Đúc nhôm áp lực là gì? Ưu khuyết điểm và Quy trình thực hiện

Công nghệ đúc nhôm áp lực được ứng dụng rộng rãi trong ngành chế tạo cơ khí, đặc biệt là khi có nhu cầu gia công các sản phẩm nhôm có hình dáng phức tạp. Mỗi loại sản phẩm sẽ yêu cầu mức áp lực đúc khác nhau. Vậy công nghệ đúc áp lực nhôm là gì và đặc điểm nổi bật và quy trình thực hiện như thế nào? Hãy cùng Kim Tín Hải khám phá chi tiết trong bài viết dưới đây.

1. Đúc nhôm áp lực là gì?

Đúc nhôm áp lực là một quy trình, trong đó nhôm nung chảy được ép vào khuôn dưới áp suất lớn. Nhôm lỏng được duy trì dưới áp suất cao cho đến khi nó hoàn toàn rắn lại.

Sau khi nhôm trong khuôn đã được định hình cứng lại, mở khuôn và sản phẩm được lấy ra. Sau đó làm sạch 2 bên của bề mặt khuôn và đóng lại để lặp lại quy trình đúc.

Trong kỹ thuật đúc khuôn áp lực cao hợp kim nhôm phổ biến nhất là ADC12 và các mác nhôm có các thành phần tương tự như ADC6 , ADC10 , AC4B , A380…

Các cách gọi khác của đúc nhôm áp lực là: đúc áp lực nhôm, nhôm đúc áp lực, đúc áp lực hợp kim nhôm, hợp kim nhôm đúc, đúc nhôm hợp kim, đúc hợp kim nhôm, đúc nhôm áp lực cao.

Đúc nhôm áp lực có tên tiếng anh là: Aluminum Die Casting

Xem thêm: Khuôn đúc nhôm áp lực: Phân loại, các bước thiết kế và chế tạo

2. Quy trình đúc nhôm áp lực

Quá trình thực hiện công nghệ đúc nhôm bằng áp lực thường diễn ra nhanh chóng, chỉ mất khoảng 2 phút và bao gồm 4 bước chính như sau:

1. Nấu chảy: Hợp kim nhôm được làm nóng trong lò và điều chỉnh đến nhiệt độ cần thiết.
2. Phun nguyên liệu: Hợp kim nhôm đang lỏng được phun vào khuôn thông qua máy ép phun với tốc độ và áp suất lớn.
3. Làm nguội và đông đặc: Hợp kim nhôm được làm mát nhanh chóng và chuyển sang trạng thái rắn trong khuôn.
4. Lấy sản phẩm khỏi khuôn: Sản phẩm đã đông đặc được lấy ra khỏi khuôn và tiến hành hoàn thiện, ví dụ như loại bỏ bavia nếu cần thiết.

Các bước này được thực hiện liên tục và với tốc độ cao, do đó rất phù hợp cho quy trình sản xuất hàng loạt.

Sau đây là diễn giải chi tiết các bước thực hiện trong quá trình đúc áp lực nhôm:

Bước 1. Cố định khuôn vào máy: Khuôn được kẹp chặt bằng cơ cấu kẹp để 2 nửa khuôn gắn kết với nhau và được cố định trên máy.

Bước 2. Ống nước giải nhiệt: Nhôm nóng chảy có nhiệt độ cao sẽ làm cho khuôn nóng nên cần có ống nước giải nhiệt làm giảm nhiệt độ cho khuôn.

Bước 3. Phun vật liệu: Hợp kim nhôm nóng chảy được bơm nhanh chóng vào khuôn, thời gian bơm phụ thuộc vào lượng vật liệu, áp suất và lực phun và độ dày mỏng của kết cấu sản phẩm.

Bước 4. Làm nguội:

• Kim loại nóng chảy bắt đầu nguội đi khi tiếp xúc với khuôn, rồi đông cứng lại thành sản phẩm.
• Quá trình nguội gây ra sự co ngót; vật liệu được phun thêm trong quá trình này giúp bù đắp cho sự co ngót đó.
• Thời gian cần thiết để sản phẩm nguội đi phụ thuộc vào khả năng dẫn nhiệt của nhôm và độ dày của sản phẩm đó.

Bước 5. Tách khuôn:

• Sau thời gian làm nguội, hệ thống máy sẽ mở khuôn sẽ đẩy thành phẩm ra khỏi khuôn.
• Quá trình lấy sản phẩm ra khỏi khuôn xảy ra sau khi đã đủ thời gian làm nguội, sử dụng cơ cấu đẩy để tách sản phẩm khỏi khuôn.
• Để sản phẩm không bị dính chặt vào khuôn và được tách ra dễ dàng hơn, bề mặt khuôn sẽ được phun một lớp chất chống dính bề mặt trước khi đúc.
• Sản phẩm sau khi được lấy ra khỏi khuôn sẽ được tách phần liệu dư phần liệu dư và bề mặt sản phẩm sẽ được xử lý các công đoạn khác nhau tùy theo nhu cầu của khác hàng như: mài, khoan, ta rô, rung bóng,…

Xem ngay: Tìm hiểu nhôm đúc là gì? Ưu điểm và ứng dụng trong đời sống

3. Các phương pháp đúc áp lực nhôm

Có 2 phương pháp đúc áp lực nhôm phổ biến hiện nay là đúc áp lực buồng nóng và đúc áp lực buồng lạnh.

1. Phương pháp nhôm đúc áp lực cao buồng nóng

Máy đúc áp lực cao trong buồng nóng sử dụng hệ thống piton-xylanh thủy lực nằm trong bể kim loại lỏng, cụ thể là hợp kim nhôm. Hợp kim nhôm lỏng được đẩy trực tiếp vào khuôn đúc áp lực cao từ bể kim loại lỏng.

Tuy nhiên, phương pháp đúc khuôn buồng nóng phù hợp áp dụng cho các kim loại có nhiệt độ nóng chảy thấp như: kẽm, magie, chì, thiếc.

2. Phương pháp nhôm đúc áp lực cao buồng lạnh

Đúc áp lực nhôm buồng lạnh có lò nung riêng biệt với máy đúc nhôm áp lực. Hợp kim nhôm lỏng được lấy ra thủ công hoặc tự động từ lò nung và được chuyển vào hệ thống piton-xylanh thủy lực để được đẩy vào khuôn đúc áp lực cao.

Trong quá trình luyện kim, nhôm lỏng sẽ được múc ra từ lò bằng gáo chuyên dụng. Sau khi đó, gáo sẽ rót nhôm lỏng vào khoang chứa theo hệ thống khuôn và máy đúc. Với áp suất cao, piton sẽ đẩy chất lỏng nhôm từ buồng vào khuôn.

 

4. Ưu và nhược điểm của kỹ thuật đúc nhôm

4.1. Ưu điểm

Những lợi ích mà các nhà sản xuất nhận được từ việc sử dụng đúc áp lực nhôm sẽ giúp khách hàng đưa ra quyết định chính xác hơn trong sản xuất. Sau đây là một số lợi ích:

• Phương pháp đúc áp lực giúp quy trình sản xuất trở nên đơn giản, nhanh chóng và hiệu quả cao.
• Giảm bớt các công đoạn sản xuất khác.
• Sản phẩm đúc có tính lặp lại cao, cho phép sản xuất hàng loạt các sản phẩm giống hệt nhau với độ chính xác cao.
• Dễ dàng tạo ra các chi tiết, kể cả những chi tiết có hình dạng phức tạp, với độ chính xác cao.
• Bề mặt sản phẩm có chất lượng tốt, độ bền cao, đồng đều, từ đó giảm chi phí cho việc xử lý hoàn thiện bề mặt.
• So với các phương pháp gia công khác, sản phẩm được tạo ra bằng kỹ thuật đúc áp lực nhôm nổi bật với độ bền vượt trội.
• Có thể dễ dàng thay đổi độ dày của sản phẩm đúc.
• Có khả năng nâng cao các đặc điểm cơ học như sức bền, khả năng dẻo và tính chống ăn mòn thông qua việc điều chỉnh loại hợp kim nhôm và điều kiện đúc áp lực.
• Nhôm dễ tái chế và có thể làm giảm ảnh hưởng đến môi trường.

4.2. Nhược điểm

Bên cạnh những ưu điểm vốn có, việc ứng dụng công nghệ đúc áp lực nhôm vẫn còn tồn tại một số hạn chế nhất định:

• Áp lực cao đẩy nhanh quá trình hao mòn của khuôn đúc.
• Chi phí sản xuất khuôn khá cao.
• Kích thước sản phẩm tạo hình bị hạn chế bởi kích thước khuôn và năng lực của máy ép phun.
• Các sản phẩm nhôm được đúc áp lực có thể trải qua quá trình xử lý nhiệt nhằm tăng cường độ bền và khả năng chống ăn mòn, tuy nhiên quá trình này cần tốn thêm chi phí và thời gian.
• Trong quá trình đúc áp lực, không khí có thể bị kẹt trong kim loại nóng chảy, hình thành nên những lỗ nhỏ gọi là lỗ kim. Những lỗ này làm suy giảm độ bền và tính kín của sản phẩm

Tham khảo: Ưu nhược điểm của đúc nhôm khuôn cát và quy trình thực hiện

4. Hợp kim nhôm thường dùng cho đúc áp lực cao

Trong quy trình đúc khuôn áp lực cao, có hai nhóm hợp kim nhôm chủ yếu được áp dụng, đó là Al9Si và Al12Si. Hai loại hợp kim này chiếm tỷ lệ cao trong số các hợp kim nhôm được sử dụng cho đúc áp lực cao. Dưới đây là danh sách các hợp kim nhôm thương mại tiêu biểu cho hai loại hợp kim chính này:

• Nhóm Al9Si: LM24, A380, ADC8, CA313, AlSi8Cu3Fe
• Nhóm Al12Si: LM6, A413, LM2, ADC12, AC3A, AlSi12

Ngoài nhôm là kim loại chính, hợp kim nhôm đúc khuôn áp lực còn chứa nhiều nguyên tố hợp kim khác giúp cải thiện tính chất cơ học trong quá trình đúc.

• Silicon: Giúp hạ thấp nhiệt độ nóng chảy của hợp kim, làm cho quá trình đúc trở nên dễ dàng hơn.
• Sắt: Giảm tốc độ hư hỏng của khuôn trong quá trình đúc nhôm, nhưng nếu lượng sắt quá nhiều có thể làm giảm độ dẻo của sản phẩm.
• Đồng: Tăng cường độ bền và độ cứng của sản phẩm, nhưng nếu hàm lượng đồng quá cao có thể gây ra hiện tượng nứt.
• Magie: Tăng cường độ cứng và độ bền của vật liệu đúc, nhưng hàm lượng magie cao có thể làm tăng độ giòn và khả năng gãy của sản phẩm.

5. Yêu cầu trong lựa chọn vật liệu nhôm đúc áp lực

Để đảm bảo sản phẩm đạt chất lượng cao, cần phải chọn lựa hợp kim nhôm một cách cẩn thận.

Đầu tiên, hợp kim nhôm không được chứa quá nhiều tạp chất, nhất là sắt. Bởi vì, sắt sẽ làm giảm khả năng lỏng của nhôm ở nhiệt độ nóng chảy cao. Hơn nữa, sắt cũng dễ bị oxy hóa và mài mòn.

Thứ hai, hợp kim nhôm cần phải có khả năng chảy lỏng tốt để có thể lấp đầy những chi tiết nhỏ nhất trong khuôn.

Cuối cùng, nhôm sử dụng trong ngành đúc áp lực cần có độ hòa tan khí thấp. Nếu khí hòa tan quá cao sẽ dẫn đến việc hình thành các lỗ khí, làm bề mặt sản phẩm bị rỗ, ảnh hưởng đến tính thẩm mỹ. Ngoài ra, quá trình hòa tan khí cao cũng gây ra hiện tượng oxit kim loại, làm giảm tính chất cơ học và độ bền của sản phẩm.

6. Ứng dụng của đúc áp lực nhôm trong đời sống

• Ngành ô tô – xe máy: Sản xuất các chi tiết như vỏ động cơ, càng thắng, tay phanh, nắp máy với độ chính xác cao và trọng lượng nhẹ.
• Ngành điện – điện tử: Gia công vỏ motor, vỏ thiết bị điện, đèn LED và bộ tản nhiệt nhôm, đảm bảo khả năng tản nhiệt tốt.
• Ngành cơ khí – máy móc: Chế tạo vỏ máy, thân máy, pát liên kết và các chi tiết kỹ thuật có hình dạng phức tạp.
• Ngành xây dựng – nội thất: Sản xuất phụ kiện cửa nhôm, tay nắm, bản lề và các chi tiết nhôm trang trí.
• Hàng tiêu dùng – gia dụng: Ứng dụng trong vỏ thiết bị gia dụng, khung sản phẩm và linh kiện kim loại cho sản xuất hàng loạt.
• Ngành công nghiệp khác: Thiết bị y tế, thiết bị công nghiệp nhẹ hoặc linh kiện cơ khí chính xác theo bản vẽ

Để đáp ứng nhu cầu sản xuất các chi tiết nhôm đòi hỏi độ chính xác và tính đồng bộ cao, Kim Tín Hải cung cấp dịch vụ gia công nhôm đúc áp lực trọn gói – từ tư vấn kỹ thuật, thiết kế khuôn đến đúc và gia công hoàn thiện. Với hơn 5 năm kinh nghiệm nhiều năm trong lĩnh vực gia công nhôm đúc áp lực, Kim Tín Hải cam kết mang đến sản phẩm đạt độ chính xác cao, bề mặt đẹp, đáp ứng tốt các tiêu chuẩn kỹ thuật và tiến độ cho từng dự án.Giải pháp của chúng tôi giúp doanh nghiệp tối ưu chi phí, đảm bảo chất lượng và tiến độ sản xuất ổn định.

Kim Tín Hải vừa cung cấp thông tin chi tiết về phương pháp đúc áp lực nhôm. Nếu quý khách quan tâm đến dịch vụ này, vui lòng liên hệ 0949 496 403 – 0978 872 757 để nhận được sự tư vấn nhanh chóng và chính xác nhất.