Trong sản xuất công nghiệp có độ chính xác cao hiện đại, độ chính xác về kích thước và độ hoàn thiện bề mặt của các bộ phận cơ khí quyết định trực tiếp đến độ ổn định khi vận hành và tuổi thọ của sản phẩm cuối cùng. Đối mặt với những thách thức về cấu trúc hình học phức tạp và điều kiện làm việc khắc nghiệt, việc lựa chọn quy trình đúc chính xác phù hợp là chìa khóa để đảm bảo chất lượng chuỗi cung ứng.
đúc đầu tư chính xác đã trở thành lựa chọn ưu tiên cho các bộ phận phức tạp hiệu suất cao nhờ quy trình xử lý độc đáo của nó. Các mẫu sáp có độ chính xác cao được bơm qua các khuôn kim loại chính xác và lớp vỏ khuôn rắn được hình thành sau nhiều lớp phủ bùn chịu lửa và sấy khô. Sau khi rang ở nhiệt độ cao, vỏ khuôn có độ ổn định nhiệt và độ trơ hóa học cực cao.
Quá trình này cho phép Bộ phận đúc chính xác để đạt được các cấp dung sai kích thước cực cao (thường là mức CT4 đến CT6) mà không cần xử lý hậu cơ khí rộng rãi. Vì không có đường phân khuôn trong đúc cát truyền thống nên nó loại bỏ hiệu quả các sai lệch kích thước do khuôn không khớp. Độ nhám bề mặt thường có thể được ổn định trong khoảng Ra 1,6 micromet và Ra 6,3 micromet. Khả năng tạo hình tích hợp cao này là nền tảng kỹ thuật để đạt được đúc có độ chính xác cao .
Trong quá trình nấu chảy và rót của đúc kim loại chính xác , lỗ chân lông, khoang co ngót và tạp chất xỉ là nguyên nhân chính gây ra hiện tượng mỏi sớm của các bộ phận. Các quy trình sản xuất tiêu chuẩn cao thường sử dụng lò nung cảm ứng chân không hoặc lò bảo vệ không khí chính xác để kiểm soát chặt chẽ sự hấp phụ khí (như hàm lượng hydro, oxy và nitơ) trong giai đoạn nóng chảy.
Để có được cấu trúc bên trong dày đặc cần thiết cho đúc đầu tư chất lượng cao , thiết kế của hệ thống cổng phải trải qua các mô phỏng nhiệt động và hóa rắn nghiêm ngặt. Bằng cách tối ưu hóa vị trí ống đứng và tỷ lệ diện tích mặt cắt ngang của cuống rót, có thể đạt được sự hóa rắn theo hướng từ xa đến gần. Việc sử dụng trọng lượng bản thân của kim loại lỏng hoặc áp suất bên ngoài cho phép cấp liệu đầy đủ, từ đó loại bỏ độ xốp co ngót vi mô và đảm bảo rằng thử nghiệm không phá hủy bên trong (chẳng hạn như thử nghiệm chụp ảnh phóng xạ RT, thử nghiệm siêu âm UT) đáp ứng các tiêu chuẩn Loại I hoặc Loại II.
Đối với các đặc tính vật liệu khác nhau, yêu cầu về độ dày của tường và nhu cầu khối lượng sản xuất, các nhà thiết kế kỹ thuật thường đánh giá các quy trình khác nhau để đúc chính xác . Bảng sau đây so sánh các thông số kỹ thuật cốt lõi giữa đúc mẫu chảy và đúc khuôn áp suất cao khi gia công thép cacbon, thép hợp kim, thép không gỉ và kim loại màu:
| Thông số / Chỉ số quy trình | đúc đầu tư chính xác | đúc khuôn có độ chính xác cao |
| Phạm vi vật liệu áp dụng | Thép carbon, thép hợp kim, thép không gỉ, siêu hợp kim, hợp kim đồng-nhôm | Chủ yếu giới hạn ở các kim loại màu như hợp kim nhôm, hợp kim kẽm, hợp kim magiê |
| Cấp dung sai kích thước (ISO 8062) | CT4 - CT6 | CT3 - CT5 |
| Độ nhám bề mặt tối thiểu (Ra) | 1,6 micromet | 0,8 micromet |
| Độ dày tường được thiết kế tối thiểu | 0,15 cm trở lên (các phần nhỏ có thể đạt tới 0,1 cm) | 0,05 cm trở lên |
| Giới hạn trọng lượng tối đa của vật đúc | Có thể đạt tới hàng trăm kg, phạm vi ứng dụng rộng | Thường giới hạn trong phạm vi hàng chục kg |
| Mật độ cấu trúc bên trong | Cực kỳ cao (có thể cải thiện hơn nữa bằng cách ép đẳng tĩnh nóng để loại bỏ vi lỗ chân lông) | Dễ bị lỗ chân lông siêu nhỏ do trám tốc độ cao, các chi tiết dày dễ bị co ngót |
| Khả năng hình thành lỗ hình học phức tạp | Cực kỳ chắc chắn (lõi gốm có thể được sử dụng để tạo thành các khoang bên trong phức tạp) | Bị giới hạn (hạn chế bởi hướng kéo lõi của khuôn kim loại) |
Như có thể thấy từ bảng so sánh ở trên, khi vật liệu bộ phận là kim loại đen như thép không gỉ hoặc thép cacbon và có các yêu cầu nghiêm ngặt về mật độ bên trong, khả năng chống mài mòn và độ bền kéo thì quy trình đầu tư dựa trên trọng lực hoặc chênh lệch áp suất rót là sự lựa chọn tất yếu để cung cấp đúc có độ chính xác cao giải pháp. Đối với các bộ phận nhẹ bằng hợp kim nhôm-kẽm được sản xuất hàng loạt, có thành mỏng và phức tạp về mặt hình học, quy trình đúc khuôn thể hiện những ưu điểm về hình dạng hình học của nó.
Trong máy bơm, van, máy móc chất lỏng và hệ thống truyền tải nặng, đúc chính xác thường phải đối mặt với thử thách của áp suất cao và các ứng suất xen kẽ. Nếu ứng suất nhiệt không đồng đều được tạo ra trong quá trình làm nguội vật đúc thì các vết nứt nhỏ rất có thể xảy ra ở nồng độ ứng suất.
Để cung cấp tiêu chuẩn cao đúc kim loại chính xác thành phần, cần kiểm soát chặt chẽ sự phân tách ranh giới hạt của các tạp chất có hại như lưu huỳnh và phốt pho trong công thức hợp kim. Đồng thời, bằng cách thêm chế phẩm tinh chế ngũ cốc vào công thức vỏ khuôn hoặc thực hiện các quy trình xử lý nhiệt nghiêm ngặt như chuẩn hóa và ủ sau khi đổ, kích thước hạt austenite hoặc ferrite có thể được kiểm soát trong giới hạn thông số kỹ thuật. Cấu trúc hạt mịn không chỉ cải thiện đáng kể sức mạnh năng suất của Bộ phận đúc chính xác , mà còn tăng cường độ bền va đập ở nhiệt độ thấp, tránh nguy cơ gãy giòn đột ngột.
Một vấn đề rắc rối mà nhiều nhân viên kỹ thuật phải đối mặt là kích thước đúc đủ tiêu chuẩn ở trạng thái trống, nhưng sau khi gia công chính xác một phần (như bề mặt phay hoặc lỗ khoan), việc giải phóng ứng suất dư dẫn đến vượt quá dung sai hình học tổng thể.
Luồng điều khiển chất lượng cao đúc đầu tư chất lượng cao sắp xếp một quy trình ủ giảm căng thẳng chuyên dụng sau khi làm sạch và mài cát. Bằng cách kiểm soát chính xác tốc độ gia nhiệt, thời gian giữ và đường cong làm mát lò, ứng suất nhiệt và ứng suất cấu trúc tạo ra trong quá trình chuyển đổi pha trạng thái rắn bên trong vật đúc sẽ được giải phóng triệt để. Điều này đảm bảo rằng mọi đúc đầu tư chính xác thành phần được chuyển đến dây chuyền sản xuất có thể duy trì độ ổn định kích thước hình học cực cao trong quá trình gia công tiếp theo và dịch vụ lâu dài.