Trả lời trực tiếp: Phần lớn khuyết tật vật đúc đến từ ba cơ chế: kim loại co lại khi đông đặc mà không được bù kịp, khí hòa tan thoát ra khi nguội, và ứng suất do nguội không đều. Nhận đúng cơ chế quyết định sửa ở khâu rót, khâu khuôn hay khâu thiết kế.
Nội dung thuộc chuyên trang Khuôn mẫu & đúc của cokhi.net, cụm Công nghệ đúc — ở góc cơ chế khuyết tật, không đánh giá năng lực xưởng đúc cụ thể.
Vì sao rỗ co và rỗ khí là hai chuyện khác nhau?
Đây là cặp khuyết tật hay bị gọi chung, nhưng nguyên nhân và cách xử hoàn toàn khác:
- Rỗ co sinh ra vì kim loại lỏng chiếm thể tích lớn hơn kim loại rắn. Khi phần ngoài đã đông mà phần trong còn lỏng, phần trong co lại và không còn kim loại lỏng nào chảy tới bù — chỗ đó thành lỗ rỗng. Rỗ co thường nằm ở vùng dày nhất, có hình dạng góc cạnh và bề mặt trong xù xì.
- Rỗ khí sinh ra vì kim loại lỏng hòa tan được nhiều khí hơn kim loại rắn. Khi nguội, lượng khí dôi ra tách thành bọt. Rỗ khí thường tròn nhẵn, phân bố rải rác, và có thể nằm ở cả vùng không dày.
Chỉ dấu phân biệt rẻ nhất là hình dạng lỗ: góc cạnh xù xì thì nghĩ tới rỗ co, tròn nhẵn thì nghĩ tới rỗ khí. Cùng cách tư duy "nhìn hình thái để khoanh cơ chế" đã dùng khi phân biệt lớp phủ bị bong tróc. Phân loại các phương pháp đúc và điều kiện điền đầy khuôn nằm ở bài nguyên lý công nghệ đúc.
Ba nhóm khuyết tật và hướng xử
| Nhóm | Hình thái | Xử theo hướng nào |
|---|---|---|
| Rỗ co | Lỗ góc cạnh ở vùng dày, mặt trong xù xì | Bố trí đậu ngót để bù kim loại, cân lại chiều dày thành, đổi hướng đông đặc |
| Rỗ khí | Lỗ tròn nhẵn, rải rác | Kiểm soát độ ẩm và khí trong kim loại lỏng, tăng khả năng thoát khí của khuôn |
| Nứt nóng | Vết nứt ngoằn ngoèo ở chỗ chuyển tiếp, xuất hiện khi chi tiết còn nóng | Bo góc chuyển tiếp, giảm cản co của khuôn, cân lại chênh lệch chiều dày |
Bảng nêu quan hệ cơ chế – hình thái – hướng xử, không nêu trị số nhiệt độ rót hay tỷ lệ co của từng hợp kim — các trị số đó khác nhau theo mác vật liệu và phải lấy từ tài liệu của mác đó, ví dụ cơ tính từng nhóm gang trình bày ở bài phân loại gang.
Vì sao chiều dày không đều lại gây cả ba nhóm khuyết tật?
Vùng dày nguội chậm hơn vùng mỏng. Từ một nguyên nhân đó sinh ra cả ba hệ quả: vùng dày là nơi cuối cùng còn lỏng nên là nơi rỗ co xuất hiện; nó cũng là nơi khí có nhiều thời gian tụ lại; và chênh lệch tốc độ nguội giữa hai vùng tạo ứng suất kéo ngay tại chỗ chuyển tiếp, đúng chỗ nứt nóng bắt đầu.
Vì vậy khâu thiết kế chi tiết có ảnh hưởng lớn hơn khâu vận hành lò: bo góc chuyển tiếp, tránh khối đặc lớn, giữ chiều dày thành tương đối đều. Đây là nguyên tắc thiết kế theo khả năng chế tạo, cùng tinh thần với nguyên tắc DFM và giống hệt điều kiện đã nêu cho khuyết tật chi tiết ép nhựa — hai công nghệ khác nhau nhưng cùng chịu chi phối của tốc độ nguội.
Phát hiện khuyết tật bên trong bằng cách nào?
Rỗ co và rỗ khí nằm bên trong nên quan sát bề mặt không thấy. Chúng chỉ lộ ra khi gia công cắt gọt tới vùng có lỗ, hoặc khi chi tiết nứt trong sử dụng — cả hai đều là phát hiện quá muộn.
Cách phát hiện sớm là kiểm tra không phá hủy: nhóm phương pháp và tiêu chí chọn nằm ở bài kiểm tra không phá hủy NDT, trong đó chụp bức xạ RT phù hợp với khuyết tật dạng khối nằm sâu, còn siêu âm UT phù hợp với khuyết tật dạng phẳng.
Câu hỏi thường gặp
Rỗ co có hàn vá được không? Hàn vá xử được biểu hiện chứ không xử được nguyên nhân, và vùng hàn có tổ chức khác vùng đúc nên cơ tính không đồng nhất. Với chi tiết chịu tải, chấp nhận vá là chấp nhận một vùng có đặc tính khác phần còn lại.
Đúc xong nhìn ngoài đẹp thì bên trong có chắc đặc không? Không chắc. Rỗ co và rỗ khí nằm bên trong và bề mặt vẫn có thể hoàn hảo — đó là lý do chi tiết quan trọng cần kiểm tra không phá hủy chứ không nghiệm thu bằng mắt.
Nứt nóng khác nứt nguội ở đâu? Nứt nóng xuất hiện khi chi tiết còn ở nhiệt độ cao, thường ngoằn ngoèo theo biên hạt và nằm ở chỗ chuyển tiếp bị cản co. Nứt nguội xuất hiện muộn hơn, khi ứng suất dư cộng với tải bên ngoài vượt giới hạn.