Đúc gang là gì? Những kỹ thuật đúc gang nào được sử dụng phổ biến nhất hiện nay.

Kỹ thuật đúc là ngành công nghiệp có lịch sử từ rất lâu đời, đồ đúc đầu tiên xuất hiện vào năm 4000 trước Công nguyên. Hiện nay, các sản phẩm sản xuất từ ngành đúc gang đã trở thành một phần không thể thiếu trong cuộc sống hiện đại. Nó góp phần rất lớn trong các lĩnh vực: trang trí ngoài trời, chi tiết máy, giao thông vận tải, dầu khí, hàng hải…

Nội dung bài viết

Duc-gang-la-gi-4-ky-thuat-duc-gang-pho-bien-kem-quy-trinh — Ghế gang sân trường sản phẩm từ gang đúc

Đúc gang là gì?

Đúc gang là kỹ thuật chế tạo phôi bằng cách nấu chảy kim loại gang ở nhiệt độ khoảng 1250–1450°C, sau đó rót kim loại lỏng vào lòng khuôn có hình dạng/kích thước theo yêu cầu. Khi kim loại đông đặc, ta thu được vật đúc giống lòng khuôn.

duc gang la gi? 4 ky thuat duc gang pho bien nhat hien nay — Quy trình tạo khuôn công nghệ đúc Furan

Trong thực tế, đúc gang khuôn cát phổ biến vì chi phí hợp lý, phạm vi kích thước rộng (từ vài trăm gram đến vài tấn) và đáp ứng nhiều kết cấu từ đơn giản đến phức tạp.

Quy trình đúc gang bằng khuôn cát

Bước 1: Tạo mẫu, hòm khuôn, lõi (thao) và chuẩn bị cát đúc.

Khi nhận được bản vẽ kỹ thuật của sản phẩm cần đúc, các kỹ sư sẽ tiến hành chế tạo mẫu, thao và hòm đúc theo đúng tiêu chuẩn về thông số.

Mẫu: xốp/gỗ/nhôm CNC (tính đến độ co ngót).
Hòm khuôn: nhôm/gang, đúng khổ sản phẩm.
Lõi (thao): có xương, lỗ thoát khí; sấy trước khi lắp
Cát đúc: cát + chất kết dính/phụ gia + nước theo tỷ lệ để đạt độ bền – thông khí – chống dính.

Bước 2: Tạo khuôn, hệ thống rót–đậu–thoát khí, lắp lõi.

Đưa mẫu vào khuôn/hòm, đầm cát chặt.
Tạo miệng rót, rãnh dẫn, đậu ngót, đậu hơi, lỗ thoát khí.
Phủ sơn/phấn chịu nhiệt để hạn chế dính cát.
Lấy mẫu ra, lắp lõi (nếu vật đúc rỗng ruột) và ghép kín khuôn.

Bước 3: Nấu luyện và rót

Nấu gang xám (hoặc cầu hóa khi cần) ở 1250–1450°C; biến tính và điều chỉnh thành phần/cơ tính.
Rót kim loại lỏng vào khuôn; gầu rót phải sấy khô để tránh sủi bọt, bắn tóe.

Rót gang vào khuôn là khâu cực kỳ quan trọng của mọi công nghệ đúc gang, phải đảm bảo quá trình rót nhẹ nhàng và nhanh chóng (tuỳ vào vật liệu). Gầu phải đảm bảo đã được sấy khô hoàn toàn tránh hiện tượng gầu ướt làm nhiệt độ của kim loại lỏng bị giảm đi gây hiện tượng oxy hoá và rỗ.

Bước 4: Làm nguội và dỡ khuôn.

Làm nguội từ vài giờ đến 12–48h tùy kích thước/độ dày. Dỡ khuôn, tháo lõi. Không tưới nước khi còn nóng để tránh biến trắng gang xám.

Bước 5: Làm sạch vật đúc.

Bắn bi/shot blasting loại cát, oxit; cắt bỏ hệ rót–đậu.

Sản phẩm khi được làm nguội xong sẽ tới công đoạn làm sạch cát bằng máy bắn bi, các hạt bi thép có độ lớn Ø2 sẽ bắn vào sản phẩm làm bong cát đúc ra khỏi vật đúc.

Bước 6: Kiểm tra chất lượng.

Ngoại quan: khuyết tật bề mặt, độ bóng.
Kích thước/dung sai, cong vênh; quan sát mặt gãy (nhận biết biến trắng).
Khi cần: thẩm thấu, siêu âm, X-ray, test áp lực (áp lực dầu, áp lực khí).

duc-gang-la-gi?-4-ky-thuat-duc-gang-pho-bien-nhat-hien-nay 5

Gia công cơ khí trên máy tiện CNC

Bước 7: Gia công hoàn thiện, giao hàng

Mài tinh, tiện/khoan/doa CNC, sơn chống gỉ/sơn tĩnh điện, đóng gói.

Duc-gang-la-gi-4-ky-thuat-duc-gang-pho-bien-kem-quy-trinh-1

4 kỹ thuật đúc gang phổ biển

Đúc gang truyền thống (khuôn cát thủ công)

Phù hợp: Đa dạng mẫu, đổi mã nhanh; vật đúc đến ~1 tấn; yêu cầu dung sai/bề mặt mức khá.
Ưu điểm: Đầu tư thấp, linh hoạt cao, xử lý được nhiều kích cỡ/kết cấu.

Thao (lõi) của trụ lan can cầu bằng gang đúc

Khác biệt công nghệ:

Lõi (thao):

Cát + nước thủy tinh + CO₂ → cứng, khó tháo.
Cát + nước + đất sét + mùn cưa → cứng vừa, dễ tháo.

Khuôn: cát + đất sét + bột than + phụ gia; phủ phấn chịu nhiệt giảm dính cát.

Với kỹ thuật đúc truyền thống chế tạo khuôn đúc sẽ được trang bị nền cát rộng, cát đúc được trộn với bột đất sét, bột than, các chất phụ gia và nước với tỷ lệ phù hợp. Bạn có thể tìm hiểu cát thế nào là đạt chất lượng để sản phẩm sau khi đúc ra được đẹp và không bị rỗ bề mặt tại đây.

duc-gang-la-gi?-4-ky-thuat-duc-gang-pho-bien-nhat-hien-nay 3 — Khuôn cát đúc ghế gang công viên

Lò nấu: lò chõ (chi phí thấp; phụ thuộc tay nghề, than, hồi liệu) hoặc lò điện (ổn định thành phần; có thể cầu hóa – chi phí cao).

Lò điện có thể áp dụng máy phân tích và bổ sung được thành phần hóa học của gang theo đúng tỷ lệ của từng mac gang, cũng như thực hiện được quá trình biến tính gang từ gang xám sang gang cầu. Nhưng có chi phí đầu tư – chi phí vận hành cao một lần nấu không được thấp hơn 10 tấn.

duc-gang-la-gi?-4-ky-thuat-duc-gang-pho-bien-nhat-hien-nay 4 — Lò chõ nấu gang kỹ thuật đúc truyền thống

Lò chõ chi phí thấp, dễ đầu tư, thường để nấu gang xám một mẻ nấu có thể nấu từ 1,5 tấn cho tới hơn 10 tấn nhưng chất lượng của nước gang phụ thuộc rất nhiều vào tỷ lệ và chất lượng than đá, chất lượng gang nấu luyện, cũng như kinh nghiệm của thợ nấu.

duc-gang-la-gi?-4-ky-thuat-duc-gang-pho-bien-nhat-hien-nay 5 — Nguyên liệu nấu gang lò chõ

Để nấu một mẻ gang xám từ lò chõ bạn cần chuẩn bị:

Lò chõ ( được làm từ vỏ sắt tường bằng gạch chịu nhiệt)
Thanh đá 20÷25%.
Đá vôi CaCO₃ để làm chảy loãng xỉ nổi lên trên bề mặt nước gang chảy ra khỏi lò nấu bằng ống xả xỉ của lò
Gang thỏi, gang máy, Hồi liệu ( phế phẩm + hệ thống rót, đậu hơi, đậu ngót ).

Gầu rót: gáo múc (~15 kg), gầu nghiêng (~50 kg), gầu nghiêng có bánh răng (~100–200 kg)

Gáo múc: Dùng cây sắt đặc Ø 18-25 gắn một chiếc cốc dùng để đựng gang nóng chảy đã được quét lớp đất sét. Lượng gang chứa trong gáo có trọng lượng khoảng 15kg, 1 người sử dụng.

duc-gang-la-gi?-4-ky-thuat-duc-gang-pho-bien-nhat-hien-nay 6

Gầu nghiêng: Cấu tạo gồm 2 thanh sắt có Ø 25 gắn vào đồ chứa hình trụ tròn có đường kính 400 và độ sâu 300, bên trong được quét đất sét. Lượng gang chứa trong gáo có trọng lượng khoảng 50kg, 2 người khiêng.

Gầu nghiêng có gắn bánh răng loại nhỏ: Là một thùng sắt hình trụ tròn có lót lớp gạch chịu nhiệt và lớp vôi vữa. Có gắn bánh răng và chuyển động nghiêng bằng cách quay tay lái. Tiến hành vận chuyển gầu rót này bằng cẩu nâng. Lượng gang chứa trong gáo có trọng lượng khoảng 100- 200 kg, 1 người vận hành.

duc-gang-la-gi?-4-ky-thuat-duc-gang-pho-bien-nhat-hien-nay 7

Lưu ý: Lấy mẫu khỏi khuôn phải đúng kỹ thuật để hạn chế đánh động; đè khuôn bằng vật nặng ≥ trọng lượng vật đúc để tránh biến dạng khi rót.

Quy trình đúc ghế gang công viên bằng khuôn cát tại ducgangthep.com

Phương pháp này chi phí đầu tư thấp hơn các phương pháp còn lại và thường được sử dụng để đúc các sản phẩm phục vụ cho sinh hoạt, đời sống, giao thông, và các chi tiết máy như: lắp hố gas, ghế gang công viên, cột đèn trang trí, bàn ghế gang, tải trọng, tạ gang, bếp gas, puly,…

duc gang la gi? 4 ky thuat duc gang pho bien nhat hien nay

Ghế băng công viên bằng gang xám

Kỹ thuật đúc gang bằng khuôn máy:

Sản phẩm đúc bằng khuôn máy thường đòi hỏi có độ mỏng nhất định, trọng lượng nhẹ nhất, bề mặt nhẵn, các chi tiết nhỏ cần độ chính xác cao, sản phẩm cần ra đồng loạt với số lượng lớn và chi phí thấp nhất để tăng khả năng cạnh tranh trên thị trường.

Quy trình sản xuất bếp gas bằng kỹ thuật đúc gang khuôn máy

Các sản phẩm áp dụng kỹ thuật đúc gang khuôn máy như: vỏ mô tơ, bếp gas công nghiệp, cột đèn trang trí, chi tiết máy, hoa văn gang đúc,…

Phù hợp để đúc: Sản lượng lớn; chi tiết mỏng/nhỏ; yêu cầu bề mặt đẹp – chính xác cao.
Ưu điểm: Khuôn chặt, ít đánh động; tốc độ & độ đồng đều tốt.
Khác biệt công nghệ:
- Lõi cát nhựa: độ cứng cao, làm & sấy bằng máy → chính xác, nhanh.
- Cát mịn chuẩn máy (xay–sàng).
- Mẫu kim loại: chi phí cao hơn nhưng bền – ổn định.
- Làm khuôn – rút mẫu bằng máy → không cần đánh động.
Lưu ý: Chi phí mẫu/thiết lập cao → phù hợp chạy định kỳ/đồng loạt.

Kỹ thuật đúc gang bằng công nghệ Furan

Đúc gang bằng công nghệ Furan là công nghệ khá phổ biến và được sử dụng rộng rãi ở Nhật. Các sản phẩm được ứng dụng công nghệ đúc này có thể từ vài kg cho tới 200 tấn. Nhưng thường người ta hay áp dụng công nghệ đúc gang Furan để đúc những chi tiết phức tạp có trọng lượng lớn từ vài trăm kg cho tới vài tấn vì giá thành nó khá cao nên khó để đúc có giá cạnh tranh với những sản phẩm nhỏ.

Phù hợp: Chi tiết lớn/phức tạp, yêu cầu cơ lý & bề mặt cao.
Ưu điểm: Khuôn bền – chính xác, tái tạo chi tiết phức tạp, bề mặt đẹp.

Khác biệt công nghệ:

Cát + nhựa Furan + chất đông cứng (xúc tác axit); kiểm soát H₂O < 3%; N thấp (gang ~<2.5%).

Là một điểm khác biệt lớn nhất của kỹ thuật đúc gang Furan nó là sự kết hợp giữa cát đúc + nhựa Furan + chất đông cứng(đóng rắn bởi chất xúc tác axít H₂SO₄₎.

Nhựa furan được hóa rắn do chất sơ của thực vật được lên men bằng chất xúc tác trong quá trình sản xuất axit từ furfuryl alcohol.

duc-gang-la-gi?-4-ky-thuat-duc-gang-pho-bien-nhat-hien-nay 8

Trong quá trình làm khuôn phải lưu ý về Tỷ lệ nước và Nitơ có trong nhựa tốt nhất nước ở mức <3%. Tỷ lệ Nitơ <2.5% đối với đúc gang, đúc thép <0.8%.

Nước nhiều sẽ làm giảm độ bền của hỗn hợp làm khuôn, tăng lượng sử dụng nhựa và sinh khí trong quá trình đúc.

Nitơ nhiều làm cho vật đúc xuất hiện các khuyết tật rỗ khí trên bề mặt. Để hạn chế sự sinh khí nitơ, bắt buộc phải sử dụng chất sơn khuôn phù hợp để ngăn khí xâm nhập vào vật đúc. Điều này sẽ làm tăng chi phí sản xuất, tăng giá thành vật đúc.

Tạo thao:

Thao được tạo thành từ cát + nhựa Furan và chất kết dính, sau khi cho hỗn hợp cát + xương thao + lỗ thoát khí vào khuôn thao đầm chặt.

Sau 30-60 phút cát sẽ tự đông cứng lấy thao ra khỏi khuôn kiểm tra lại, khi đạt tiêu chuẩn tiến hành sơn thao và sấy khô.

Nấu gang, rót gang

Với kỹ thuật đúc gang Furan lò điện cảm ứng sẽ được sử dụng để nấu luyện gang tùy vào hình thái hoạt động sẽ sử dụng lò khác nhau:

Lò cảm ứng tần số thấp sử dụng tần số từ 50 ⁓ 60Hz.
Lò cảm ứng trung tần sử dụng tần số 120 ⁓ 200 Hz.
Lò cảm ứng cao tần sử dụng tần số từ 500 ⁓ 3000 Hz.

duc gang la gi? 4 ky thuat duc gang pho bien nhat hien nay

Các công đoạn thực hiện của quy trình đúc gang công nghệ Furan rất tỉ mỉ và tốn chi phí nên quá trình nấu luyện gang được thực hiện rất kỹ lưỡng, quá trình đổ gang sẽ được mô phỏng trước trên máy tính để giảm thiểu tối đa hư hỏng khi đổ sau đó trong quá trình nấu luyện gang sẽ:

Phân tích thành phần Biến tính điều chỉnh thành phần
Kiểm tra nhiệt độ của kim loại lỏng bằng súng đo nhiệt, kiểm tra tính chảy, kiểm tra tính chảy.
Cuối cùng là điều chỉnh thành phần gang hồi luyện và rót gang vào gầu.

Gầu được sử dụng là gầu nghiêng có bánh răng : Là một thùng sắt hình trụ tròn có lót lớp gạch chịu nhiệt và lớp vôi vữa. Có gắn bánh răng và chuyển động nghiêng bằng cách quay tay lái. Tiến hành vận chuyển gầu rót này bằng cần trục.

duc gang la gi? 4 ky thuat duc gang pho bien nhat hien nay

Được dùng để rót khuôn vật đúc lớn và vận chuyển kim loại lỏng. Lượng kim loại chứa trong nó là 5 ~10 tấn tuỳ theo từng loại.

Kỹ thuật đúc gang bằng công nghệ tự động hóa Disa

Phù hợp: Hàng loạt rất lớn, kích thước vừa & nhỏ, yêu cầu đồng đều.
Ưu điểm: Làm khuôn nhanh ~100–400 khuôn/giờ (tùy mã); chất lượng ổn định; rót tự động bằng gầu rót đáy định vị laser.
Thành phần hệ thống: DISAMATIC (đứng), DISA MATCH (ngang), DISA FLEX (nằm ngang), AMH, tái sinh & trộn cát, làm lõi, lọc bụi, làm sạch (Wheel/Air Blast).
Lưu ý: Vốn đầu tư & vận hành rất cao; kém linh hoạt khi đổi mẫu.

Mô phỏng quy trình công nghệ đúc gang tự động của Disa

Cát đúc của kỹ thuật đúc gang Disa được trộn với bột than ( Là than chứa chất bitum có tính dễ bay hơi cao, nó có những điểm tốt là ít tro tàn và có chứa một lượng ít các hạt mịn bởi quá trình sàng lọc hoặc do sự tách lọc của không khí. Được dùng để cải thiện bề mặt vật đúc và phòng chống cháy cát.)

Quá trình rót gang của công nghệ đúc gang tự động Disa sử dụng máy rót khuôn tự động có dạng là gầu rót đáy. Nó tự động dò tìm vị trí miệng rót khuôn đúc cho phù hợp bằng chùm tia laser, sau đó tiến hành tự động rót kim loại vào khuôn. Nó có thể tiến hành rót khuôn một cách liên tục. Lượng kim loại lỏng chứa trong nó là 700 kg và được lót nguyên liệu chịu nhiệt Si.

Bảng so sánh nhanh

Kỹ thuật	Khi nên dùng	Ưu điểm	Hạn chế	Ứng dụng tiêu biểu
Truyền thống	Đa dạng mẫu, ≤~1 tấn	Linh hoạt, đầu tư thấp	Phụ thuộc tay nghề; bề mặt/dung sai mức khá	Ghế công viên, nắp hố ga, puly, tải trọng
Khuôn máy	Lặp lại lớn; mỏng/nhỏ	Bề mặt đẹp, chính xác, nhanh	Chi phí mẫu & set-up cao	Bếp gas, vỏ mô-tơ, chi tiết nhỏ đồng loạt
Furan	Lớn/phức tạp, yêu cầu cao	Khuôn bền, chi tiết phức tạp	Chi phí cao	Vỏ máy lớn, chi tiết thành dày, mỹ thuật phức tạp
Disa	Rất lớn, vừa & nhỏ	100–400 khuôn/giờ, ổn định	Vốn lớn; ít linh hoạt	Linh kiện series, phụ tùng tiêu chuẩn

Ứng dụng & mẫu sản phẩm

Ghế công viên, đô thị: thẩm mỹ cao, bền thời tiết.
Bàn ghế & chân bàn gang: quán cà phê/nhà hàng, nội ngoại thất.
Cơ khí – chi tiết máy: puly, vỏ, tải trọng, tạ, nắp hố ga…

Gợi ý liên kết nội bộ (giữ/điều chỉnh theo site):
• Ghế công viên bằng gang đúc
• Bàn ghế gang đúc
• Chân bàn gang đúc
• Cơ khí đúc gang theo yêu cầu

Cách chọn công nghệ phù hợp

Yêu cầu kỹ thuật: kích thước, dung sai, cơ tính, bề mặt, NDT.
Sản lượng & ngân sách: ít/lẻ → truyền thống/Furan; series lớn → khuôn máy/Disa.
Tiến độ & rủi ro: cần nhanh & ổn định → khuôn máy/Disa; chi tiết lớn/phức tạp → Furan.

Câu hỏi thường gặp (FAQ)

Đúc gang khuôn cát có bền không?
Bền nếu cát–chất kết dính đúng tỷ lệ, thiết kế hệ rót–đậu chuẩn, kiểm soát nhiệt độ/thành phần tốt và làm nguội đúng quy trình.
Khi nào nên dùng gang cầu thay cho gang xám?
Khi cần độ bền, dẻo, chịu va đập cao (trục, vỏ chịu tải). Gang xám giảm chấn tốt, gia công dễ, chi phí hợp lý.
Vì sao không nên dội nước làm nguội nhanh?
Dội nước khi vật đúc còn nóng dễ biến trắng gang xám, làm xấu cơ tính và khó gia công.
Các loại gầu rót khác nhau dùng lúc nào?
Gáo múc (~15 kg) cho mẻ nhỏ; gầu nghiêng (~50 kg) cho mẻ vừa; gầu nghiêng có bánh răng (~100–200 kg) cho mẻ lớn, rót êm, an toàn.