1.   Đúc gang là gì?

Đúc gang là phương pháp chế tạo bằng cách nấu nóng chảy kim loại gang, rót vào khuôn làm sẵn có hình dạng vật dụng muốn chế tạo. Sau khi để nguội, kim loại đông đặc và chúng ta sẽ thu được vật đúc có hình dạng mong muốn.

2.   Quy trình đúc gang bằng khuôn cát

Quỳ đúc gang khuôn cát tiêu chuẩn phải gồm những bước sau đây:

Bước 1: Tạo mẫu đúc, hòm chứa khuôn, thao ( lõi), cát đúc: Sau khi có được bản vẽ kỹ thuật về sản phẩm (bao gồm: mẫu đúc, các thông số cơ bản,…), các kỹ sư sẽ tiến hành chế tạo vật mẫu đảm bảo đúng thông số trên bản vẽ.

Trong đó: Mẫu đúc được chế tạo từ xốp, gỗ,.. Hòm chứa khuôn bằng nhôm, gang đúc,…

Bước 2: Tạo khuôn đúc,tạo hệ thống rót gang, đậu ngót đậu hơi, khi lấy mẫu ra lắp thao vào khuôn ( với vật đúc cần rỗng ruột)

Bước 3: Nấu  luyện gang xám ở nhiệt độ 1250-1450°C,biến tính gang (điều chỉnh thành phần, điều chỉnh cơ tính, cầu hóa), rót gang nóng chảy vào khuôn.

Bước 4: Dỡ khuôn lấy vật đúc, tháo thao ra khỏi vật đúc.

Bước 5: Làm sạch vật đúc.

Bước 6: Kiểm tra vật đúc.

Bước 7: Gia công hoàn thiện, sơn, giao hàng

3.   Các kỹ thuật đúc gang

Như đã nói ở trên, ngày nay có nhiều kỹ thuật đúc gang, phù hợp với từng mục đích, điều kiện về cơ sở vật chất của từng công ty cũng như khách hàng.

3.1.      Kỹ thuật đúc truyền thống

Tạo thao (lõi): yêu cầu có khuôn mẫu thao, xương thao, lỗ thoát khí và hỗn hợp tạo thao.

Thao được tạo bởi hỗn hợp bao gồm:

Cát, nước thủy tính, khí CO2 ( cứng, những khó tháo thao)

Cát, nước, bột đất sét, mùn cưa ( độ cứng vừa phải, dễ tháo khỏi vật đúc)

=> Sau khi làm xong, thao được đưa vào lò sấy.

Tạo khuôn đúc gang: khuôn đúc được trang bị cát nền rộng, cát đúc được trộn với bột đất sét, bột than, các chất phụ gia và nước với tỷ lệ phù hợp.

Sau khi đảm bảo cát nền đạt tiêu chuẩn, người thợ sẽ bắt tay vào việc chế tạo khuôn đúc.

Quy trình tạo khuôn: Cho cát vào đầm chặt, tạo hệ thống rót, đậu ngót, lỗ thoát khí và phủ lớp phấn chịu nhiệt giúp cát đúc giảm dính vào vật đúc khi đã được rót gang. Sau đó lấy mẫu ra khỏi khuôn, cho thao vào trong khuôn đúc(nếu cần) và cuối cùng là đậy khuôn trên lên khớp với khuôn dưới nền cát .

Việc lấy mẫu đúc ra khỏi khuôn yêu cầu người thợ phải đặc biệt cẩn trọng để vật đúc đảm bảo đúng khối lượng và kích thước yêu cầu.

Sau đó, khuôn đúc gang sẽ được đè bằng vật có trọng lượng lớn hơn vật đúc để hạn chế tối thiểu trường hợp biến dạng cũng như sai lệch về trọng lượng trong quá trình đúc gang.

Nấu luyện: Sử dụng 2 loại lò phổ biến là lò chõ và lò điện.

Lò điện: ưu điểm của loại này là có thể phân tích và bổ sung thành phần hóa học của gang theo đúng tỷ lêj, và có thể biến tình gang xám thành gang cầu. Tuy nhiên, loại lò này có nhược điểm là chi phí đầu tư rất lớn.

 

Lò chõ: chi phí cho loại lò này thấp và dễ đầu tư. Tuy nhiên, chất lượng của gang sau này phụ thuộc lớn vào kinh nghiệm của người thợ.

Rót gang vào khuôn: Tùy thuộc vào trọng lượng đúc, sẽ có 3 loại gầu rót tương ứng.

Gáo múc: Là cây sắt đặc Ø 18-25 gắn một chiếc cốc dùng để đựng gang nóng chảy đã được quét lớp đất sét. Dùng cho trọng lượng khoảng 15kg, 1 người sử dụng.

Gầu nghiêng: Gồm 2 thanh sắt có Ø 25 gắn vào đồ chứa hình trụ tròn có đường kính và độ sâu lần lượt là 400 và 300, quét đất sét bên trong. Dùng cho trọng lượng khoảng 50kg, 2 người khiêng.

Gầu nghiêng có gắn bánh răng loại nhỏ: Là một thùng sắt hình trụ tròn có lót lớp gạch chịu nhiệt và lớp vôi vữa. Có gắn bánh răng và chuyển động nghiêng bằng cách quay tay lái. Tiến hành vận chuyển gầu rót này bằng cẩu nâng. Dùng cho trọng lượng khoảng 100- 200 kg, 1 người vận hành.

Quy trình rót gang cần nhẹ nhàng để tránh hiện tượng sủi bọt mạnh khiến vật đúc bị rỗ. Bên cạnh đó, gầu rót cũng cần sấy khô để giảm hiện tượng oxi hóa.

Làm nguội, dỡ vật đúc ra khỏi khuôn, làm sạch vật đúc

Đây là bước cuối cùng trước khi cho ra đời sản phẩm hoàn thiện. Do vậy cũng cần đặc biệt chú ý nếu không sẽ phá hỏng toàn bộ công sức trước đó.
Thời gian để làm nguội vật đúc trung bình khoảng 12h-48h. Vật đúc càng nhỏ, thời gian làm nguội sẽ càng nhanh.
Làm sạch cát bằng máy bắn bi, các hạt bi thép có độ lớn Ø2 sẽ bắn vào sản phẩm làm bong cát đúc ra khỏi vật đúc.

Kiểm tra vật đúc ( sản phẩm đúc)

Kiểm tra ngoại quan: Hình dáng, khuyết tật (Bằng mắt), độ bóng bề mặt đúc.

Kiểm tra kích thước: Thành vật đúc cong vênh, biến dạng.

Kiểm tra bề mặt gãy: có bị biến trắng ( với gang xám khi đúc ra mặt gãy có màu xám, với gang bị biến trắng sẽ có màu trắng).

3.2.      Kỹ thuật đúc gang bằng khuôn máy

Về nguyên lý thì phương pháp này cũng giống như phương pháp truyền thống, chỉ khác ở một số công đoạn sau:

Thao: Chất liệu làm thao là cát nhựa có độ cứng cao,thao được làm và sấy bằng máy với độ chính xác cao và thời gian nhanh ( khi làm thao có mùi khá khó chịu)

Cát đúc: cũng là loại cát truyền thống nhưng cát để đúc trên khuôn máy phải được xay bằng hệ thống máy xay cát, để cát đạt độ mịn tiêu chuẩn.

Mẫu đúc được làm bằng kim loại với chi phí cao hơn mẫu đúc truyền thống.

Làm khuôn mẫu: khi cho cát vào khuôn và khi lấy mẫu ra khỏi khuôn được thực hiện bằng máy nên khuôn mẫu rất chắc và không cần đánh động giúp vật đúc đạt độ chính xác cao.

Các sản phẩm áp dụng kỹ thuật đúc gang khuôn máy như: vỏ mô tơ, bếp gas công nghiệp, cột đèn trang trí, chi tiết máy, hoa văn gang đúc,…

3.3.      Kỹ thuật đúc bằng công nghệ Furan

Ở kỹ thuật này, mẫu đúc được làm bằng kim loại hoặc gỗ.

Cát đúc

Là một điểm khác biệt lớn nhất của kỹ thuật đúc gang Furan nó là sự kết hợp giữa cát đúc + nhựa Furan + chất đông cứng(đóng rắn bởi chất xúc tác axít H2SO4).

Nhựa furan được hóa rắn do chất sơ của thực vật được lên men bằng chất xúc tác trong quá trình sản xuất axit từ furfuryl alcohol.

Trong quá trình làm khuôn phải lưu ý về Tỷ lệ nước và Nitơ có trong nhựa tốt nhất nước ở mức <3%. Tỷ lệ Nitơ <2.5% đối với đúc gang, đúc thép <0.8%.

Nước nhiều sẽ làm giảm độ bền của hỗn hợp làm khuôn, tăng lượng sử dụng nhựa và sinh khí trong quá trình đúc.

Nitơ nhiều làm cho vật đúc xuất hiện các khuyết tật rỗ khí trên bề mặt. Để hạn chế sự sinh khí nitơ, bắt buộc phải sử dụng chất sơn khuôn phù hợp để ngăn khí xâm nhập vào vật đúc. Điều này sẽ làm tăng chi phí sản xuất, tăng giá thành vật đúc.

Tạo thao:

Thao được tạo thành từ cát + nhựa Furan và chất kết dính, sau khi cho hỗn hợp cát + xương thao + lỗ thoát khí vào khuôn thao đầm chặt.

Sau 30-60 phút cát sẽ tự đông cứng lấy thao ra khỏi khuôn kiểm tra lại, khi đạt tiêu chuẩn tiến hàng sơn thao và sấy khô.

Tạo khuôn đúc:

Chuẩn bị: Cát đúc, mẫu đúc,thao, khung nhôm, chất sơn khuôn, dụng cụ tạo hệ thống rót lỗ thoát khí, Bulong xiết khuôn, keo dán khuôn,…

Mẫu đúc sẽ được đặt vào khuôn nhôm ⇒ cho hỗn hợp cát đã được trộn vào khuôn nhôm và đầm thật chặt ⇒ tạo hệ thống rót, lỗ thoát khí ⇒ sau khi lấy mẫu ra khỏi khuôn tiến hành lắp thao và tiếp đến là sơn khuôn để tránh bị cháy cát ( tìm hiểu chất sơn khuôn)⇒khò lửa lòng khuôn sau khi sơn ⇒ cho keo vòng quanh khuôn và lắp 2 mặt khuôn vào nhau cố định bằng Bulong xiết khuôn.

Nấu gang, rót gang:

Với kỹ thuật đúc gang Furan lò điện cảm ứng sẽ được sử dụng để nấu luyện gang tùy vào hình thái hoạt động sẽ sử dụng lò khác nhau:

Lò cảm ứng tần số  thấp sử dụng tần số từ 50 ⁓ 60Hz.

Lò cảm ứng trung tần sử dụng tần số 120 ⁓ 200 Hz.

Lò cảm ứng cao tần sử dụng tần số từ 500 ⁓ 3000 Hz.

3.4.      Kỹ thuật đúc bằng công nghệ tự động hóa DISA

Đúc gang trên dây truyền tự động hóa có tốc độ làm khuôn nhanh, tùy vào từng sản phẩm tốc có thể đạt 100 khuôn đến 400 khuôn 1 giờ. Sản phẩm khi đúc ra có độ hoàn thiện và thông số kỹ thuật có độ chính xác cao.

Hệ thống thiết bị làm khuôn cát tươi tự động bao gồm:

• Thiết bị làm khuôn kiểu đứng DISAMATIC.
• Thiết bị làm khuôn kiểu ngang DISA MATCH.
• Thiết bị làm khuôn kiểu nằm ngang DISA FLEX.
• Thiết bị vận chuyển khuôn AMH.
• Hệ thống tái sinh và trộn cát bao gồm cả bộ phận làm mát, Hệ thống kiểm tra cát.
• Thiết bị làm lõi.
• Hệ thống lọc bụi.
• Hệ thống làm sạch và xử lý bề mặt, bao gồm: Wheel Blast, Air Blast và một số thiết bị dùng trong các mục đích đặc biệt.

Cát đúc của kỹ thuật đúc gang Disa được trộn với bột than ( Là than chứa chất bitum có tính dễ bay hơi cao, nó có những điểm tốt là ít tro tàn và có chứa một lượng ít các hạt mịn bởi quá trình sàng lọc hoặc do sự tách lọc của không khí. Được dùng để cải thiện bề mặt vật đúc và phòng chống cháy cát.)

Quá trình rót gang của công nghệ đúc gang tự động Disa sử dụng máy rót khuôn tự động có dạng là gầu rót đáy. Nó tự động dò tìm vị trí miệng rót khuôn đúc cho phù hợp bằng chùm tia laser, sau đó tiến hành tự động rót kim loại vào khuôn. Nó có thể tiến hành rót khuôn một cách liên tục. Lượng kim loại lỏng chứa trong nó là 700kg và được lót nguyên liệu chịu nhiệt Si.