Công nghệ đúc kim loại là gì? Top công nghệ mới và phổ biến

Với tiềm năng phát triển vô cùng lớn, đúc kim loại là một trong những lĩnh vực sản xuất có sức cạnh tranh cao trên thị trường toàn cầu. Và trong tương lai, ngành đúc sẽ tiếp tục phát triển các công nghệ, giải pháp tiên tiến để tạo ra các sản phẩm chất lượng cao với chi phí sản xuất thấp. Để hiểu rõ về công nghệ đúc kim loại là gì và top công nghệ mới và phổ biến. Hãy theo dõi bài viết dưới đây của RX Tradex nhé.

1. Công nghệ đúc kim loại là gì?

Công nghệ đúc kim loại là phương pháp chế tạo sản phẩm bằng cách rót kim loại lỏng vào khuôn đúc kim loại có hình dạng nhất định, sau khi kim loại hóa rắn trong khuôn sẽ thu được sản phẩm có hình dạng giống với lòng khuôn. Sản phẩm nếu được sử dụng ngay được gọi là vật đúc. Nếu sản phẩm phải qua giai đoạn gia công cắt gọt thì gọi là phôi đúc.

1.1. Vai trò và ứng dụng của công nghệ đúc kim loại.

Đúc kim loại được sử dụng phổ biến trong các ngành công nghiệp nước ta. Thông thường, khối lượng của vật đúc chiếm từ khoảng 40 – 80% tổng khối lượng máy móc. [1] Cụ thể, công nghệ đúc được ứng dụng vào các lĩnh vực:

• Chế tạo phôi, những chi tiết phức tạp cho công nghiệp sản xuất cơ khí.
• Sản xuất vật dụng bếp núc như: Xoong, chảo,…
• Chế tạo chi tiết máy: Xilanh, bánh răng, nắp hố ga gang, nắp hố ga,,…
• Chế tạo các mặt hàng thủ công mỹ nghệ,…
• Trong sản xuất máy bay: Cánh turbine, bộ chế hòa khí và bơm nhiên liệu phụ tùng, vòi phun, van hợp kim đặc biệt,…
• Công nghiệp hóa chất: Cánh quạt, phụ kiện đường ống, thiết bị bay hơi, máy trộn,…
• Máy xay xát, máy tiện lưỡi dao, tạo khuôn dập, dập khuôn và gia công khuôn mẫu cố định, máy cắt vải, phụ tùng máy may, mỏ hàn, dụng cụ cắt gọt kim loại, vòi phun, máy bơm. 
• Chế tạo sản phẩm phục vụ nghệ thuật, trang trí như: Chuông nhà thờ, tượng đài, chân trụ điện,…
• Thành phần trong ô tô: Đầu xi lanh, khối động cơ, cửa nạp đa dạng, trao đổi nhiệt, trục khuỷu,…
• Hàng hải, hàng không vũ trụ và ngành công nghiệp xây dựng,…

1.2. Ưu điểm và hạn chế của công nghệ đúc kim loại.

Ưu điểm của công nghệ đúc kim loại:

• Linh hoạt trong việc chế tạo sản phẩm từ nhiều loại vật liệu như: Kim loại đen: gang, thép,..; kim loại màu như: Nhôm, đồng,… và phi kim loại như: Thạch cao, xi măng,…
• Không chú trọng vào cơ tính của vật liệu đúc, mà chủ yếu phụ thuộc vào nhiệt độ nóng chảy và mức độ chảy lỏng của vật liệu đúc.
• Gia công vật đúc có tải trọng từ vài gam đến vài tấn như: Bệ máy hay thân máy búa.
• Chế tạo ra vật đúc có kiểu dáng, kết cấu phức tạp mà các phương pháp gia công khác không thể làm được như: Vỏ động cơ, thân máy,…
• Có thể kết hợp đúc nhiều lớp kim loại trong cùng một vật đúc.
• Chi phí ít tốn kém, sản xuất linh hoạt và mang đến năng suất cao, khả năng cơ khí hóa và tự động hóa cao.

Nhược điểm của công nghệ đúc kim loại:

• Độ chính xác của sản phẩm cao, độ bóng thấp.
• Tốn nhiều kim loại cho do hệ thống rót của vật cần đúc có đọ dày.
• Dễ mắc các lỗi như rỗ khí, thiên tích, cháy cát,…

2. 12 công nghệ đúc kim loại mới và phổ biến hiện nay.

2.1. Công nghệ đúc trong khuôn cát.

Đúc kim loại bằng khuôn cát (sand casting) là công nghệ đúc kim loại sử dụng khuôn làm bằng cát như: Cát silic, các loại chất phụ, chất kết dính và chất sơn khuôn để đúc. Khuôn cát chỉ sử dụng một lần và kim loại lỏng được rót vào khuôn, sau đó để nguội và lấy vật đúc ra khỏi khuôn bằng cách phá khuôn.

2.2. Công nghệ đúc trong khuôn kim loại.

Công nghệ đúc khuôn kim loại (còn được gọi là Permanent mold casting) tương tự đúc trong khuôn cát, nhưng chúng sử dụng vật liệu làm khuôn là kim loại. Công nghệ này sử dụng trọng lực để lấp đầy khuôn, tuy nhiên áp suất khí hoặc chân không cũng được áp dụng. Một số vật liệu khác cũng được ứng dụng để làm khuôn như: Hợp kim thiếc, kẽm, chì và sắt thép,…

2.3. Công nghệ đúc chân không.

Đúc chân không (vacuum casting) còn được gọi là đúc công nghệ V Process Casting Là công nghệ sản xuất sử dụng chân không để hút vật liệu lỏng vào khuôn mẫu. Công nghệ này tận dụng sự chênh lệch áp suất trong khuôn để điền đầy vật liệu vào khuôn. Đây là một công nghệ đúc dạng mới với cát khô (không nhựa, không nước, không chất xúc tác,…).

2.4. Công nghệ đúc áp lực.

Công nghệ đúc kim loại áp lực cao:

Đúc kim loại áp lực cao (high pressure die casting) là công nghệ đúc mà kim loại được ép vào lòng khuôn dưới áp lực cao của piston, sau đó được làm nguội ngay trong khuôn nhờ hệ thống nước làm mát. Máy đúc kim loại áp lực cao chia thành 2 loại: Máy đúc kim loại buồng nóng và máy đúc kim loại buồng lạnh.

Công nghệ đúc kim loại áp lực thấp:

Đúc kim loại áp lực thấp (low pressure die casting) là phương pháp đưa dòng kim loại vào trong lòng khuôn đúc kim loại nhờ tác động của lực ép thông qua dòng khí nén được thổi vào nồi nấu kim loại làm áp suất trong nồi tăng lên, từ đó đẩy dòng kim loại vào khuôn đúc.

2.5. Công nghệ đúc ly tâm.

Đúc kim loại ly tâm (centrifugal casting) là phương pháp đổ đầy kim loại nóng chảy vào lòng khuôn đang quay, nhờ vào lực ly tâm kim loại lỏng sẽ bám đều vào thành và nguội tại đó. Công nghệ đúc kim loại này được sử dụng để đúc các vật thể rỗng ruột, tròn.

2.6. Công nghệ đúc liên tục.

Đúc liên tục (continuous casting) là công nghệ rót kim loại lỏng đểu và liên tục vào khuôn bằng kim loại, xung quanh hoặc bên trong khuôn có nước lưu thông làm nguội. Nhờ truyền nhiệt nhanh nên kim loại lỏng sau khi rót vào khuôn được kết tinh ngay. Vật đúc được kéo liên tục ra khỏi khuôn bằng những cơ cấu đặc biệt như: Con lăn hay bàn kéo,…

2.7. Công nghệ đúc theo mẫu cháy.

Công nghệ đúc theo mẫu cháy (lost foam casting) sử dụng khuôn đúc gần tương tự với khuôn đúc bằng cát. Tuy nhiên, mẫu đúc lại làm bằng vật liệu dễ chảy. Vỏ khuôn sau khi được định hình sẽ tiến hành nung vỏ khuôn và mẫu. Khi đó, mẫu sẽ được đúc chảy ra để lại phần lòng khuôn rỗng.

2.8. Công nghệ đúc theo mẫu chảy.

Công nghệ đúc theo mẫu chảy (investment casting/lost wax casting) là một công nghệ đúc kim loại đặc biệt, trong đó mẫu được làm chảy lỏng và thoát khỏi khuôn. Sau đó, mẫu được lấy ra khỏi khuôn và để lại một hốc có hình dáng tương tự vật đúc. Kim loại lỏng được rót vào khuôn, khi đông đặc lại thì vật đúc được hình thành.

2.9. Công nghệ đúc khuôn vỏ mỏng.

Đúc khuôn vỏ mỏng (shell molding) là một quá trình đúc chính xác để chế tạo là những chi tiết có hình dáng sắc cạnh từ các hợp kim. Hiệu quả chủ yếu khi áp dụng phương pháp tạo mẫu nhanh trong công nghệ đúc khuôn vỏ mỏng là khả năng tạo ra mẫu có độ chính xác cao và thời gian tạo mẫu ngắn. Đúc trong khuôn vỏ mỏng là dạng đúc trong khuôn cát nhưng thành khuôn mỏng 6÷10 mm.

2.10. Công nghệ CAD trong đúc kim loại.

CAD là phần mềm thiết kế trên máy tính được ứng dụng rộng rãi trong rất nhiều lĩnh vực gia công đúc kim loại. Phần mềm này cho phép chuyên viên thiết kế tạo ra mô hình khuôn đúc kim loại hoặc mẫu đúc dưới dạng bản vẽ 2D hoặc 3D, hình ảnh của bản vẽ mô phỏng này có độ chân thật hoàn hảo gần giống với vật đúc thật sau khi hoàn thiện.

2.11. Công nghệ CAM trong phương pháp đúc.

CAM là phần mềm hỗ trợ cho quá trình đúc kim loại được cài đặt trên máy tính. Phần mềm CAM có chức năng nhận phân tích dữ liệu, tính toán những thông số được đưa ra từ bản CAD chi tiết và sau đó là điều khiển các máy công cụ CNC hoạt động. Việc sử dụng công nghệ CAM trong gia công đúc kim loại làm cho máy móc tự động hóa hoạt động theo lập trình đã được cài đặt sẵn. 

2.12. CNC – công nghệ mới trong gia công đúc kim loại.

Công nghệ CNC hoạt động thông qua việc lập trình trên các phần mềm CAM. Kỹ thuật sẽ vận hành máy CNC để chạy tự động theo bản vẽ trên máy vi tính sau khi hoàn thành bản vẽ thiết kế 3D được lên từ trước. Tùy thuộc vào từng yêu cầu cụ thể của sản phẩm cần đúc mà khuôn đúc kim loại sẽ có hình dạng và kích thước khác nhau như yêu cầu kỹ thuật riêng của từng sản phẩm. Từ đó, chúng tạo ra những sản phẩm có độ hoàn hảo gần như là tuyệt đối, sản phẩm chất lượng độ sắc nét đến từng góc cạnh.

3. Tổng kết.

Tại Việt Nam, ngành đúc phát triển mạnh mẽ trong những năm qua, đạt được nhiều thành tựu đáng kể, đáp ứng nhu cầu sản xuất các sản phẩm ngành cơ khí. Và RX Tradex tin rằng bài viết về  công nghệ đúc kim loại là gì và top công nghệ mới và phổ biến. sẽ giúp nhiều doanh nghiệp hiểu rõ và từ đó đầu tư vào công nghệ tiên tiến, nâng cao chất lượng sản phẩm đúc cũng như giảm thiểu chi phí sản xuất. Để tìm hiểu trải nghiệm những giải pháp mới và hiệu quả, doanh nghiệp có thể tham gia các Triển lãm Quốc tế hàng đầu về ngành cơ khí sản xuất như Triển lãm METALEX Việt Nam 2023, do công ty RX Tradex Vietnam tổ chức. Sự kiện sẽ giúp doanh nghiệp nắm bắt được các công nghệ đúc kim loại mới nhất, nâng cao độ chính xác và tối ưu năng suất. Bên cạnh đó, trong năm 2023 RX Tradex còn tổ chức các triển lãm quốc tế hàng đầu như: Vietnam Manufacturing Expo, Waste and Recycling Vietnam và NEPCON Vietnam, là nơi để doanh nghiệp kết nối, giao thương hay tìm các các đối tác chiến lược và khách hàng tiềm năng.

Ghi chú:

[1] Nguồn: https://gangducthainguyen.vn/

[2] Nguồn: https://hutscom.vn/