Hiện tượng đồng không điền đầy khuôn, bị "dúm" lại ở một số điểm, đặc biệt là trong các ngóc ngách hoặc góc dốc, là một vấn đề phổ biến trong đúc đồng. Có nhiều nguyên nhân dẫn đến tình trạng này, và chúng ta có thể chia thành các nhóm chính sau:

1. Tính Chảy Loãng của Đồng Nóng Chảy Không Đủ:

• Nguyên nhân:

  • Nhiệt độ rót quá thấp: Đây là nguyên nhân phổ biến nhất. Khi nhiệt độ đồng nóng chảy không đủ cao, độ nhớt của nó tăng lên, làm giảm khả năng chảy loãng và điền đầy vào các chi tiết nhỏ, góc cạnh của khuôn.
  • Thành phần hợp kim không tối ưu: Một số nguyên tố hợp kim có thể ảnh hưởng đến tính chảy loãng của đồng. Ví dụ, hàm lượng kẽm (Zn) trong đồng thau quá cao có thể làm giảm tính chảy loãng.
  • Thời gian rót quá dài: Nếu thời gian rót kéo dài, đồng có thể bị nguội đi đáng kể trước khi điền đầy khuôn, đặc biệt là ở những phần xa điểm rót.

• Cách khắc phục:

  • Tăng nhiệt độ rót: Đảm bảo nhiệt độ đồng nóng chảy đạt đến mức khuyến nghị cho loại hợp kim đang sử dụng (thường cao hơn nhiệt độ nóng chảy khoảng 100-200°C). Sử dụng nhiệt kế để kiểm soát chính xác nhiệt độ.
  • Điều chỉnh thành phần hợp kim: Nếu cần thiết, hãy điều chỉnh lại tỷ lệ các nguyên tố hợp kim để cải thiện tính chảy loãng. Tham khảo ý kiến của các chuyên gia về luyện kim.
  • Rút ngắn thời gian rót: Thiết kế hệ thống rót hợp lý để đồng có thể nhanh chóng điền đầy khuôn, giảm thiểu sự mất nhiệt.

2. Thiết Kế Khuôn và Hệ Thống Rót Không Hợp Lý:

• Nguyên nhân:
  • Hệ thống rót quá nhỏ hoặc quá dài: Điều này làm tăng trở lực dòng chảy, khiến đồng khó đi vào các ngóc ngách.
  • Không có hoặc không đủ đậu hơi (vent): Đậu hơi có tác dụng thoát khí ra khỏi khuôn. Nếu không có đậu hơi, hoặc đậu hơi quá nhỏ, khí bị nén lại trong khuôn sẽ cản trở dòng chảy của đồng, tạo ra các vùng khuyết tật.
  • Góc cạnh quá sắc, không có độ côn: Các góc nhọn và thiếu độ côn (taper) làm tăng ma sát và cản trở dòng chảy.
  • Bề mặt khuôn quá nhám: Bề mặt khuôn nhám làm tăng ma sát, cản trở dòng chảy của đồng.
• Cách khắc phục:
  • Tối ưu hóa hệ thống rót:
    • Sử dụng hệ thống rót đủ lớn để đảm bảo dòng chảy thông suốt.
    • Thiết kế hệ thống rót sao cho dòng chảy của đồng là dòng chảy tầng (laminar flow), hạn chế dòng chảy rối (turbulent flow). Dòng chảy rối dễ cuốn khí vào trong, gây ra khuyết tật.
    • Đặt vị trí rót hợp lý để đồng có thể dễ dàng điền đầy khuôn.
  • Bổ sung đậu hơi: Đặt đậu hơi ở những vị trí cao nhất của khuôn và ở những nơi dễ bị đọng khí. Đậu hơi phải đủ lớn để khí có thể thoát ra dễ dàng.
  • Tạo độ côn cho khuôn: Các chi tiết của khuôn nên có độ côn nhất định (khoảng 1-2 độ) để dễ dàng tháo mẫu và giúp đồng chảy vào dễ dàng hơn.
  • Làm mịn bề mặt khuôn: Sử dụng vật liệu làm khuôn có độ nhẵn cao và/hoặc phủ một lớp vật liệu chịu nhiệt, chống dính lên bề mặt khuôn.

3. Áp Suất Rót Không Đủ:

• Nguyên nhân:

  • Chiều cao cột áp tĩnh quá thấp: Trong phương pháp đúc trọng lực, áp suất rót phụ thuộc vào chiều cao cột kim loại lỏng trong hệ thống rót. Nếu chiều cao này quá thấp, áp suất không đủ để đẩy đồng vào các chi tiết nhỏ.
  • Rót quá chậm: Nếu rót quá chậm, áp suất rót cũng sẽ giảm.

• Cách khắc phục:

  • Tăng chiều cao cột áp tĩnh: Thiết kế hệ thống rót với chiều cao phù hợp để tạo ra áp suất đủ lớn.
  • Rót nhanh và liên tục: Duy trì tốc độ rót ổn định để đảm bảo áp suất.
  • Sử dụng các phương pháp đúc khác: Trong một số trường hợp, có thể cần sử dụng các phương pháp đúc có áp suất cao hơn như đúc áp lực, đúc ly tâm để đảm bảo đồng điền đầy khuôn.

4. Khí Bị Nhốt Trong Khuôn:

• Nguyên nhân

  • Khuôn không được thông khí tốt.
  • Khuôn có chứa tạp chất, độ ẩm cao, khi rót kim loại nóng chảy vào sẽ sinh ra khí.

• Cách khắc phục:

  • Thiết kế đậu hơi
  • Sấy khuôn kỹ trước khi rót
  • Sử dụng khuôn cát tươi, cát khô, có độ thông khí tốt.

5. Kỹ Thuật Rót Không Đúng:

• Nguyên nhân:

  • Rót không liên tục, tạo ra các dòng chảy gián đoạn.
  • Rót quá mạnh, tạo ra dòng chảy rối, cuốn khí vào trong.

• Cách khắc phục:

  • Rót từ từ, liên tục và đều đặn.
  • Nghiêng thùng rót một góc thích hợp để tránh tạo xoáy.

Tóm lại, để khắc phục hiện tượng đồng không điền đầy khuôn, cần xem xét và điều chỉnh nhiều yếu tố, từ nhiệt độ và thành phần kim loại, thiết kế khuôn và hệ thống rót, đến kỹ thuật rót. Việc kết hợp nhiều biện pháp sẽ mang lại hiệu quả tốt nhất.