hợp c...
Bản quyền © Ningbo Yunmai Precision Machinery Co., Ltd. Tất cả các quyền
