Đúc gang là một quá trình sản xuất trong đó sắt nóng chảy - thường chứa 2% đến 4% cacbon cùng với silicon, mangan và các nguyên tố vi lượng - được đổ vào khuôn và để đông đặc thành hình dạng hoàn thiện hoặc gần hoàn thiện. Câu trả lời trực tiếp cho lý do tại sao nó quan trọng: đúc gang vẫn là một trong những cách tiết kiệm chi phí nhất để sản xuất các bộ phận phức tạp, chống mài mòn và giảm rung trên quy mô lớn và nó vẫn chiếm một phần đáng kể trong sản lượng đúc kim loại toàn cầu vì không có vật liệu thông thường nào khác phù hợp với sự kết hợp giữa khả năng đúc, khả năng gia công và giá cả của nó.
Theo số liệu thống kê của ngành đúc, gang (kết hợp màu xám và dẻo) chiếm hơn 60% tổng sản lượng đúc toàn cầu tính theo trọng lượng , vượt xa các hợp kim nhôm, thép hoặc đồng. Sự thống trị này không phải ngẫu nhiên - nó bắt nguồn từ các đặc tính cơ học và kinh tế cụ thể được giải thích dưới đây.
Quá trình tuân theo một trình tự nhất quán bất kể độ phức tạp của phần cuối cùng. Hiểu từng giai đoạn giúp người mua và kỹ sư đánh giá năng lực của nhà cung cấp và chất lượng bộ phận.
Tốc độ làm nguội trực tiếp kiểm soát việc cacbon hình thành dưới dạng mảnh than chì, nốt sần hay vẫn kết hợp dưới dạng xi măng. Đây là biến số quan trọng nhất để phân biệt sắt xám với sắt trắng hoặc sắt dẻo, đó là lý do tại sao các xưởng đúc giám sát chặt chẽ độ dày khuôn, nhiệt độ đổ và kích thước tiết diện trong quá trình sản xuất.
Không phải tất cả gang đều giống nhau. Việc chọn đúng loại thường tạo nên sự khác biệt giữa một bộ phận có tuổi thọ hàng chục năm và một bộ phận bị hỏng sớm.
| loại | Đặc điểm chính | Độ bền kéo điển hình | Sử dụng chung |
|---|---|---|---|
| Sắt xám | Mảnh than chì, giảm rung tuyệt vời | 150–400 MPa | Khối động cơ, đường ống, bệ máy |
| Sắt dẻo (nốt) | Than chì hình cầu, độ dẻo dai cao hơn | 400–800 MPa | Trục khuỷu, bánh răng, phụ kiện đường ống |
| Sắt trắng | Cacbua có mặt, rất cứng và giòn | 200–450 MPa | Máy nghiền lót, bóng mài |
| Sắt dẻo | Sắt trắng được xử lý nhiệt, cải thiện độ dẻo | 300–570 MPa | Phụ kiện đường ống, giá đỡ nhỏ |
Các nhà sản xuất tiếp tục chỉ định gang vì một số lý do thực tế xác định thay vì chỉ truyền thống.
Đúc gang xuất hiện ở hầu hết mọi lĩnh vực sản xuất nặng, phần lớn là do các tính chất cơ học được mô tả ở trên.
Khối động cơ, đầu xi-lanh, rôto phanh và kẹp đĩa thường được đúc bằng sắt xám hoặc sắt dẻo vì chúng phải chịu được nhiệt độ, ma sát và độ rung cao để kéo dài tuổi thọ.
Ống sắt dẻo là tiêu chuẩn cho hệ thống nước và nước thải đô thị, có giá trị về khả năng chống ăn mòn và xếp hạng áp suất có thể vượt quá 250 psi trong nhiều thông số kỹ thuật của thành phố.
Đế máy công cụ, vỏ máy bơm và vỏ hộp số dựa vào khả năng giảm chấn và độ ổn định kích thước của gang để duy trì độ chính xác khi chịu tải lặp lại.
Vì chất lượng đúc ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất của bộ phận nên các xưởng đúc có uy tín sẽ giám sát một số loại lỗi trước khi vận chuyển.
Các phương pháp kiểm tra tiêu chuẩn bao gồm kiểm tra trực quan, đo kích thước, kiểm tra độ cứng và đối với các bộ phận quan trọng, kiểm tra siêu âm hoặc chụp X quang để phát hiện các khuyết tật bên trong mà bên ngoài không nhìn thấy được.
Khi quyết định giữa gang và các lựa chọn thay thế như đúc thép hoặc nhôm, sự lựa chọn thường phụ thuộc vào ba yếu tố: loại tải, độ nhạy trọng lượng và ngân sách.
Thép đúc có độ bền kéo và khả năng chống va đập cao hơn, khiến chúng thích hợp hơn cho các bộ phận kết cấu chịu ứng suất cao, nhưng chúng đắt hơn và khó gia công hơn. Vật đúc bằng nhôm nhẹ hơn nhiều, mang lại lợi ích cho mục tiêu về trọng lượng của ô tô và hàng không vũ trụ, nhưng chúng không thể sánh được với cường độ nén hoặc hiệu suất giảm xóc của gang. Đối với các bộ phận tĩnh hoặc chịu tải vừa phải, trong đó hiệu quả chi phí và kiểm soát độ rung là quan trọng nhất, gang vẫn là sự lựa chọn kinh tế và thiết thực hơn trong phần lớn các ứng dụng công nghiệp.
