Vì sao cần ước tính kích thước hạt trong công nghệ đúc?

Kích thước và sự phân bố hạt kim loại ảnh hưởng trực tiếp đến độ bền, độ cứng, tính chất cơ học và hiệu quả thiêu kết của sản phẩm đúc. Kiểm soát tốt kích thước hạt giúp tối ưu chất lượng, hạn chế khuyết tật và kéo dài tuổi thọ sản phẩm.

Các khuyết tật thường gặp trong đúc kim loại

Trong công nghệ đúc, các khuyết tật thường gặp có thể bao gồm:

• Khuyết tật luyện kim: Xốp, lõm, ngậm xỉ

• Khuyết tật nhiệt: Rách nhiệt, hàn nguội

• Khuyết tật vật liệu khuôn: Sai mác vật liệu, lẫn tạp chất

• Khuyết tật hình dạng: Sai kích thước, biến dạng, dư vật liệu

Việc kiểm soát cấu trúc hạt vật liệu là một trong những cách giảm thiểu khuyết tật, đảm bảo độ đồng nhất và chất lượng sản phẩm đúc.

Mặc dù 1 số khuyết tật đúc có thể bỏ qua nhưng cũng có 1 số khuyết tật dẫn đến giảm chất lượng thành phẩm, vật đúc yếu, sai hình dạng yêu cầu, không đảm bảo chức năng sử dụng.

Việc sử dụng các thiết bị phân tích kích thước hạt trong công nghệ đúc chính là phương pháp hiệu quả giúp giám sát chất lượng sản phẩm đúc, kiểm tra hình dạng, kích thước hạt, tính chất của hạt kim loại vật liệu giúp tối ưu hóa quá trình sản xuất.

Phương pháp ước tính kích thước hạt trong công nghệ đúc

Hầu hết kim loại và hợp kim đều có cấu trúc tinh thể, được phân cách bởi ranh giới hạt (grain boundaries). Kích thước hạt ảnh hưởng đến:

✅ Tính chất cơ học (độ cứng, độ bền kéo)
✅ Khả năng chịu mài mòn, chịu nhiệt
✅ Độ ổn định khi gia công hoặc thiêu kết

Nghiên cứu cho thấy kích thước hạt nhỏ sẽ cải thiện đáng kể tính chất cơ học. Vì vậy, kiểm soát và ước tính kích thước hạt là bước quan trọng trong QA/QC ngành đúc.

a) Phương pháp thủ công (ASTM E112)

• Sử dụng biểu đồ so sánh chuẩn ASTM E112.

• Người vận hành so sánh hình ảnh dưới kính hiển vi kim tương với biểu đồ để ước tính kích thước hạt.

• Phương pháp này dễ thực hiện nhưng phụ thuộc kinh nghiệm, khó đồng bộ kết quả giữa các kỹ thuật viên.

b) Phương pháp hiện đại sử dụng phần mềm phân tích hình ảnh

Nhờ các phần mềm chuyên dụng cho kính hiển vi kim tương, việc phân tích kích thước hạt trở nên nhanh chóng, chính xác và tự động. Hai phương pháp phổ biến:

Phương pháp intercept (lọc/chặn)

• Phủ hình dạng (vòng tròn, đường chéo, đường thẳng) lên ảnh kỹ thuật số.

• Đếm điểm giao giữa hình dạng và ranh giới hạt để xác định kích thước.

Phương pháp đo phẳng (Planimetric)

• Đếm số lượng hạt trên một đơn vị diện tích ảnh.

• Kết quả được phần mềm nội suy và tự động lưu trữ, hạn chế sai sót nhập liệu.

Các phương pháp này giúp loại bỏ phán đoán cảm tính, tăng tính nhất quán và hiệu quả trong kiểm tra chất lượng.

Thiết bị phân tích kích thước và tính chất hạt hiệu quả

Kính hiển vi kim tương – công cụ phân tích hạt ngành đúc

Kính hiển vi kim tương hay còn gọi metallurgical microscope sử dụng nguồn sáng phản xạ để quan sát bề mặt kim loại, hợp kim và các vật liệu cứng không cho ánh sáng xuyên qua.

Đặc điểm:

• Độ phóng đại: 50 – 1000 lần

• Loại kính: Soi thuận hoặc soi ngược

• Ứng dụng:
  ✅ Quan sát, phân tích kích thước, hình dạng, sự phân bố hạt
  ✅ Phát hiện khuyết tật bề mặt, độ rỗng, độ cầu hóa
  ✅ Phù hợp kiểm tra chất lượng trong luyện kim, vật liệu bán dẫn, kiểm tra pháp y

Sử dụng kính hiển vi kim tương kết hợp phần mềm phân tích hình ảnh giúp tối ưu quy trình QA/QC, tăng độ chính xác và tiết kiệm thời gian trong quá trình sản xuất.

Việc ước tính kích thước hạt trong công nghệ đúc bằng kính hiển vi kim tương giúp doanh nghiệp kiểm soát chất lượng, giảm khuyết tật, tối ưu chi phí sản xuất. Với sự hỗ trợ của phần mềm phân tích hình ảnh và kính hiển vi kim tương chất lượng cao, quá trình này trở nên nhanh chóng, chính xác và dễ dàng quản lý dữ liệu.