VI KHUYẾT TẬT DO CẦU HÓA: BỌT KHÍ, RỖ CO VÀ GIẢI PHÁP PHÒNG NGỪA

Trong các nhà máy sản xuất sắt - gang - thép - composite nói chung và công ty Lương Sơn Bạc nói riêng, khuyết tật bọt khí và rỗ co luôn là vấn đề nan giải, gây tốn kém chi phí sản xuất và ảnh hưởng trực tiếp đến độ bền của sản phẩm. Từ nắp hố ga, song chắn rác,....cho đến các chi tiết kỹ thuật cao, việc phòng ngừa các khuyết tật này là yêu cầu bắt buộc để đáp ứng các tiêu chuẩn chất lượng.

1. Bọt khí và rỗ co là gì?

1.1. Bọt khí

Là những lỗ tròn nhỏ giống bong bóng bị giữ lại trong kim loại hoặc trong vật liệu composite.
Chúng hình thành khi khí không thoát kịp trong quá trình sản xuất.
Dễ thấy nhất ở các sản phẩm đúc gang, thép hoặc trong lớp composite.

1.2. Rỗ co

Là những vùng rỗng, lõm hoặc hốc không đều, xuất hiện khi sản phẩm bị co lại trong quá trình nguội, nhưng bên trong không được “bù vật liệu” kịp thời.
Có thể coi rỗ co giống như một “khoảng trống” nằm ngay trong lòng sản phẩm.

2. Vì sao phải đặc biệt chú ý đến hai lỗi này?

Dù nhỏ, nhưng bọt khí và rỗ co có thể làm:

Giảm độ bền của sản phẩm gang – thép từ 20–40% (theo ASTM A536).
Làm nứt, vỡ sản phẩm khi chịu tải trọng như xe tải hoặc xe container.
Khiến sản phẩm không đạt tiêu chuẩn thử tải EN 124.
Rút ngắn tuổi thọ sản phẩm composite, gây thấm nước, cong vênh.

Chỉ một lỗ khí nhỏ cũng có thể khiến nắp hố ga bị vỡ khi thử tải – điều gây thiệt hại lớn cho doanh nghiệp.

3.1. Đối với gang – thép đúc

Bọt khí thường xuất phát từ:

Khuôn hoặc lõi còn ẩm → hơi nước bốc lên thành khí.
Kim loại nóng chưa đủ, nên khí chưa kịp thoát ra ngoài.
Quá trình thêm chất tạo graphit cầu (Mg) gây phản ứng sinh khí mạnh nếu thao tác không chuẩn.
Nguyên liệu chứa nhiều lưu huỳnh, khi gặp Mg tạo khí SO₂.

Tưởng tượng giống như khi rán dầu mà chảo còn dính nước: hơi nước làm dầu sôi và bắn tung tóe. Trong kim loại đúc cũng tương tự, khí bị giữ lại tạo thành các lỗ nhỏ.

3.2. Đối với composite (FRP)

Nguyên nhân thường là:

Nhựa và sợi thủy tinh trộn chưa đều, tạo bọt.
Trong lúc cán nhựa không ép hết khí ra ngoài, để lại bọt bên trong.
Nhiệt độ thi công thấp, nhựa đóng rắn chậm và giữ khí lại.
Độ ẩm không khí cao, làm nhựa dễ sủi bọt.

Bọt khí trong composite giống như bọt khi bạn khuấy sữa hoặc sơn – nếu không lăn đều thì bọt vẫn nằm trong lớp vật liệu.

4. Vì sao rỗ co xuất hiện? (Giải thích dễ hiểu)

4.1. Trong gang – thép đúc

Rỗ co xảy ra do kim loại bị co lại khi nguội, nhưng không có đủ kim loại lỏng để bù vào. Tình trạng này giống như:

Rót bánh đúc vào khuôn, nhưng phần giữa nguội chậm và lõm xuống → chính là rỗ co.

Nguyên nhân chính:

Không có đậu ngót (phần giúp bù kim loại vào khi nguội).
Thiết kế sản phẩm có chỗ dày – chỗ mỏng, vùng dày nguội lâu hơn tạo hốc.
Thành phần kim loại không hợp lý, dễ co ngót mạnh.
Không đặt tấm làm nguội nhanh (chill) ở những vùng cần thiết.

4.2. Trong composite

Composite cũng bị co lại từ 3–7% khi nhựa đóng rắn. Nếu cán không đều hoặc để lớp nhựa quá dày, sẽ tạo:

Các vùng lõm
Khe rỗng giữa các lớp sợi
Lỗ nhỏ trên bề mặt gelcoat

Dù ít nghiêm trọng hơn kim loại, nhưng rỗ co vẫn làm sản phẩm composite yếu và dễ nứt.

5. Cách phòng ngừa bọt khí và rỗ co trong gang – thép – composite

5.1. Với gang – thép

Kiểm soát nguyên liệu
- Lưu huỳnh thấp (≤0.02%) để hạn chế sinh khí.
- Thành phần C, Si, Mn phù hợp để giảm co ngót.
Sấy khuôn – lõi thật khô
- Lõi nên sấy 150–200°C để không còn hơi nước.
Tối ưu nhiệt độ rót
- Rót ở 1400–1450°C giúp kim loại linh động và thoát khí tốt.
Thiết kế đậu ngót đúng kỹ thuật
- Đặt tại vùng dày, vùng giao nhau của sản phẩm.
- Giúp bù kim loại khi nguội để tránh rỗ co.
Dùng chill (tấm làm nguội nhanh)
- Đặc biệt cho các vị trí dày – dễ hình thành “điểm nóng”.
Quản lý tốt quá trình cầu hóa Mg
- Che chắn, thao tác chuẩn để hạn chế cuốn khí.

5.2. Với composite

Trộn đúng tỷ lệ nhựa – sợi
- Ví dụ FRP thường có tỷ lệ 1 phần nhựa : 3–4 phần sợi.
Sử dụng con lăn thoát khí
- Bắt buộc trong quy trình cán tay, giúp ép hết bọt.
Thi công trong môi trường phù hợp
- Nhiệt độ 25–30°C, độ ẩm < 75%.
Dùng nhựa đạt tiêu chuẩn và gelcoat chất lượng
- Giảm tối đa lỗ nhỏ và rỗ bề mặt.
Với sản phẩm yêu cầu cao

Có thể sử dụng công nghệ hút chân không (vacuum infusion) để loại bỏ khí gần như hoàn toàn.

6. Kiểm tra sản phẩm như thế nào?

Gang – thép:

Kiểm tra siêu âm (UT) để tìm rỗ ngầm.
Chụp X-quang vùng nghi ngờ.
Cắt mẫu kiểm tra tổ chức kim loại.
Thử tải theo EN 124 với nắp hố ga hoặc song chắn rác.

Composite:

Kiểm tra bề mặt bằng mắt theo ASTM D2563.
Thử uốn, thử kéo, thử va đập.
Kiểm tra độ đồng nhất của lớp sợi – nhựa.

Tóm lại, bọt khí và rỗ co là hai lỗi nhỏ nhưng lại gây hậu quả lớn. Khi sản phẩm bị bọt khí, bên trong sẽ có những “lỗ trống” giống như bong bóng. Khi bị rỗ co, sản phẩm như bị “rỗ ruột”. Những lỗ này làm sản phẩm yếu đi, dễ gãy khi chịu tải.

Tuy nhiên, nếu kiểm soát tốt nguyên liệu – khuôn – nhiệt độ – quy trình thì hoàn toàn có thể hạn chế hoặc loại bỏ được. Điều này giúp doanh nghiệp:

Giảm phế phẩm
Tăng tuổi thọ sản phẩm
Đảm bảo đạt tiêu chuẩn quốc tế
Tối ưu chi phí sản xuất
Nâng cao uy tín thương hiệu

Vì vậy, muốn tạo ra một sản phẩm gang, thép hay composite thật sự bền bỉ, điều quan trọng không nằm ở công nghệ quá cao siêu mà là làm đúng ngay từ đầu: khuôn phải khô, nguyên liệu phải chuẩn, thao tác phải chính xác và kiểm tra phải nghiêm ngặt. Khi mọi bước đều được làm “đến nơi đến chốn”, sản phẩm sẽ ổn định, giảm lỗi, giảm phế phẩm và giúp doanh nghiệp nâng cao uy tín với khách hàng.

Bài viết khác