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

Khuôn đúc nhôm áp lực đang trở thành lựa chọn phổ biến trong ngành chế tạo nhờ vào độ bền, tính dẻo dai và khả năng chịu áp lực tốt. Vậy khuôn đúc nhôm áp lực là gì? Các bước chế tạo và cách phân loại của chúng như thế nào? Cùng Kim Tín Hải tìm hiểu trong bài viết dưới đây.

1. Khuôn đúc nhôm áp lực là gì? 

Khuôn đúc nhôm áp lực là công cụ dùng để sản xuất các sản phẩm từ nhôm thông qua việc ép nhôm nóng chảy vào khuôn với áp lực cao.

Khuôn đúc này có thể được chế tạo từ nhiều vật liệu khác nhau, như thép hoặc hợp kim chịu nhiệt, nhằm đáp ứng được áp lực và nhiệt độ cao của nhôm chảy. Khi nhôm đông lại trong khuôn, nó sẽ giữ nguyên hình dạng và chi tiết của khuôn. 

Các đơn vị gia công hiện nay ưa chuộng khuôn đúc nhôm áp lực bởi vì những ưu điểm như:

• Tạo ra sản phẩm có bề mặt mịn màng, độ chính xác cao và cấu trúc vững chắc.
• Giảm thời gian gia công do quy trình đúc nhôm diễn ra ổn định và liên tục.
• Được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực công nghiệp khác nhau.
• Có khả năng đúc cả nhôm và hợp kim nhôm.
• Có thể sản xuất các bộ phận, chi tiết phức tạp với yêu cầu kỹ thuật nghiêm ngặt.
• Giảm đáng kể chi phí sản xuất.
• Độ bền cao, sử dụng lâu dài.
• Phân loại khuôn đúc nhôm áp lực

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

2. Các loại khuôn đúc nhôm áp lực

Dựa vào áp suất sử dụng trong quá trình gia công, khuôn đúc nhôm được chia thành 2 loại chính sau đây:

2.1. Khuôn đúc áp lực thấp

Loại khuôn này sử dụng áp lực thấp, mặc dù chỉ chiếm khoảng 30% tổng sản lượng. Tuy nhiên, với nhu cầu ngày càng cao, ứng dụng của khuôn đúc áp lực thấp ngày càng trở nên phổ biến. Loại khuôn này thường được dùng cho các bộ phận có kích thước lớn.

2.2. Khuôn đúc áp lực cao

Khuôn nhôm áp lực cao được áp dụng rộng rãi hơn so với khuôn áp lực thấp, chiếm gần 54% tổng sản lượng đúc. Đây là loại khuôn phù hợp cho những sản phẩm yêu cầu chi tiết hình học và dung sai chặt chẽ, vì khi áp lực tăng, kim loại sẽ tạo ra các đặc điểm rõ nét hơn trong khuôn.

3. Quy trình thiết kế khuôn đúc nhôm

Thiết kế khuôn đúc nhôm chịu áp lực là một bước rất quan trọng trong việc sản xuất các sản phẩm có chất lượng cao một cách hiệu quả. 

3.1. Cấu trúc của khuôn

Khuôn đúc áp lực nhôm được tạo thành từ khuôn cố định, khuôn di động, lõi và các thành phần khác, được thiết kế dựa trên hình dáng, kích thước và năng suất của sản phẩm. Đối với những hình dạng phức tạp, cần phải sử dụng nhiều khuôn di động và lõi khác nhau. 

3.2. Lựa chọn vật liệu

Thép khuôn (như SKD61) có độ bền ở nhiệt độ cao, khả năng chống mài mòn và độ dẻo dai tốt được dùng làm vật liệu cho khuôn; và hợp kim nhôm (như ADC12) với tính đúc, đặc tính cơ học và khả năng kháng ăn mòn tốt được chọn làm vật liệu cho quá trình đúc. Sự lựa chọn vật liệu có ảnh hưởng lớn đến chất lượng sản phẩm và tuổi thọ của khuôn. 

3.3. Phân tích CAE

Phân tích CAE đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao độ chính xác của thiết kế khuôn, giúp tránh được các sự cố. Phân tích dòng chảy có khả năng dự đoán tình trạng chảy rối và cuốn khí; phân tích độ bền dự đoán sự thiếu độ bền và biến dạng của khuôn, từ đó xác định các vấn đề trong giai đoạn thiết kế và thực hiện các giải pháp. 

3.4. Thiết kế làm mát

Do khuôn đúc áp lực làm việc với hợp kim nhôm ở nhiệt độ cao, thiết kế hệ thống làm mát là rất cần thiết. Mạch làm mát được thiết kế để làm mát đồng đều toàn bộ khuôn; nước hoặc dầu được sử dụng làm chất làm mát. Một thiết kế làm mát hợp lý có thể cải thiện chất lượng sản phẩm, rút ngắn thời gian sản xuất và kéo dài tuổi thọ khuôn. 

3.5. Thiết kế cổng rót

Cổng rót là đường dẫn để hợp kim nhôm nóng chảy vào khuôn và vị trí cùng hình dạng của nó có ảnh hưởng lớn đến chất lượng sản phẩm. Việc tối ưu hóa thiết kế cổng rót có thể giảm thiểu các vấn đề như chảy rối và cuốn khí, đồng thời tạo ra các sản phẩm chất lượng tốt. Trong thiết kế cổng rót, cần xem xét hình dạng, kích thước của sản phẩm và khả năng của máy đúc áp lực.

Tham khảo: Đúc áp lực là gì? Ứng dụng và quy trình thực hiện chi tiết

4. Các bước chế tạo khuôn đúc nhôm áp lực

Quá trình chế tạo khuôn đúc áp lực nhôm là việc tạo ra một khuôn kim loại chính xác dựa trên thiết kế đã được phê duyệt. 

4.1. Gia công vật liệu khuôn

Các phương pháp gia công như gia công cắt bằng máy CNC để tạo ra các hình dạng với độ chính xác cao từ khối thép khuôn và gia công phóng điện (EDM) để xử lý các vật liệu cứng hoặc hình dạng phức tạp. Đòi hỏi phải có độ chính xác gia công cao.

4.2. Chế tạo phần khuôn

Lõi và hốc là những thành phần tạo nên hình dáng phức tạp bên trong sản phẩm, được chế tạo qua các phương pháp gia công như cắt hoặc phóng điện, đòi hỏi độ chính xác và độ bền cao. 

4.3. Lắp ráp

Quá trình này liên quan đến việc lắp ghép các vật liệu như khuôn, lõi, hốc,.. để hoàn thiện khuôn. Sự căn chỉnh và điều chỉnh khuôn rất quan trọng cho chất lượng sản phẩm, do đó cần thực hiện một cách cẩn thận. 

4.4. Hoàn thiện

Tiến hành đánh bóng để làm mịn bề mặt khuôn và thực hiện các phương pháp xử lý bề mặt (như xử lý nitrua hay phủ PVD) nhằm nâng cao khả năng chống mài mòn và ăn mòn. Điều này có tác động lớn đến hiệu suất và tuổi thọ của khuôn, nên cần lựa chọn phương pháp phù hợp và thực hiện một cách cẩn trọng. 

Khuôn đúc áp lực nhôm được hoàn thành qua những quy trình chế tạo này. Yêu cầu trình độ kỹ thuật cao cùng với một hệ thống quản lý chất lượng trong từng bước quy trình.

5. Cách bảo trì khuôn đúc bền lâu

Khuôn đúc áp lực bằng nhôm thường bị hao mòn và giảm chất lượng sau khi sử dụng liên tục, vì thế việc bảo trì đúng cách là rất cần thiết. 

5.1. Kiểm tra hàng ngày

Kiểm tra đơn giản cần được thực hiện mỗi ngày trước khi sử dụng, bao gồm việc làm sạch, bôi trơn và kiểm tra tổng thể (kiểm tra bề ngoài, kiểm tra chuyển động của các bộ phận). Nếu không được chú ý, sự hao mòn và hỏng hóc sẽ gia tăng, dẫn đến ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm. 

5.2. Kiểm tra định kỳ

Kiểm tra chi tiết cần được thực hiện theo định kỳ, bao gồm việc thay thế linh kiện, sửa chữa và đo đạc kỹ lưỡng (đo độ chính xác về kích thước và hình dáng). Bằng cách thực hiện đúng quy trình, tuổi thọ khuôn có thể được kéo dài và giảm thiểu rủi ro hỏng hóc đột ngột. 

5.3. Quản lý tuổi thọ

Mục tiêu là tối đa hóa tuổi thọ của khuôn bằng cách theo dõi tình trạng hao mòn và xuống cấp qua số lần sử dụng và thời gian, đồng thời thực hiện sửa chữa hoặc thay thế khi cần thiết. Phát hiện sớm các dấu hiệu hao mòn và hư hỏng, tiến hành kiểm tra và ghi chép thường xuyên, cùng với chẩn đoán từ chuyên gia là rất quan trọng. Nếu thực hiện đúng cách, tuổi thọ khuôn có thể kéo dài tối đa và giảm thiểu chi phí. 

6. Những lưu ý trong chế tạo khuôn đúc nhôm

Khi gia công khuôn đúc nhôm áp lực, người vận hành cần chú ý những vấn đề sau:

• Chọn vật liệu phù hợp: Quá trình lựa chọn vật liệu đảm bảo độ bền và chất lượng của sản phẩm cuối cùng. Do đó, cần chọn vật liệu có khả năng chống nhiệt và ma sát tốt, độ bền cao. 
• Kiểm soát nhiệt độ: Việc kiểm soát nhiệt độ trong quá trình gia công khuôn đúc nhôm là yếu tố then chốt để đạt được hiệu quả tối ưu và tránh các vấn đề như biến dạng. 
• Kiểm tra chất lượng: Kiểm tra chất lượng là bước cuối cùng quan trọng để đảm bảo sản phẩm đạt tiêu chuẩn và yêu cầu của khách hàng.
• Kinh nghiệm từ người sản xuất: Trong quá trình chế tạo khuôn đúc áp lực, một sai lệch nhỏ cũng có thể làm giảm độ chính xác của sản phẩm. Vì vậy, yêu cầu gia công đòi hỏi người thực hiện phải có kiến thức vững chắc và trình độ chuyên môn cao. 

Khuôn đúc nhôm áp lực là một công cụ quan trọng trong sản xuất nhiều loại sản phẩm trong xã hội hiện đại và vai trò của nó ngày càng trở nên có ý nghĩa hơn. Trong bài viết này, Kim Tín Hải đã giải thích chi tiết về những kiến thức cơ bản liên quan đến thiết kế, sản xuất và bảo trì khuôn đúc áp lực nhôm, đồng thời hướng dẫn cách lựa chọn và sử dụng khuôn hiệu quả. 

Hãy liên hệ với Kim Tín Hải 0949 496 403 – 0978 872 757 để nhận được tư vấn và báo giá gia công nhôm đúc áp lực chi tiết nhất!