Cách hạn chế nguy cơ nứt khuôn đúc vỏ mỏng

Một nghiên cứu của các chuyên gia Nhật Bản đưa ra những tiêu chí kiểm tra nhằm hạn chế tình trạng nứt khuôn đúc và dự đoán nguy cơ vỡ khuôn trong quá trình đúc hợp kim nhôm.

Trong nghiên cứu công bố trên tạp R&D Review Toyota CRDL (số 42, năm 2011), 4 chuyên gia về ngành đúc vỏ mỏng của Nhật Bản phát hiện khuôn hình trụ làm bằng cát silic sẽ dễ xảy ra tình trạng nứt khuôn khi được đổ đầy hợp kim nhôm nóng chảy.

Nguyên nhân được xác định là bề mặt bên trong khuôn vỏ mỏng tăng nhiệt độ đột ngột khi tiếp xúc với kim loại nóng chảy dẫn đến giãn nở. Sự giãn nở nhiệt này được hạn chế nhờ vào phần còn lại của khuôn vốn vẫn ở nhiệt độ thấp hơn.

Bên cạnh đó, trong quá trình đúc khuôn vỏ mỏng, ứng suất (bao gồm ứng suất nén và ứng suất kéo) tăng cao gần bề mặt bên trong khuôn cùng với độ bền kéo gần bề mặt bên ngoài khuôn cũng tăng. Khuôn sẽ bị nứt nếu ứng suất kéo vượt quá độ bền kéo của khuôn.

Độ bền kéo là đặc tính chịu được lực kéo đứt vật liệu. Đơn vị tính thông thường là Kg/cm², hay N/mm². Ứng suất nén là đại lượng biểu thị nội lực phát sinh trong vật thể biến dạng do tác dụng của các nguyên nhân bên ngoài như tải trọng, sự thay đổi nhiệt độ… Ứng suất nén có thể dẫn đến đứt gãy hoặc biến dạng dẻo tùy thuộc vào quá trình gia nhiệt và loại vật liệu.
Như vậy, nguy cơ nứt khuôn đút gắn liền với ứng suất nén và độ bền kéo của vật liệu làm khuôn. Từ đó, các chuyên gia Nhật Bản đưa ra một biện pháp dự đoán và phòng ngừa nứt khuôn đúc.

5 lưu ý từ chuyên gia Nhật Bản

Trong vài thập niên qua, công nghệ mô phỏng ngành đúc vỏ mỏng đạt được những bước tiến đáng kể. Các phần mềm máy tính có thể giúp doanh nghiệp mô phỏng mô hình, thiết kế, dự đoán chất lượng vật đúc.
Tuy nhiên, các kỹ thuật mô phỏng cho khuôn và lõi cát, như dự đoán các khuyết tật đường vân vẫn đang được phát triển nên công nghệ chưa thể dự đoán nguy cơ nứt bề mặt khuôn.

5 lưu ý từ chuyên gia Nhật Bản

Sau khi nghiên cứu tình trạng nứt khuôn trong quá trình đúc hợp kim nhôm JIS-AC4C, nhóm chuyên gia Nhật Bản phát hiện ứng suất và độ bền kéo là hai yếu tố quan trọng để ngăn chặn nứt khuôn đúc, đồng thời đưa một số kết luận:

1. Nhiệt độ mặt trong của khuôn tăng lên do sự nóng chảy của nhôm. Sự giãn nở nhiệt của mặt bên trong tương ứng với nhiệt độ gia tăng, trong khi mặt ngoài của khuôn vẫn ở nhiệt độ thấp hơn. Nếu ứng suất kéo mặt ngoài khuôn vượt quá độ bền kéo của khuôn thì sẽ xảy ra hiện tượng nứt.

2. Ngay cả khi ứng suất kéo xảy ra ở mặt ngoài của khuôn, nếu mặt đó được nung nóng trước khi ứng suất vượt quá độ bền kéo, thì ứng suất kéo sẽ giảm nhanh chóng và không xảy ra vết nứt.

3. Đối với khuôn hình cốc có vùng mài mỏng, vết nứt xảy ra ở phần mài mỏng và thời gian nứt giảm khi độ dày của phần mài mỏng giảm.

4. Trong khuôn có phần mài mỏng, ứng suất kéo lớn nhất xảy ra ở vùng mỏng và vết nứt xảy ra ở vùng này. Ứng suất nứt (biến dạng) tăng khi độ dày của phần đất mỏng giảm.

5. Doanh nghiệp ngành đúc có thể dự đoán nguy cơ vết nứt có xuất hiện hay không bằng cách so sánh ứng suất kéo trên bề mặt của khuôn với ứng suất đứt gãy (độ bền) của cùng một thể tích hiệu dụng, có thể thu được từ biểu đồ mối quan hệ giữa ứng suất đứt gãy và thể tích hiệu dụng dựa trên độ bền kéo hoặc kiểm tra độ uốn cong.
Các lưu ý của nhóm chuyên gia Nhật Bản sẽ giúp doanh nghiệp hạn chế tình trạng nứt khuôn trong quá trình đúc kim loại.

——————————————————————

CÔNG TY TNHH THIẾT BỊ VÀ THƯƠNG MẠI PHONG ĐẠT

Văn phòng Trụ sở: 175/51 PHÓ CƠ ĐIỀU, PHƯỜNG 06, QUẬN 11, TP.HCM.
Địa chỉ Kho: 94/15 Đường Bình Chuẩn 31, KP. Bình Phước A, P. Bình Chuẩn, TP. Thuận An, Tỉnh Bình Dương.
Tel: (+84) 0913.772.019 – 0906.841.474
Website: https://thietbiphongdat.com – Email: [email protected]