Các tạp chất như tạp chất lẫn vào và các hạt lạ là những khuyết tật phổ biến trong các chi tiết đúc áp lực. Chúng không chỉ làm hỏng vẻ ngoài bề mặt mà còn làm suy yếu các đặc tính cơ học, độ kín khí và khả năng chống ăn mòn của vật đúc, thậm chí có thể gây ra việc loại bỏ sản phẩm trên quy mô lớn. Các khuyết tật tạp chất bắt nguồn từ toàn bộ chuỗi sản xuất bao gồm nấu chảy, vận chuyển kim loại, rót và tạo hình. Cần có những cải tiến mang tính hệ thống bao gồm kiểm soát nguyên liệu thô, quy trình nấu chảy, bảo trì khuôn đúc và quản lý môi trường. Dưới đây là chín biện pháp cải tiến chính với các giải thích chi tiết.
1. Kiểm soát chất lượng nguyên liệu thô
Nguyên liệu thô là nguồn gốc chính của tạp chất. Các thỏi kim loại phải được giao kèm với chứng chỉ vật liệu, và các thử nghiệm thành phần quang phổ phải được thực hiện theo từng lô để đáp ứng các thông số kỹ thuật của hợp kim.
Nguyên liệu thô phải được lưu trữ và đánh dấu theo danh mục để tránh trộn lẫn các loại khác nhau. Các nguyên liệu bị ẩm, gỉ sét hoặc dính dầu phải được làm khô và làm sạch trước khi nạp vào lò, ngăn chặn độ ẩm và các chất gây ô nhiễm tạo ra lỗ rỗng và tạp chất trong kim loại nóng chảy.
2. Sử dụng vật liệu tái chế theo tỷ lệ hợp lý
Các vật liệu thu hồi như đậu ngót, rãnh tràn và vật đúc bị loại bỏ có xu hướng hình thành tạp chất oxit sau khi nấu lại, kèm theo sự mất mát các nguyên tố hợp kim và tích tụ tạp chất. Tỷ lệ vật liệu tái chế phải được kiểm soát nghiêm ngặt.
Loại bỏ dầu, lớp phủ và bụi bẩn khỏi vật liệu tái chế trước khi tái sử dụng. Cần kiểm tra thành phần kim loại nóng chảy thường xuyên, và tỷ lệ thỏi kim loại nguyên chất phải được điều chỉnh tương ứng để ổn định các thành phần hợp kim.
3. Sử dụng các chất tinh luyện chất lượng cao để nấu chảy kim loại
Tinh luyện là rất quan trọng để loại bỏ hydro và xỉ oxit. Chọn các chất tinh luyện phù hợp với hợp kim mục tiêu, và tuân thủ nghiêm ngặt các yêu cầu quy trình về nhiệt độ, thời gian và liều lượng tinh luyện. Sau khi tinh luyện, giữ kim loại nóng chảy đủ lâu để xỉ nổi lên, sau đó loại bỏ hoàn toàn xỉ để ngăn xỉ đi vào ống buồng nén. Thiết bị khử khí trực tuyến được khuyến nghị để làm sạch liên tục.
4. Sử dụng bộ lọc gốm
Lắp đặt các bộ lọc gốm giữa lò giữ và ống buồng nén để chặn các tạp chất oxit và phi kim loại. Chọn kích thước lỗ lọc phù hợp theo độ dày thành vật đúc, loại hợp kim và tốc độ dòng chảy. Các bộ lọc quá thô sẽ cho hiệu quả lọc kém; các bộ lọc quá mịn sẽ dẫn đến tắc nghẽn. Đảm bảo lắp đặt chắc chắn để tránh dòng chảy bỏ qua không được lọc, và thay thế các bộ lọc bị hỏng hoặc bị tắc kịp thời.
5. Nấu chảy và vận chuyển trong môi trường chân không
Kim loại nóng chảy dễ bị oxy hóa và hấp thụ hydro trong điều kiện khí quyển. Nấu chảy chân không hoặc nấu chảy trong môi trường khí bảo vệ giúp giảm đáng kể quá trình oxy hóa và hấp thụ khí. Sử dụng thiết bị vận chuyển kín hoặc rót chân không trong quá trình cung cấp kim loại để tránh oxy hóa thứ cấp. Nấu chảy chân không và vận chuyển bằng khí bảo vệ là rất cần thiết đối với các hợp kim dễ bị oxy hóa như hợp kim magie.
6. Sử dụng muôi, nồi nấu và ống bảo vệ bằng gốm; loại bỏ các dụng cụ làm bằng sắt
Kim loại nóng chảy ở nhiệt độ cao sẽ ăn mòn các dụng cụ bằng sắt. Sắt hòa tan tạo thành các tạp chất hạt cứng và các pha liên kim loại, làm giảm chất lượng vật đúc. Thay thế các dụng cụ bằng sắt bằng các dụng cụ gốm chịu nhiệt độ cao. Làm nóng trước tất cả các dụng cụ tiếp xúc với kim loại nóng chảy và phủ sơn bảo vệ để ngăn chặn hiện tượng làm nguội nhanh và bong tróc các lớp oxit.
7. Thường xuyên làm sạch khuôn, dụng cụ và bề mặt làm việc
Phoi kim loại, vảy oxit và cặn lớp phủ trên khuôn, ống buồng nén và piston có thể rơi ra và đi vào lòng khuôn trong quá trình sản xuất, tạo thành tạp chất. Làm sạch kỹ lòng khuôn, hệ thống dẫn và ống buồng nén sau mỗi ca làm việc. Loại bỏ các vết bắn tóe và lớp phủ tích tụ trong quá trình vận hành. Quét sạch phoi và bụi trên đồ gá và trạm làm việc để ngăn ngừa nhiễm bẩn từ vật lạ.
8. Sử dụng chất tách khuôn và vật liệu phụ trợ chất lượng cao
Chất tách khuôn và chất bôi trơn chất lượng kém hoặc được pha trộn không đúng cách sẽ phân hủy ở nhiệt độ cao và để lại cặn gây ra tạp chất. Chọn các chất tách khuôn chất lượng cao tương thích với hợp kim và khuôn. Kiểm soát tỷ lệ pha loãng và lượng phun để tránh tích tụ quá mức. Chọn chất bôi trơn piston ổn định nhiệt và duy trì liều lượng phù hợp.
9. Duy trì môi trường làm việc sạch sẽ
Bụi, cát và mảnh vụn trong xưởng có thể rơi vào kim loại nóng chảy hoặc khuôn đang mở. Giữ sàn nhà sạch sẽ và dọn sạch phoi kim loại. Cách ly các khu vực nấu chảy và rót khỏi các quy trình tạo bụi như mài. Giữ cho các lò và bình chứa kim loại được đậy kín nhất có thể. Người vận hành phải mặc quần áo bảo hộ lao động sạch sẽ để ngăn sợi vải và mảnh vụn từ găng tay rơi vào khu vực sản xuất.
Kết luận
Loại bỏ tạp chất là một dự án mang tính hệ thống không thể dựa vào một giải pháp duy nhất. Thiết lập các quy trình tiêu chuẩn bao gồm toàn bộ quy trình làm việc từ khâu kiểm tra nguyên liệu đầu vào đến khâu xuất hàng thành phẩm. Theo dõi liên tục các loại khuyết tật, vị trí và tỷ lệ loại bỏ, xác định nguyên nhân gốc rễ và tối ưu hóa quy trình để cải thiện tỷ lệ đạt chuẩn và độ ổn định của vật đúc.
