Đúc trong khuôn cát là gì? Lợi ích bổ sung của in 3D là gì?

3d printing sand casting

Đúc trong khuông cát là một kỹ thuật tiết kiệm chi phí để sản xuất các thành phần phức tạp từ bất kỳ hợp kim kim loại nào, có thể hưởng lợi từ công nghệ in 3D.

Sự kết hợp này cực kỳ phổ biến trong số các nhà sản xuất cần sản xuất các bộ phận lớn trong thời gian ngắn nhất có thể.

Vì vậy, nếu quý khách muốn tìm hiểu về Đúc trong khuôn cát và khuôn in 3D có thể giúp ích gì cho việc kinh doanh của bạn, thì bạn đã đến đúng chỗ.

Đúc trong khuôn cát, như tên gọi của nó, là một quy trình đúc sử dụng khuôn được làm từ một loại cát đặc biệt để tạo thành phần mong muốn.

Hôm nay chúng tôi sẽ giải thích cách quý khách có thể giảm tới 75% chi phí Đúc trong khuôn cát bằng cách tận dụng in 3D.

Nếu quý khách không quen với quy trình đúc, quý khách không cần lo lắng. Chúng tôi sẽ giải thích ngay sau đây.

  • Công nghệ Đúc là gì ?
  • Các bước trong quy trình đúc là gì ?
  • Đúc trong khuôn cát là gì ?
  • Vật liệu khuôn cát
  • Ưu điểm của Đúc trong khuôn cát 
  • Hạn chế của Đúc trong khuôn cát
  • Sự phát minh lại của Đúc trong khuôn cát với công nghệnin 3D
  • Các lợi ích bổ sung của khuôn in 3D cho Đúc trong khuôn cát
  • Quý khách sẽ chế tạo phần kim loại tiếp theo của mình như thế nào ?

Công nghệ Đúc là gì ?

Quá trình đúc là một trong những kỹ thuật sản xuất kim loại lâu đời nhất.

Tuy nhiên, nhiều đồ vật chúng ta sử dụng trong cuộc sống hàng ngày được sản xuất bằng Quy trình đúc.

Mặc dù kỹ thuật cốt lõi của nó về cơ bản vẫn giữ nguyên, nó đã phát triển để trở nên chính xác và tự động hơn.

Một trong những đổi mới của quy trình là khả năng của khuôn in 3D. Chúng ta sẽ quay lại vấn đề này sau trong bài viết.

Bản thân quá trình này khá đơn giản.

Dạng lỏng của vật liệu kim loại được đổ vào khuôn có hình dạng mong muốn của bộ phận.

3D printing casting

Kim loại nóng chảy được đổ vào khuôn đúc

Kim loại sẽ đông đặc thành hình dạng của khuôn mẫu

Khi điều đó xảy ra, sản phẩm đã sẵn sàng để trích xuất, đây là bước cuối cùng của quá trình.

Vật đúc đẵ sẵn sàng

Theo định nghĩa, vật đúc là một vật thể được tạo bằng cách đổ vật liệu đã hóa lỏng vào khuôn.

Các loại quy trình đúc

Theo thời gian, quá trình này đã phát triển thành các loại phương pháp chế tạo khác nhau.

Mỗi loại đều có ưu và nhược điểm.

Các loại quy trình đúc phổ biến nhất hiện nay là:

  1. Đúc trong khuôn cát
  2. Đúc theo mẫu chảy
  3. Đúc áp lực
  4. Đúc trong khuôn thạch cao

Các bước trong Quy trình Đúc là gì?

Các bước trong quy trình đúc rất giống nhau đối với từng loại kỹ thuật hiện có.

Có những thay đổi trong các bước liên quan, tuy nhiên, các hoạt động cơ bản là:

Tạo mẫu

Mẫu là một mô hình vật lý được sử dụng để làm khuôn và tái tạo mặt ngoài của vật đúc.

Một số vật liệu có thể được sử dụng để tạo ra các mẫu.

Trong nhiều trường hợp, phần bên trong cấu kiện cần phải rỗng – chẳng hạn như phụ kiện đường ống.

Trường hợp đó yêu cầu tạo ra các mẫu bổ sung được gọi là lõi.

Làm cốt lõi

Lõi là một bộ phận riêng biệt của khuôn có chức năng ngăn vật liệu hóa lỏng lấp đầy vào khoảng trống đó.

Chúng được sử dụng để tạo ra các khoang bên trong và các tính năng khác mà khuôn không thể tạo ra.

Dụng cụ dùng để làm lõi được gọi là hộp lõi, một cách gọi khác của khuôn tạo lõi.

Các vật liệu được sử dụng để tạo ra lõi cần tuân theo một số yêu cầu:

  1. Nó phải đủ mạnh để chống lại sự hỗn loạn do vật liệu nóng chảy gây ra
  2.  Độ cứng tốt;
  3. Tính thấm cao để các khí hình thành trong quá trình đúc có thể dễ dàng thoát ra ngoài.
  4. Có khả năng chống lại nhiệt độ cao từ vật liệu nóng chảy.
  5. Đủ yếu để phá vỡ trong khi vật liệu nóng chảy nguội đi và co lại, tạo điều kiện thuận lợi cho việc loại bỏ nó sau khi đông đặc.
  6. Bề mặt hoàn thiện mịn.
  7. Tạo khí tối thiểu khi tiếp xúc với vật liệu nóng chảy.

Khuôn đúc

Quá trình tạo ra khuôn mà kim loại nóng chảy sẽ được đổ vào.

Nó bao gồm nhiều thao tác thiết yếu để tạo khuôn xung quanh mẫu.

Khuôn được đựng trong bình giữ nhiệt, một khung bao gồm hai phần: phần ứng và phần cản.

Bình xung quanh mẫu được đổ đầy cát làm khuôn, sau đó loại bỏ mẫu.

Hệ thống gating, các kênh cho phép vật liệu nóng chảy vào và chảy qua khuôn, được định vị trong lực cản. Nó cũng là lực cản nhận các lõi.

Lỗ mà vật liệu nóng chảy được đổ qua đó để vào khuôn, sẽ được đặt trong ống đựng.

Sau đó, để đóng khuôn, khuôn được đặt lên trên thanh kéo. Cả hai phần đều được kẹp chặt với nhau.

Làm nóng chảy và đổ

Nóng chảy là quá trình chuyển vật liệu kim loại rắn sang trạng thái lỏng để có thể rót vào khuôn.

Quá trình được thực hiện ở nhiệt độ cực cao trong một buồng gia nhiệt được gọi là lò nung.

Các khoang này được thiết kế dựa trên nhiều yếu tố nhưng chủ yếu là theo loại vật liệu và nhiên liệu sẽ được sử dụng để đạt được nhiệt độ cần thiết – có thể lên đến hơn 1600 ° C.

Để kim loại ở nhiệt độ khắc nghiệt như vậy thường tạo ra khí độc hại có thể gây ra các khuyết tật trong quá trình đúc.

Những khí này được loại bỏ khi vật liệu nóng chảy được tinh chế.

Bước quan trọng này đồng thời làm sạch vật liệu kim loại bằng cách chiết xuất các nguyên tố không mong muốn mà không làm thay đổi cấu trúc hóa học của nó.

Sau khi tinh chế, vật liệu nóng chảy đã sẵn sàng để được gõ vào gàu.

Gàu được các xưởng đúc sử dụng để vận chuyển và đổ kim loại nóng chảy vào khuôn một cách an toàn.

Kim loại được đổ vào khuôn và để nguội cho đến khi đạt nhiệt độ phòng.

Khi vật liệu rắn trở lại, nó sẽ trải qua một quá trình gọi là quá trình lắc.

Quá trình lắc tách và loại bỏ cát khỏi vật đúc bằng cách rung khuôn.

Làm sạch

Bây giờ, vật đúc đã sẵn sàng và được lấy ra khỏi khuôn.

Hệ thống gating và các vật liệu còn sót lại được loại bỏ.

Các vật liệu thừa được cắt tỉa.

Quá trình xử lý sau xử lý có thể được thực hiện để cải thiện hình thức và bề mặt của vật đúc.

Và cuối cùng, vật đúc được kiểm tra để kiểm soát chất lượng.

Đúc trong khuôn cát là gì ?

Đúc trong khuôn cát là kỹ thuật phổ biến nhất để sản xuất vật đúc kim loại.

Theo Tiến sĩ TV Ramana Rao, giáo sư Cơ khí tại Đại học Osmania, Ấn Độ, dạy Đúc kim loại và CAD / CAM, kỹ thuật này chiếm hơn 70% tổng số vật đúc được sản xuất.

Quá trình Đúc trong khuôn cát được biết đến bởi tính linh hoạt của nó.

Rốt cuộc, nó có thể sản xuất vật đúc ở mọi kích thước và trọng lượng với hình dạng phức tạp bằng cách sử dụng phần lớn kim loại.

Đặc điểm chính của kỹ thuật Đúc trong khuôn cát là nó sử dụng cát làm vật liệu đúc.

Giảm chi phí đáng kể bằng cách sử dụng cát để làm khuôn thay vì các vật liệu khác là một lợi thế lớn.

Đặc biệt khi chúng ta xem xét rằng chi phí tạo khuôn chiếm một phần lớn chi phí cho các kỹ thuật đúc khác.

Tuy nhiên, bản chất của cát có nghĩa là các khuôn được sử dụng trong quá trình này không thể được tái sử dụng.

Không thể giữ nguyên khuôn cát khi tháo vật đúc.

Mặt khác, Đúc trong khuôn cát lý tưởng cho các kim loại có nhiệt độ nóng chảy cao như titan, thép và niken.

Đây là phương pháp đúc duy nhất có thể xử lý các vật liệu này.

Kỹ thuật này là lựa chọn hàng đầu để sản xuất hàng loạt bộ phận nhỏ và tiết kiệm trong ngành công nghiệp hàng không và ô tô.

Nếu quý khách đăng thắc mắc làm thế nào có thể sử dụng cát làm vật liệu khuôn, chúng ta sẽ đề cập đến chủ đề đó ngay bây giờ

Vật liệu khuôn cát

Làm khuôn đúc cát thường cần 4 thành phần sau:

Cát nền

Cát nền là loại cát dùng để làm khuôn ở trạng thái nguyên chất.

Để nó gắn kết với nhau, cần phải có tác nhân ràng buộc.

Cát nền cũng được sử dụng để làm lõi.

Các loại cát nền phổ biến nhất là:

  1. Cát silica
  2. Cát Olivin
  3. Cát cromit
  4. Cát Zircon
  5. Cát Chamotte

 

Chất kết dính

Chất kết dính

Các loại chất kết dính phổ biến nhất là:

  1. Đất sét và nước
  2. Dầu
  3. Nhựa
  4. Natri silicat

 

Chất phụ gia

Những chất này chịu trách nhiệm cải thiện khuôn về độ hoàn thiện bề mặt, độ bền, lớp đệm và độ chịu nhiệt.

Hợp chất tách

Là chất lỏng hoặc bột mịn để tách mẫu ra khỏi khuôn.

Ưu điểm của Đúc trong khuôn cát

Những ưu điểm chính của Đúc trong khuôn cát là:

  • Nó có thể được sử dụng để sản xuất các bộ phận bằng gần như tất cả các vật liệu kim loại, kể cả những vật liệu có nhiệt độ nóng chảy cao;
  • Dễ dàng mở rộng quy mô;
  • Dạng hình học phức tạp với mặt cắt thành mỏng;
  • Đúc ở mọi kích thước và trọng lượng, và;
  • Chi phí sản xuất thấp.

Hạn chế của Đúc trong khuôn cát

Những hạn chế chính của Đúc trong khuôn cát là:

  • Sản xuất khối lượng lớn đòi hỏi mức độ tự động hóa cao cho quá trình tạo khuôn;
  • Mức độ chính xác thấp hơn các phương pháp khác, và;
  • Bề mặt hoàn thiện thô thường cần điều trị sau xử lý.

Sự phát minh lại của quá trình Đúc với công nghệ In 3D

Khả năng tạo khuôn in 3D để đúc trong khuôn cát là một yếu tố thay đổi cuộc chơi.

Kết hợp sản xuất phụ gia với  phương pháp chế tạo khuôn mẫu đang đổi mới quy trình đúc và giải quyết một số hạn chế của nó.

Mô hình hybrid (lai) này mang lại lợi thế cạnh tranh so với quy trình sản xuất truyền thống do lợi ích kinh tế và thiết kế của nó.

3d printing mold for sand casting

Đúc trong khuôn cát bằng cách sử dụng công nghệ in phun kết dính (Binder Jetting) 3D

Công nghệ in 3D được sử dụng để tạo khuôn và lõi từ cát được gọi là Binder Jetting (in phun kết dính)

Máy in Binder Jetting chế tạo các bộ phận theo từng lớp, sử dụng chất kết dính để liên kết và tăng cường từng lớp.

Vật liệu cát phổ biến nhất được sử dụng trong quá trình này là Silica và Zircon.

Quý khách có tò mò về chi phí in khuôn cát cho quá trình đúc với công nghệ in 3D không ?

Tải các tập tin của bạn lên để biết giá và tổng thời gian cần thiết để in bộ phận.

Các lợi ích bổ sung của khuôn in 3D cho quá trình Đúc

Lợi ích chính là giảm chi phí nhờ in 3D.

Chúng tôi ước tính rằng, trung bình, khách hàng của chúng tôi tiết kiệm 75% chi phí liên quan đến việc tạo khuôn.

Một lợi ích khác là trong khi các kỹ thuật thông thường có thể mất đến vài tuần để tạo khuôn và lõi, thì khuôn in 3D chỉ mất vài ngày và có thể được tự động hóa.

Điều này cũng có nghĩa là có nhiều điều kiện hơn để cải tiến và thay đổi thiết kế.

Rốt cuộc, việc sản xuất khuôn và lõi bằng in 3D chỉ cần một tệp CAD.

Độ phức tạp của các hình học và độ chính xác của nó cũng cao hơn nhiều với icông nghệ in 3D.

Về kích thước, các bộ phận có thể đến 400 x 200 x 100 cm.

Quý khách sẽ sản xuất phần kim loại tiếp theo của mình như thế nào?

Bây giờ tôi muốn nghe từ quý khách:

Quý khách sẽ cân nhắc đúc trong khuôn cát bằng cách in 3D vào lần tới khi cần chế tạo bộ phận kim loại của mình chứ?

Hãy cho chúng tôi biết và liên hệ với chúng tôi để biết thêm thông tin hoặc tải lên mô hình 3D của quý khách để nhận báo giá cho khuôn in 3D.

Và, nếu quý khách thích bài viết này, đừng quên chia sẻ với mạng của bạn.

Make the switch to Additive Manufacturing

Find out how your business can benefit from AM. Beamler helps you identifying what parts you should be manufacturing with 3D printing.

About Beamler

We help manufacturers unlock the full potential of industrial 3D printing.

Trusted by engineers in some of the largest multinationals, Beamler offers 24/7 access to the massive production capacity that only a global network of dedicated manufacturing partners can provide.