Đúc áp lực là quy trình của mâu thuẫn được kiểm soát: bạn phun nhôm nóng chảy vào khuôn thép với tốc độ cao, rồi đòi nó đông đặc thành chi tiết chính xác về kích thước và không có lỗi bên trong. Một sự thỏa hiệp nhất định vốn dĩ của quy trình, kỷ luật kỹ thuật là biết những lỗi nào có thể chấp nhận, chúng ở đâu, và làm thế nào kiểm soát chúng.
Hướng dẫn này bao phủ tám lỗi chiếm gần như toàn bộ phế liệu đúc áp lực. Với mỗi lỗi: trông như thế nào, do đâu gây ra, phát hiện ra sao, và điều gì thực sự khắc phục được.
1. Bản đồ lỗi
| Lỗi | Nhóm nguyên nhân gốc rễ | Đòn bẩy khắc phục chính |
|---|---|---|
| Rỗ khí | Không khí/khí bị mắc kẹt khi đầy | Thoát khí, khử khí, hỗ trợ chân không |
| Rỗ co | Tiếp mẫu không đủ khi đông đặc | Áp suất tăng áp, cửa vào, nhiệt độ rót |
| Bavia | Kim loại tràn ở đường phân tách | Lực đóng khuôn, điều khiển điểm cuối đùn |
| Vết hàn nguội / đầy không đủ | Mặt tràn nóng chảy gặp nhau không hàn nóng chảy | Nhiệt độ kim loại/khuôn, tốc độ phun, rãnh thoát khí |
| Tạp chất | Ô nhiễm trong nóng chảy hoặc khuôn | Nguyên liệu nạp sạch, tinh luyện, kiểm soát xỉ |
| Điểm cứng phi kim | Oxy hóa, phản ứng với lớp lót lò | Kỷ luật xử lý nóng chảy |
| Điểm cứng kim loại | Si không tan, hợp chất liên kim Fe/Mn | Kiểm soát thành phần hợp kim |
| Rò rỉ | Rỗ cắt ngang ranh giới áp lực | Áp lực, cửa vào, thấm nhựa |
2. Rỗ khí, Vấn đề bong bóng
Trông như thế nào: lỗ tròn thành láng mịn, thấy khi cắt mẫu hoặc kiểm tra không phá hủy, thường tập trung gần các vùng đầy cuối của phôi.
Nguyên nhân:
- Hướng dòng kim loại không phù hợp hoặc tốc độ đầy quá cao khiến tia phun cuốn không khí
- Rãnh thoát khí bị tắc hoặc kích thước quá nhỏ; hình thành xoáy trong buồng đùn
- Nguyên liệu nạp bẩn hoặc quá nhiệt làm tăng hydro hòa tan trong nóng chảy
- Chất tẩy trơn khuôn dư thừa hoặc không làm sạch kỹ giải phóng khí trong quá trình đầy
- Điểm chuyển mạch pha nhanh không đúng khiến xương khuôn đầy quá nhanh để không khí kịp thoát
Cách khắc phục: nguyên liệu nạp sạch với nhiệt độ nóng chảy phù hợp và khử khí hiệu quả; tốc độ phun và điểm chuyển mạch tối ưu; áp suất tăng áp đầy đủ cho dòng đầy có trật tự; dung tích rãnh thoát khí và chứa tràn phù hợp; chất tẩy trơn ít khí với liều lượng kiểm soát. Với chi tiết kín áp, đúc có hỗ trợ chân không (VHPDC, chân không duy trì dưới 50 mbar) rút phần lớn không khí trong xương khuôn trước khi phun và là đáp án tiêu chuẩn cho vỏ máy then chốt về kín.
3. Rỗ co, Vấn đề tiếp mẫu
Trông như thế nào: khoang trống bất thường, mờ, góc cạnh, dấu vân tay của kim loại đơn giản là không có ở đó khi chi tiết đông đặc. Vi co hiện ra dạng rỗ mịn phân tán.
Nguyên nhân: thiếu tiếp mẫu khi đông đặc; nhiệt độ rót quá cao hoặc phân bố nhiệt kém; áp suất tăng áp thấp; cửa vào hoặc kênh dẫn đông quá sớm để tiếp mẫu cho phôi; điểm nóng trong thiết kế chi tiết; thể tích kim loại không đủ hoặc phôi đúc quá mỏng.
Cách khắc phục: giảm nhiệt độ rót; tăng áp suất tăng áp để tăng độ đặc; thay đổi thiết kế cửa vào để tiếp mẫu tốt hơn; tối ưu thiết kế chi tiết cho độ dày thành đồng đều; cải thiện làm nguội tiết diện dày; tăng độ dày phôi đúc lên khoảng 15–30 mm.
4. Bavia, Sự tràn ở đường phân tách
Trông như thế nào: các vây kim loại dư mỏng tại đường phân tách, quanh lót trượt và lót chèn.
Nguyên nhân: lực đóng khuôn hoặc áp suất tăng áp không đủ; lót chèn hoặc lót trượt bị mòn không bằng phẳng với mặt phân tách; đường phân tách bị bẩn; biến dạng khuôn dưới áp suất phun.
Cách khắc phục: kiểm tra lực đóng khuôn và áp suất tăng áp; làm sạch xương khuôn và mặt phân tách; sửa chữa khuôn và lót chèn bị mòn; dùng điều khiển vòng kín điểm cuối phun để mỗi nhát phun kết thúc chính xác. Bavia xuất hiện đột ngột trên quy trình trước đó ổn định cũng là tín hiệu sức khỏe máy, kiểm tra độ giãn cột kẹp và tình trạng bàn ép, không chỉ khuôn.
5. Vết hàn nguội và đầy không đủ
Trông như thế nào: các đường giống vệt chồng khít nơi hai mặt tràn nóng chảy gặp nhau không hàn nóng chảy, hoặc các vùng không bao giờ đầy hoàn toàn.
Nguyên nhân: nhiệt độ kim loại quá thấp; tốc độ phun quá chậm cho hình học; chất tẩy trơn dư làm nguội mặt tràn nóng chảy; thoát khí kém để không khí bị mắc kẹt chặn vùng đầy cuối; chiều dài dòng chảy quá lớn cho độ dày thành.
Cách khắc phục: tăng nhiệt độ kim loại và khuôn trong giới hạn hợp kim; tăng tốc độ phun pha đầy; giảm phun dư chất tẩy trơn; bổ sung rãnh thoát khí hoặc hũ chứa tràn tại vị trí đầy cuối; khi chiều dài dòng chảy là ràng buộc, cân bằng lại cửa vào hoặc tăng độ dày thành tại chỗ.
6. Tạp chất và điểm cứng
Trông như thế nào: tạp chất bất thường, kích thước và màu sắc khác nhau thấy khi gia công hoặc cắt mẫu (tạp chất); hạt có độ cứng cao làm tăng nhanh mòn dao và để lại bề mặt gia công không đều (điểm cứng, phi kim từ oxy hóa và phản ứng với lớp lót lò, kim loại từ silicio không tan hoặc hợp chất liên kim Fe/Mn).
Nguyên nhân: nguyên liệu nạp bẩn hoặc quá nhiều nguyên liệu tái chế; thiếu tinh luyện; xỉ bị cuốn khi múc; graphite rơi từ nồi nung hoặc lớp phủ; nhiệt độ giữ cao và thời gian giữ dài; múc oxy hóa bề mặt; vi phạm yêu cầu lớp lót lò không phản ứng.
Cách khắc phục: nguyên liệu nạp sạch với bụi bẩn loại bỏ khỏi tái chế; tinh luyện và vét xỉ cẩn thận trước khi múc; làm sạch định kỳ xương khuôn và buồng đùn; nhiệt độ và thời gian giữ được kiểm soát; lớp lót lò không phản ứng; kiểm tra nghiêm ngặt nguyên liệu đầu vào. Riêng điểm cứng kim loại: tránh bột silicio (dùng hợp kim mẹ), kiểm soát nhiệt độ nóng chảy và rót, giữ nồng độ sắt gần (nhưng không vượt), mức eutectic.
7. Độ giòn và rò rỉ
Độ giòn bắt nguồn từ tạp chất (Zn, Fe, Pb, Sn vượt giới hạn), quá nhiệt hoặc giữ lâu làm thô hạt, hoặc làm nguội quá nhanh làm tinh hạt quá mức. Kiểm soát nồng độ tạp chất bằng quang phổ, tối ưu quy trình nóng chảy, và giữ nhiệt độ khuôn ở mức vừa phải.
Rò rỉ ở chi tiết thử áp gần như luôn là rỗ cắt ngang ranh giới áp lực, vì vậy chuỗi khắc phục là áp lực (tăng áp), thiết kế cửa vào và thoát khí, và bước cuối cùng là thấm nhựa: thấm nhựa resin vào rỗ thông với bề mặt, rẻ hơn nhiều so với hỏng hóc tại hiện trường trên vỏ máy đã lắp ráp.
8. Mỗi lỗi được phát hiện như thế nào
| Phương pháp | Phát hiện được gì | Khi nào dùng |
|---|---|---|
| Kiểm tra bằng mắt | Rỗ bề mặt, đổi màu, bavia, vết hàn nguội | Mọi chi tiết (sàng lọc); không thấy lỗi bên trong |
| Chụp X-quang | Rỗ khí và rỗ co, tạp chất | Chi tiết then chốt; tiêu chuẩn cho ứng dụng kín áp |
| CT công nghiệp | Bản đồ rỗ 3D, đo định lượng khoang trống | Hình học phức tạp, phân tích nguyên nhân gốc rễ, định danh |
| Kiểm tra siêu âm | Khoang trống bên trong ở tiết diện dày | Nhanh, mang theo được; tốt cho chi tiết tiết diện dày |
| Kiểm tra kim tương (phá hủy) | Kích thước, phân bố, hình thái rỗ; cấu trúc hạt | Phân tích nguyên nhân gốc rễ trên mẫu, không sàng lọc sản xuất |
| Mật độ (Archimedes) | Lệch khỏi mật độ lý thuyết → chỉ số rỗ | Định lượng cấp lô; tương quan với nội dung khoang trống bên trong |
9. Trình tự chẩn đoán
Lỗi hiếm khi có một nguyên nhân duy nhất, và thứ tự bạn điều tra quyết định việc khắc phục tốn vài phút hay vài tuần. Làm từ đơn giản đến phức tạp:
- Trước hết, những thứ miễn phí: làm sạch mặt phân tách, xương khuôn và chốt đẩy; kiểm tra lực đóng khuôn; kiểm tra thể tích đùn và độ dày phôi đúc; hợp lý hóa liều lượng chất tẩy trơn
- Sau đó, thông số công nghệ: lực và tốc độ phun, thời gian đầy, nhiệt độ rót, nhiệt độ khuôn, điểm chuyển mạch
- Sau đó, nguyên liệu: phôi sạch hơn, nóng chảy đã tinh luyện, tỷ lệ tái chế điều chỉnh, thời gian giữ kiểm soát
- Và chỉ khi đó, khuôn: thay đổi cửa vào, bổ sung rãnh thoát khí và rãnh chứa tràn, sửa chữa lót chèn
Nhảy ngay vào sửa khuôn là cách biến điều chỉnh năm phút thành sửa chữa khuôn hai tuần. Nếu chi tiết của bạn đang trong sản xuất và đang chiến đấu với một trong những lỗi này, con đường nhanh nhất thường là một đợt rà soát công nghệ có cấu trúc, gửi ảnh lỗi, hình học chi tiết và bảng thông số hiện tại, nguyên nhân gốc rễ thường hiện rõ trước khi bất cứ thứ gì bị cắt bỏ.