Bí quyết gia công tập 29
Mẹo sản xuất khuôn đúc có ống làm mát sử dụng phương pháp DED

Khuôn đúc là loại khuôn được sử dụng trong phương pháp đúc khuôn để đúc kim loại. Đúng như tên gọi của mình, đúc khuôn là phương pháp đúc trong đó nhôm hoặc đồng thau được nấu chảy và bơm vào khuôn chính xác dưới áp suất cao. Do các bộ phận được đúc dưới áp suất cao nên kim loại có thể được bơm đồng đều vào khắp khuôn. Quá trình này cho phép sản xuất các sản phẩm đúc khuôn mỏng, có hình dạng phức tạp với bề mặt cao cấp và kích thước có độ chính xác cao. Sau khi tạo khuôn, có thể thực hiện chu trình đúc nhanh, liên tục, khiến quy trình này trở thành lựa chọn hoàn hảo cho sản xuất hàng loạt.

Mặt khác, các sản phẩm đúc khuôn bị co rút thể tích trong khi làm mát sau quy trình đúc, dẫn đến rỗ khí và nứt do ứng suất bên trong. Đây là điều thường thấy ở các sản phẩm đúc khuôn, nhưng có thể ngăn chặn việc này bằng cách làm mát khuôn trong quy trình đúc. Để thực hiện, các ống dẫn nước làm mát được tích hợp vào khuôn để duy trì nhiệt độ bên trong khuôn ổn định. Thông thường, ống làm mát được khoan vào khuôn. Tuy nhiên, cần có thêm thời gian cho việc này vì phải có công nghệ cắt có độ chính xác cao để sản xuất ống phù hợp với hình dạng bề mặt khuôn phức tạp và để thay đổi thiết lập bổ sung. Với suy nghĩ đó, công nghệ sản xuất bồi đắp (sau đây gọi là "công nghệ AM") đã được hình thành và phát triển gần đây để tạo các ống làm mát tích hợp dọc theo bề mặt đúc bên trong khuôn. Hôm nay chúng ta sẽ xem xét một số mẹo gia công ống làm mát cho khuôn đúc sử dụng công nghệ AM này.

Tạo kênh làm mát bảo hình

Ống làm mát dọc theo hình dạng bề mặt của sản phẩm đúc bên trong khuôn được gọi là kênh làm mát bảo hình. Sử dụng công nghệ AM, có thể tạo ra các kênh làm mát bảo hình lý tưởng ở mọi hình dạng để phù hợp với bề mặt đúc của các hình dạng khuôn phức tạp. Như vậy, có thể cải thiện hiệu quả làm mát khuôn.

Kênh làm mát bảo hình lõi cuống rót

Giờ chúng ta sẽ đi vào chi tiết hơn một chút về công nghệ AM. Nhiều phương pháp gia công sử dụng công nghệ AM đã được phát minh trong những năm gần đây, nhưng ở đây chúng ta sẽ xem xét ba phương pháp chính. Đó là: phương pháp lắng đọng năng lượng định hướng (phương pháp DED) trong đó bột kim loại được nạp bằng vòi phun, được nung chảy bằng tia laze, sau đó được lắng đọng; phương pháp kết hợp nền bột (phương pháp PBF) trong đó tia laze được sử dụng để nung chảy nền bột kim loại để lắng đọng; và phương pháp phun chất kết dính, trong đó resin được lắng đọng trên nền bột kim loại.

Phương pháp PBF thường được sử dụng để tạo kênh làm mát bảo hình. Đây là phương pháp hoàn hảo để tạo kênh phức tạp bên trong khuôn. Mặc dù chúng tôi có kinh nghiệm tạo kênh làm mát bảo hình thông qua phương pháp PBF, vẫn có một số thách thức nhất định, chẳng hạn như thời gian sản xuất dài và thiếu chuyên môn trong việc tạo hình vật liệu đúc có độ cứng cao. Vì những lý do đó, chúng tôi cho rằng phương pháp PBF không phải lúc nào cũng là cách tối ưu để tạo kênh làm mát bảo hình. Vậy còn việc tạo kênh làm mát bảo hình bằng phương pháp DED thì sao?

Phương pháp AM chính

Tạo kênh làm mát bảo hình bằng phương pháp DED

Không giống như phương pháp cắt và PBF, có thể kết hợp các loại bột khác nhau để tạo khuôn bằng phương pháp DED. Kỹ thuật này cho phép sử dụng các loại bột khác nhau cho từng bộ phận của khuôn tùy theo ứng dụng. Ví dụ như phần lõi (tâm), nơi đường làm mát đi qua, có thể được làm bằng hợp kim đồng có tính dẫn nhiệt cao; và có thể sử dụng thép công cụ có độ cứng cao trên bề mặt đúc (bề mặt) yêu cầu khả năng chống mài mòn và ăn mòn. Với các ứng dụng này, việc tối ưu hóa các điều kiện cấu tạo là rất quan trọng để đảm bảo đạt được cùng chiều cao lắng đọng cho tất cả các vật liệu và để khu vực giao thoa của hai vật liệu khác nhau không bị tách rời. Chúng tôi sử dụng kiến ​​thức của mình trong những lĩnh vực như vậy khi trình bày giải pháp cho khách hàng.

Bằng cách thay đổi vật liệu theo các bộ phận khác nhau của khuôn, có thể tạo khuôn có độ cứng cao với hiệu suất tốt hơn khuôn đúc có kênh làm mát bảo hình được tạo ra bằng phương pháp cắt hoặc PBF.

Trường hợp ví dụ về sản xuất kênh làm mát bảo hình

Fuji CO., Ltd.(Thành phố Kawaguchi, Saitama) hiện đang sử dụng LASERTEC 65 DED hybrid của DMG MORI để sản xuất khuôn có hiệu quả làm mát được cải thiện. Như đã đề cập ở trên, hợp kim đồng có độ dẫn nhiệt cao được sử dụng trong phần lõi khuôn. Tuy nhiên, trong trường hợp này, hình dạng phần lõi có thể bị cắt, do đó lõi được chế tạo bằng cách gia công các khối vật liệu. Do quy trình cắt diễn ra nhanh hơn và tạo ra kết quả có độ chính xác cao hơn nên có thể sử dụng tạo hình và cắt tùy theo hình dạng hoặc sử dụng luân phiên. Đây là đặc điểm chính của LASERTEC 65 DED hybrid. Sau đó, phần bên trong lõi cắt được khoan để tạo ống làm mát, đồng thời thép khuôn có độ cứng cao Ferro 55 được đúc lên trên lõi có bề mặt cắt hoàn thiện. Do chỉ có thể đạt độ cứng Ferro 55 của HRC-55 bằng cách đúc khuôn, phương pháp này làm giảm các quy trình xử lý nhiệt.

Khuôn đầu xi lanh

Như vậy là chúng ta đã kết thúc phần giải thích về các mẹo gia công khuôn đúc có ống làm mát sử dụng phương pháp AM DED. Không chỉ kỹ thuật cắt mà cả các kỹ thuật bồi đắp cũng đang được cải thiện liên tục trong lĩnh vực sản xuất. Chúng tôi có rất nhiều kinh nghiệm trong việc thực hiện các cải tiến bằng cách sử dụng nhiều kỹ thuật gia công khuôn và AM khác nhau. Vui lòng liên hệ với chúng tôi để cải tiến các phương pháp gia công hiện tại của bạn và nếu bạn cần hỗ trợ về sản xuất bồi đắp hoặc các phương pháp gia công mới khác.

• Tham khảo ý kiến của các kỹ sư DMG MORI