Language
Country/Area
No result found
Nguồn gốc của việc đúc kim loại: Làm sao có thể truy nguyên được từ nền văn minh cổ đại bảy nghìn năm trước?
Đúc là một quá trình sản xuất trong đó vật liệu lỏng được đổ vào khuôn có chứa một khoang có hình dạng mong muốn và sau đó được để đông đặc lại. Phần được xử lý được gọi là vật đúc và quá trình này được thực hiện bằng cách đẩy khuôn ra hoặc phá vỡ khuôn. Vật liệu đúc thường là kim loại hoặc các vật liệu lão hóa khác nhau sẽ đóng rắn sau khi trộn hai hoặc nhiều thành phần; ví dụ bao gồm epoxy, bê tông, thạch cao và đất sét. Đúc thường được sử dụng để tạo ra các hình dạng phức tạp mà các phương pháp khác khó tạo ra và không kinh tế. Các bộ phận của máy móc lớn như bệ máy công cụ, chân vịt tàu thủy... có thể dễ dàng đúc theo kích thước yêu cầu mà không cần chế tạo bằng cách ghép nhiều bộ phận nhỏ lại với nhau. Điều đáng chú ý là lịch sử đúc có niên đại hơn 7.000 năm, với vật đúc lâu đời nhất là ếch đồng từ năm 3200 trước Công nguyên.
Lịch sử
Từ thời cổ đại, đúc kim loại đã được sử dụng để tạo ra công cụ, vũ khí và đồ vật tôn giáo. Lịch sử và sự phát triển của đúc kim loại có thể bắt nguồn từ Nam Á (Trung Quốc, Ấn Độ, Pakistan, v.v.). Các truyền thống và tôn giáo Nam Á chủ yếu dựa vào việc đúc tượng và di vật mang tính biểu tượng. Những vật dụng này thường được làm từ hợp kim đồng trộn với chì. Kể từ khi bắt đầu luyện kim, hầu hết các vật đúc đều được làm từ khuôn một hoặc hai mảnh đơn giản bằng đá hoặc gốm. Tuy nhiên, bằng chứng về việc đúc sáp bị thất lạc đã xuất hiện ở nhiều nền văn minh cổ đại. Quá trình đúc sáp bị thất lạc bắt nguồn từ vùng Lưỡng Hà cổ đại. Những ghi chép sớm nhất về việc đúc sáp bị thất lạc xuất hiện ở Sparta, Babylon. Lượng sáp cần thiết để làm chìa khóa đã được ghi chép rõ ràng trong tài liệu.
Những vật đúc đầu tiên được làm bằng khuôn đá mở.
Có hai phương pháp đúc sáp bị mất: phương pháp mất sáp trực tiếp và phương pháp mất sáp gián tiếp. Phương pháp đúc trực tiếp là biến vật liệu sáp thành mẫu sáp giống như đúc bằng tay hoặc sử dụng các dụng cụ khác trong khi phương pháp đúc gián tiếp là tạo mẫu sáp qua khuôn. Phương pháp tạo hình trực tiếp đòi hỏi người thợ phải có trình độ kỹ thuật cao, nếu không chất lượng vật đúc không thể đảm bảo. Tuy nhiên, hạn chế của việc tạo hình trực tiếp thủ công là hiệu quả của nó quá thấp để có thể sản xuất hàng loạt. Về vấn đề này, đúc gián tiếp có lợi thế. Những người thợ thủ công thường tạo ra các mô hình từ đá, gỗ, đất sét hoặc các vật liệu nhựa khác. Các nền văn minh sơ khai đã phát hiện ra rằng chì giúp làm cho đồng nóng chảy trở nên lỏng hơn, cho phép họ tạo ra những thiết kế phức tạp hơn. Ví dụ, Cô gái khiêu vũ của Mohenjodaro được đúc bằng hợp kim đồng, rất có thể sử dụng kỹ thuật sáp thất lạc. Việc đúc sáp bị thất lạc có niên đại từ năm 4000 trước Công nguyên hoặc Thời đại đồ đá cũ. Ví dụ nghiên cứu sớm nhất về công nghệ này là một tấm bùa hộ mệnh 6.000 năm tuổi từ Nền văn minh Thung lũng Indus.
Sự phát triển của công nghệ đúc
Ấn Độ được coi là một trong những nền văn minh đầu tiên sử dụng phương pháp đúc tiền để sản xuất hàng loạt tiền xu. Vào khoảng thiên niên kỷ thứ nhất trước Công nguyên, tiền xu được sử dụng đều được làm bằng bạc, nhưng khi thiên niên kỷ trôi qua, vật liệu làm tiền xu dần dần chuyển sang đúc hợp kim đồng. Sự phát triển của các công nghệ mới cho phép sản xuất hàng loạt đồng xu mới và giới thiệu khuôn mẫu đồng xu nhiều mảnh có thể xếp chồng lên nhau. Nhiều khuôn được xếp chồng lên nhau và đặt vào một hình trụ bằng đất sét, cho phép kim loại nóng chảy được đổ qua trung tâm, lấp đầy và đông đặc trong không gian mở. Quá trình này giúp có thể tạo ra một trăm đồng tiền cùng một lúc.
Ở Trung Đông và Tây Phi, công nghệ sáp đã mất được sử dụng khá sớm trong truyền thống luyện kim của họ, trong khi Trung Quốc áp dụng công nghệ này tương đối muộn. So với Nền văn minh Thung lũng Indus, việc sử dụng công nghệ sáp thất lạc của Tây Âu được coi là rất hạn chế. Ở Anyang trong triều đại nhà Thương (1600-1040 trước Công nguyên), thực tế không tìm thấy vật đúc sáp bị mất nào, nhưng một số lượng lớn (100.000 mảnh) mảnh khuôn đã được tìm thấy. Điều này dẫn đến suy luận rằng việc đúc sáp bị mất không được thực hiện ở kinh đô của vương triều. Tuy nhiên, việc phát hiện ra chiếc mặt nạ được làm từ vật liệu đúc từ khoảng năm 1300 trước Công nguyên cho thấy kỹ thuật làm mất sáp có thể đã có tác động đến các khu vực khác của Trung Quốc. Các nhà sử học tranh luận về nguồn gốc của sự phát triển pháo binh, nhưng hầu hết các bằng chứng đều chỉ ra Türkiye và Trung Á vào thế kỷ 18 và 19.
Đa dạng về công nghệ đúc
Trong gia công kim loại, kim loại được nung nóng đến trạng thái lỏng và sau đó được đổ vào khuôn. Khuôn là một khoang rỗng có hình dạng mong muốn và chứa các kênh dẫn và thoát cho phép kim loại chảy vào khuôn. Khi khuôn và kim loại nguội, kim loại sẽ đông cứng lại. Phần đông đặc (đúc) sau đó được lấy ra khỏi khuôn và các hoạt động tiếp theo sẽ loại bỏ vật liệu dư thừa được tạo ra trong quá trình đúc.
Quy trình đúc các kim loại như gang và nhôm tiếp tục được cải thiện theo thời gian và sự phát triển của công nghệ đã thúc đẩy sự phát triển của ngành công nghiệp.
Ngoài ra, các vật liệu như thạch cao, bê tông, nhựa cũng có thể được đúc bằng khuôn phế liệu dùng một lần hoặc khuôn “tấm” đa năng. Bề mặt đúc thường phẳng và mờ đục, và các kỹ thuật xử lý bề mặt thường được sử dụng để nâng cao vẻ ngoài. Trong quá trình đúc, một số loại nhựa dẻo được chế tạo bằng phương pháp hóa học có thể được trộn với đá bột để tạo màu, điều này nhiều khi cho phép mô phỏng hiệu ứng của đá cẩm thạch tự nhiên hoặc đá travertine. Khi công nghệ được cải thiện, quá trình đúc tiếp tục phát triển, đạt được độ chính xác thiết kế chưa từng có.
Trong ngành công nghiệp ngày nay, mô phỏng quá trình đúc sử dụng phương pháp số để tính toán khối lượng thành phần vật đúc, có tính đến việc làm đầy khuôn, hóa rắn và làm mát, để có thể định lượng trước các tính chất cơ học và ứng suất nhiệt của vật đúc và có thể dự đoán trước các biến dạng. Công nghệ này cho phép xác định chính xác đặc tính chất lượng của vật đúc trước khi bắt đầu sản xuất. Với sự tiến bộ của công nghệ, việc mô phỏng các quy trình đúc đã trở thành một trong những cải tiến quan trọng nhất trong công nghệ đúc, tiết kiệm thời gian và chi phí trong toàn bộ quá trình sản xuất vật đúc.
Bức thư này đề cập đến lịch sử và công nghệ đúc kim loại. Sự phát triển từ nghề thủ công cổ xưa đến công nghệ tiên tiến ngày nay khiến chúng ta tự hỏi, công nghệ đúc trong tương lai sẽ thay đổi cuộc sống và sản xuất công nghiệp của chúng ta như thế nào?
