Đúc khuôn áp suất cao là gì?

Nó hoạt động như thế nào

Đúc khuôn áp suất cao (HPDC) là một quy trình sản xuất trong đó kim loại nóng chảy bị ép vào khoang khuôn dưới áp suất thủy lực đáng kể. Kim loại lấp đầy khuôn ở tốc độ cao và được giữ ở đó bằng một lực ép-nặng cho đến khi quá trình hóa rắn hoàn tất. Khi vật đúc đã nguội, khuôn sẽ mở ra và bộ phận được đẩy ra ngoài. Khuôn sau đó đóng lại cho chu kỳ tiếp theo. Bản thân dụng cụ này bao gồm hai khối thép cứng tạo thành hình học khoang khi được kẹp lại với nhau.

Nguồn gốc của quá trình

Đúc khuôn lần đầu tiên xuất hiện vào giữa-những năm 1800 trong ngành in ấn. Máy in sẽ đổ hợp kim thiếc-chì nóng chảy vào khuôn thép để tạo ra loại cho máy in. Từ đó, công nghệ này lan rộng sang các lĩnh vực sản xuất khác khá nhanh chóng. Năm 1914, quy trình này bắt đầu kết hợp các vật liệu hợp kim kẽm và nhôm vẫn thống trị ngành công nghiệp ngày nay. Điều thú vị là hầu hết các hợp kim mà chúng ta sử dụng hiện nay đều đã được phát triển vào giữa những năm 1930.

Phân tích quy trình

Một chu trình HPDC điển hình bao gồm bốn bước chính: chuẩn bị khuôn, tiêm, đẩy và cắt tỉa. Tùy thuộc vào sản phẩm bạn đang tạo ra, sẽ có các biến thể như đúc khuôn chân không, kỹ thuật điền-chậm hoặc xử lý kim loại bán{2} rắn. Đây là cách quy trình tiêu chuẩn chạy:

Chuẩn bị khuôn
Trước mỗi chu kỳ, người vận hành làm sạch khuôn và phun chất giải phóng vào khuôn. Chất giải phóng thực hiện nhiệm vụ kép-nó giúp kiểm soát nhiệt độ khuôn và giữ cho vật đúc không bị dính khi đến lúc phải đẩy ra.

ép kim loại
Có hai cách để đưa kim loại nóng chảy vào khuôn:

Máy buồng nónghoạt động tốt với các kim loại có điểm nóng chảy thấp hơn như kẽm, magie và chì. Cơ chế phun vẫn chìm trong bể kim loại nóng chảy. Một pít tông đẩy kim loại qua cổ ngỗng và vào khuôn-toàn bộ hệ thống nóng lên.

Máy buồng lạnhxử lý các vật liệu có điểm nóng chảy cao hơn như nhôm và đồng thau. Kim loại được múc hoặc đổ vào một ống bọc riêng biệt, sau đó một thanh truyền động thủy lực đẩy nó vào khuôn. Bạn có thể thiết lập chúng theo chiều ngang hoặc chiều dọc. Magiê có thể hoạt động theo cả hai cách, mặc dù buồng nóng có xu hướng hoạt động tốt hơn đối với các bộ phận nhỏ hơn, phức tạp hơn vì máy buồng lạnh có những hạn chế về kích thước.

Áp suất phun thường dao động từ 1.500 đến 25.000 PSI và việc đổ đầy diễn ra trong chưa đầy một giây. Khuôn phải luôn được khóa chặt dưới áp suất trong quá trình hóa rắn-điều này sẽ nén mọi khí bị mắc kẹt và bù lại độ co ngót khi kim loại nguội đi. Máy móc hiện đại có thể cung cấp lực kẹp lên tới 4.000 tấn để giữ mọi thứ lại với nhau.

Đẩy và cắt tỉa
Khi kim loại đã đông đặc hoàn toàn, các chốt đẩy sẽ đẩy vật đúc ra khỏi khoang. Những chốt này thường được lắp vào nửa chuyển động của khuôn và được định vị để tránh làm hỏng bộ phận đó. Bước cuối cùng là cắt bỏ các cổng, đường chạy và bất kỳ đèn flash nào. Việc này được thực hiện bằng khuôn cắt hoặc cưa. Phế liệu thường được đưa trở lại lò cho mẻ tiếp theo.

Tại sao HPDC được sử dụng

So với các phương pháp đúc khác, đúc khuôn áp suất cao mang lại một số lợi thế thực sự:

Tốc độ sản xuất thổi qua áp suất thấp hoặc đúc trọng lực. Quá trình chèn-tốc độ cao có nghĩa là bạn có thể tạo ra các bộ phận nhanh chóng, đó là lý do tại sao HPDC thống trị hoạt động sản xuất số lượng lớn-.

Độ chính xác về kích thước và bề mặt hoàn thiện xuất sắc. Nhiều bộ phận được lắp ráp thẳng mà không cần gia công thứ cấp, tiết kiệm cả thời gian và tiền bạc. Bề mặt nhẵn cũng có khả năng mạ tốt. Thêm vào đó, bạn sẽ có được cấu trúc vi mô nhất quán và các đặc tính cơ học chắc chắn trong toàn bộ bộ phận.

Trong một số trường hợp, phần tường có thể cực kỳ mỏng-đến 0,40mm hoặc ít hơn. Nó mỏng hơn những gì thực tế với các quy trình đúc khác. Thành mỏng giúp giảm trọng lượng và cho phép bạn đúc các hạt dao có ren, ống lót và phần cứng khác trong quá trình đổ, giảm các hoạt động lắp ráp sau này.

Tính linh hoạt của công cụ có nghĩa là bạn có thể tạo các hình học phức tạp chỉ trong một lần chụp. Và khuôn đúc có tuổi thọ lâu dài, do đó chi phí dụng cụ được phân bổ cho một số lượng lớn các bộ phận, làm giảm chi phí đơn vị.

Nó được áp dụng ở đâu

ô tô
Đây là thị trường lớn nhất của HPDC tính đến thời điểm hiện tại. Khối động cơ, vỏ hộp số, thùng dầu, giá đỡ và các bộ phận kết cấu như khung phụ đều được đúc khuôn bằng hợp kim nhôm hoặc magie.

Thiết bị y tế
Dụng cụ phẫu thuật, máy bơm truyền dịch và vỏ thiết bị hình ảnh tận dụng phương pháp đúc khuôn để sản xuất khối lượng lớn,-nhẹ.

Hàng không vũ trụ
Ngành công nghiệp hàng không vũ trụ cần các bộ phận phức tạp, chính xác và khả năng tự động hóa cũng như dung sai chặt chẽ của HPDC phù hợp với yêu cầu. Các bộ phận động cơ bằng hợp kim nhôm và magie thường được tạo ra từ hoạt động đúc khuôn.