Gia công kim loại tấm

Gia công kim loại tấm là một công nghệ cốt lõi mà các kỹ thuật viên gia công kim loại tấm cần nắm vững, đồng thời cũng là một quy trình quan trọng trong việc tạo hình sản phẩm kim loại tấm. Gia công kim loại tấm bao gồm các phương pháp và thông số quy trình cắt, dập, uốn và tạo hình truyền thống, cũng như cấu trúc và thông số quy trình của các khuôn dập nguội khác nhau, nguyên lý hoạt động và phương pháp vận hành của các thiết bị khác nhau, và công nghệ dập mới. Quá trình gia công các chi tiết kim loại tấm được gọi chung là gia công kim loại tấm.

Gia công kim loại tấm được gọi là gia công tấm kim loại. Cụ thể, ví dụ, việc sử dụng các tấm kim loại để làm ống khói, thùng sắt, bể chứa nhiên liệu, bể chứa dầu, ống thông gió, khuỷu nối, hình vuông, phễu, v.v. Các quy trình chính bao gồm cắt, uốn, tạo hình, hàn, tán đinh, v.v. Cần có kiến ​​thức hình học nhất định. Các chi tiết kim loại tấm là các chi tiết kim loại tấm mỏng, tức là các chi tiết có thể được gia công bằng cách dập, uốn, kéo giãn và các phương pháp khác. Định nghĩa chung là một chi tiết có độ dày không đổi trong quá trình gia công. Tương ứng với các chi tiết đúc, rèn, gia công cơ khí, v.v.

Lựa chọn vật liệu

Các vật liệu thường được sử dụng trong gia công kim loại tấm bao gồm: tấm cán nguội (SPCC), tấm cán nóng (SHCC), tấm mạ kẽm (SECC, SGCC), đồng (CU), đồng thau, đồng đỏ, đồng berili, tấm nhôm (6061, 5052, 1010, 1060, 6063, duralumin, v.v.), nhôm định hình, thép không gỉ (bề mặt bóng, bề mặt chải xước, bề mặt mờ). Tùy thuộc vào vai trò của sản phẩm, việc lựa chọn vật liệu sẽ khác nhau, và nhìn chung cần phải xem xét từ khía cạnh sử dụng và chi phí của sản phẩm.

(1) Tấm cán nguội SPCC, chủ yếu được sử dụng cho các bộ phận mạ điện và sơn nung, chi phí thấp, dễ tạo hình và độ dày vật liệu ≤ 3,2mm.

(2) Tấm cán nóng SHCC, vật liệu T≥3.0mm, cũng sử dụng mạ điện, các bộ phận sơn, chi phí thấp nhưng khó tạo hình, chủ yếu là các bộ phận phẳng.

(3) Tấm thép mạ kẽm SECC, SGCC. Tấm thép mạ kẽm SECC được chia thành vật liệu N và vật liệu P. Vật liệu N chủ yếu được sử dụng cho xử lý bề mặt và có giá thành cao. Vật liệu P được sử dụng cho các bộ phận phun.

(4) Đồng, chủ yếu được sử dụng làm vật liệu dẫn điện, xử lý bề mặt là mạ niken, mạ crom hoặc không xử lý, chi phí cao.

(5) Tấm nhôm, thường sử dụng cromat bề mặt (J11-A), oxy hóa (oxy hóa dẫn điện, oxy hóa hóa học), chi phí cao, mạ bạc, mạ niken.

(6) Các cấu hình nhôm, vật liệu có cấu trúc mặt cắt ngang phức tạp được sử dụng rộng rãi trong các hộp phụ khác nhau. Xử lý bề mặt giống như tấm nhôm.

(7) Thép không gỉ, chủ yếu được sử dụng mà không cần xử lý bề mặt và có giá thành cao.

Vật liệu thường dùng

1. Tấm thép mạ kẽm SECC

Vật liệu nền của SECC là thép cuộn cán nguội thông thường, được mạ điện sau khi trải qua các quy trình tẩy dầu mỡ, tẩy gỉ, mạ điện và các quy trình xử lý sau đó khác nhau trên dây chuyền sản xuất mạ điện liên tục. SECC không chỉ có các tính chất cơ học và khả năng gia công tương tự như thép tấm cán nguội thông thường, mà còn có khả năng chống ăn mòn và tính thẩm mỹ vượt trội. Nó có tính cạnh tranh cao và có thể thay thế được trên thị trường các sản phẩm điện tử, thiết bị gia dụng và nội thất. Ví dụ, SECC thường được sử dụng trong vỏ máy tính.

2. Tấm thép cán nguội thông thường SPCC

Thép cán nguội liên tục (SPCC) là loại thép được cán từ phôi thép thành cuộn hoặc tấm có độ dày yêu cầu thông qua các nhà máy cán nguội. Bề mặt của SPCC không có lớp bảo vệ, và dễ bị oxy hóa khi tiếp xúc với không khí, đặc biệt là trong môi trường ẩm ướt, tốc độ oxy hóa tăng nhanh, và xuất hiện rỉ sét màu đỏ sẫm. Bề mặt cần được sơn, mạ điện hoặc bảo vệ bằng các phương pháp khác khi sử dụng. Thép cán nguội liên tục (SPCC) là loại thép được cán từ phôi thép thành cuộn hoặc tấm có độ dày yêu cầu thông qua các nhà máy cán nguội. Bề mặt của SPCC không có lớp bảo vệ, và dễ bị oxy hóa khi tiếp xúc với không khí, đặc biệt là trong môi trường ẩm ướt, tốc độ oxy hóa tăng nhanh, và xuất hiện rỉ sét màu đỏ sẫm. Bề mặt cần được sơn, mạ điện hoặc bảo vệ bằng các phương pháp khác khi sử dụng.

3. Tấm thép mạ kẽm nhúng nóng SGCC

Thép cuộn mạ kẽm nhúng nóng là sản phẩm bán thành phẩm sau quá trình cán nóng và tẩy gỉ hoặc cán nguội, được rửa sạch và liên tục nhúng vào bể kẽm nóng chảy ở nhiệt độ khoảng 460°C, để tấm thép được phủ một lớp kẽm, sau đó tôi và ram. Vật liệu SGCC cứng hơn vật liệu SECC, có độ dẻo kém (tránh thiết kế dập sâu), lớp kẽm dày hơn và khả năng hàn kém.

4. Thép không gỉ SUS304

Đây là một trong những loại thép không gỉ được sử dụng rộng rãi nhất. Do chứa Ni (niken), nó có khả năng chống ăn mòn và chịu nhiệt tốt hơn thép Cr (crom). Nó có các đặc tính cơ học rất tốt, không có hiện tượng cứng hóa khi xử lý nhiệt và không có tính đàn hồi.

5. Thép không gỉ SUS301

Hàm lượng Cr (crom) thấp hơn so với SUS304, và khả năng chống ăn mòn kém. Tuy nhiên, nó có thể đạt được độ bền kéo và độ cứng tốt khi dập sau khi gia công nguội, và có độ đàn hồi tốt. Nó chủ yếu được sử dụng cho lò xo mảnh đạn và thiết bị chống nhiễu điện từ (EMI).

Đánh giá tranh vẽ

Để lập sơ đồ quy trình sản xuất một chi tiết, trước tiên chúng ta phải nắm rõ các yêu cầu kỹ thuật khác nhau của bản vẽ chi tiết; việc xem xét bản vẽ là khâu quan trọng nhất trong việc lập sơ đồ quy trình sản xuất chi tiết.

(1) Kiểm tra xem các bản vẽ có đầy đủ hay không.

(2) Mối quan hệ giữa bản vẽ và hình chiếu, liệu nhãn có rõ ràng, đầy đủ và đơn vị kích thước hay không.

(3) Mối quan hệ lắp ráp, kích thước chính của yêu cầu lắp ráp.

(4) Sự khác biệt giữa phiên bản đồ họa cũ và mới.

(5) Dịch hình ảnh sang ngôn ngữ nước ngoài.

(6) Chuyển đổi mã bảng.

(7) Phản hồi và xử lý các vấn đề về bản vẽ.

(8) Vật liệu.

(9) Yêu cầu về chất lượng và yêu cầu về quy trình.

(10) Bản phát hành chính thức của các bản vẽ phải được đóng dấu kiểm soát chất lượng.

Các biện pháp phòng ngừa

Hình chiếu mở rộng là hình chiếu bằng (2D) dựa trên bản vẽ chi tiết (3D).

(1) Phương pháp mở rộng phải phù hợp và phải thuận tiện để tiết kiệm vật liệu và khả năng xử lý.

(2) Chọn phương pháp khe hở và viền hợp lý, T=2.0, khe hở là 0.2, T=2-3, khe hở là 0.5, và phương pháp viền sử dụng các cạnh dài và cạnh ngắn (tấm cửa).

(3) Xem xét hợp lý về kích thước dung sai: sai lệch âm được đưa về đầu, sai lệch dương được đưa về một nửa; kích thước lỗ: sai lệch dương được đưa về đầu, sai lệch âm được đưa về một nửa.

(4) Hướng Burr.

(5) Vẽ hình chiếu mặt cắt ngang theo hướng trích xuất, tán đinh áp lực, xé, đục các điểm lồi (đóng gói), v.v.

(6) Kiểm tra vật liệu và độ dày của tấm ván so với dung sai độ dày của tấm ván.

(7) Đối với các góc đặc biệt, bán kính bên trong của góc uốn (thường là R=0,5) cần được uốn cong và mở ra.

(8) Những nơi dễ xảy ra lỗi (bất đối xứng tương tự) cần được làm nổi bật.

(9) Nên thêm hình ảnh phóng to nếu có nhiều kích thước hơn.

(10) Khu vực cần được bảo vệ bằng cách phun thuốc phải được chỉ rõ.

Quy trình sản xuất

Tùy thuộc vào sự khác biệt về cấu trúc của các chi tiết kim loại tấm, quy trình gia công có thể khác nhau, nhưng tổng thể không vượt quá các điểm sau đây.

1. Cắt: Có nhiều phương pháp cắt khác nhau, chủ yếu là các phương pháp sau.

① Máy cắt kim loại: Đây là một thiết bị đơn giản sử dụng máy cắt để cắt các dải vật liệu. Nó chủ yếu được sử dụng để tạo phôi khuôn và chuẩn bị tạo hình. Chi phí thấp, độ chính xác dưới 0,2, nhưng chỉ có thể gia công các dải hoặc khối không có lỗ và không có góc cạnh.

② Máy đột dập: Sử dụng máy đột dập để dập các chi tiết phẳng sau khi trải phẳng các chi tiết trên tấm trong một hoặc nhiều bước để tạo thành các hình dạng khác nhau của vật liệu. Ưu điểm của máy là thời gian làm việc ngắn, hiệu quả cao, độ chính xác cao, chi phí thấp và phù hợp cho sản xuất hàng loạt. Tuy nhiên, cần phải thiết kế khuôn.

③ Gia công cắt CNC NC. Khi gia công cắt NC, trước tiên bạn phải lập trình máy CNC. Sử dụng phần mềm lập trình để chuyển đổi hình ảnh đã vẽ thành chương trình mà máy gia công bản vẽ kỹ thuật số NC có thể nhận dạng, để máy có thể dập từng bước trên tấm theo chương trình này. Cấu trúc là một mảnh phẳng, nhưng cấu trúc của nó bị ảnh hưởng bởi cấu trúc của dụng cụ, chi phí thấp và độ chính xác là 0,15.

④Cắt laser là việc sử dụng tia laser để cắt cấu trúc và hình dạng của tấm phẳng trên một tấm phẳng lớn. Chương trình cắt laser cần được lập trình giống như cắt NC. Nó có thể cắt được nhiều hình dạng phức tạp của các chi tiết phẳng với chi phí cao và độ chính xác thấp hơn. 0.1.

⑤ Máy cưa: Chủ yếu sử dụng các loại thanh nhôm định hình, ống vuông, ống kéo, thanh tròn, v.v., với chi phí thấp và độ chính xác thấp.

2. Thợ lắp ráp: khoét lỗ chìm, taro ren, doa lỗ, khoan.

Góc khoét lỗ thường là 120°, dùng để kéo đinh tán, và 90° dùng cho vít chìm và ren lỗ đáy inch.

3. Tạo gờ: Phương pháp này còn được gọi là kéo lỗ và tiện lỗ, là kéo một lỗ lớn hơn một chút trên một lỗ nền nhỏ hơn, sau đó tạo ren. Phương pháp này chủ yếu được thực hiện với tấm kim loại mỏng hơn để tăng độ bền và số lượng ren. Để tránh hiện tượng trượt răng, phương pháp này thường được sử dụng cho tấm có độ dày mỏng, tạo gờ nông xung quanh lỗ, độ dày về cơ bản không thay đổi, và cho phép làm mỏng độ dày từ 30-40%, có thể đạt được chiều cao tạo gờ cao hơn 40% so với bình thường. Với chiều cao 60%, chiều cao tạo gờ tối đa có thể đạt được khi làm mỏng 50%. Khi độ dày của tấm lớn hơn, chẳng hạn như 2.0, 2.5, v.v., có thể tạo ren trực tiếp.

4. Dập lỗ: Đây là một quy trình gia công sử dụng khuôn mẫu. Nói chung, gia công dập lỗ bao gồm dập lỗ, cắt góc, dập phôi, dập lồi (tạo gờ), dập và xé, dập, tạo hình và các phương pháp gia công khác. Mỗi quy trình cần có phương pháp gia công tương ứng. Khuôn được sử dụng để hoàn thành các thao tác, chẳng hạn như khuôn dập và dập phôi, khuôn lồi, khuôn xé, khuôn dập, khuôn tạo hình, v.v. Thao tác chủ yếu chú trọng đến vị trí và hướng.

5. Đinh tán áp lực: Đối với công ty chúng tôi, đinh tán áp lực chủ yếu bao gồm việc tán đinh các loại đai ốc, vít, v.v. Công đoạn này được thực hiện bằng máy tán đinh thủy lực hoặc máy đột dập, tán đinh chúng vào các chi tiết kim loại tấm, và phương pháp tán đinh cần chú ý đến hướng.

6. Uốn: Uốn là quá trình gấp các chi tiết phẳng 2D thành các chi tiết 3D. Quá trình này cần được thực hiện với bàn gấp và khuôn uốn tương ứng, đồng thời phải tuân theo một trình tự uốn nhất định. Nguyên tắc là vết cắt tiếp theo không được gây cản trở cho lần gấp đầu tiên, và sự cản trở sẽ xảy ra sau khi gấp xong.

Số lượng dải uốn cong gấp 6 lần độ dày của tấm dưới T=3,0mm để tính chiều rộng rãnh, ví dụ: T=1,0, V=6,0, F=1,8; T=1,2, V=8, F=2,2; T=1,5, V=10, F=2,7; T=2,0, V=12, F=4,0.

Phân loại khuôn giường uốn, dao thẳng, dao cong (80 ℃, 30 ℃).

Khi uốn tấm nhôm sẽ xuất hiện các vết nứt. Có thể tăng chiều rộng của rãnh khuôn dưới và tăng bán kính R của khuôn trên (ủ nhiệt có thể tránh được các vết nứt).

Các lưu ý khi uốn: 1. Bản vẽ, độ dày và số lượng tấm cần thiết; 2. Hướng uốn; 3. Góc uốn; 4. Kích thước uốn; 5. Ngoại hình, không được có nếp gấp trên vật liệu mạ crom. Mối quan hệ giữa quá trình uốn và tán đinh thường là tán đinh trước rồi mới uốn, nhưng một số vật liệu sẽ cản trở việc tán đinh, nên phải tán đinh trước, và một số vật liệu khác yêu cầu các quy trình uốn - tán đinh - rồi uốn khác.

7. Hàn: Định nghĩa hàn: Khoảng cách giữa các nguyên tử và phân tử của vật liệu được hàn và mạng tinh thể Jingda tạo thành một thể thống nhất.

① Phân loại: a Hàn nóng chảy: hàn hồ quang argon, hàn CO2, hàn khí, hàn thủ công. b Hàn áp lực: hàn điểm, hàn giáp mí, hàn gờ. c Hàn đồng: hàn crom điện, dây đồng.

② Phương pháp hàn: a Hàn bảo vệ bằng khí CO2. b Hàn hồ quang Argon. c Hàn điểm, v.v. d Hàn robot.

Việc lựa chọn phương pháp hàn dựa trên yêu cầu thực tế và vật liệu. Thông thường, hàn khí bảo vệ CO2 được sử dụng cho hàn tấm sắt; hàn hồ quang argon được sử dụng cho hàn tấm thép không gỉ và nhôm. Hàn robot có thể tiết kiệm nhân công và nâng cao hiệu quả công việc, đồng thời cải thiện chất lượng mối hàn và giảm cường độ lao động.

③ Ký hiệu hàn: Δ hàn góc, Д, hàn kiểu I, hàn kiểu V, hàn kiểu V một mặt (V), hàn kiểu V có cạnh cùn (V), hàn điểm (O), hàn nút hoặc hàn rãnh (∏), hàn uốn (χ), hàn hình chữ V một mặt có cạnh cùn (V), hàn hình chữ U có cạnh cùn, hàn hình chữ J có cạnh cùn, hàn nắp lưng và mọi kiểu hàn khác.

④ Dây dẫn và đầu nối hình mũi tên.

⑤ Thiếu sót trong việc hàn và các biện pháp phòng ngừa.

Hàn điểm: nếu độ bền không đủ, có thể tạo các gờ và gia cố vùng hàn.

Hàn CO2: năng suất cao, tiêu thụ năng lượng thấp, chi phí thấp, khả năng chống gỉ tốt.

Hàn hồ quang argon: độ sâu nóng chảy nông, tốc độ hàn chậm, hiệu suất thấp, chi phí sản xuất cao, có khuyết tật tạp chất vonfram, nhưng có ưu điểm là chất lượng mối hàn tốt và có thể hàn các kim loại màu như nhôm, đồng, magie, v.v.

⑥ Nguyên nhân gây biến dạng khi hàn: chuẩn bị trước khi hàn chưa đầy đủ, cần thêm các dụng cụ gá lắp. Cải thiện quy trình đối với các dụng cụ gá hàn kém chất lượng. Trình tự hàn không tốt.

⑦ Phương pháp hiệu chỉnh biến dạng hàn: Phương pháp hiệu chỉnh bằng ngọn lửa. Phương pháp rung. Phương pháp đóng búa. Phương pháp lão hóa nhân tạo.

các ứng dụng khác

Các bước gia công chi tiết trong xưởng gia công kim loại tấm bao gồm: kiểm tra sơ bộ sản phẩm, sản xuất thử nghiệm và sản xuất hàng loạt. Trong bước sản xuất thử nghiệm, cần liên lạc kịp thời với khách hàng, và sau khi nhận được đánh giá về quá trình gia công tương ứng, sản phẩm mới được đưa vào sản xuất hàng loạt.

Công nghệ khoan laser là công nghệ laser thực tiễn sớm nhất trong công nghệ gia công vật liệu bằng laser. Trong xưởng gia công kim loại tấm, khoan laser thường sử dụng laser xung, có mật độ năng lượng cao hơn và thời gian ngắn hơn. Nó có thể gia công các lỗ nhỏ đến 1μm. Đặc biệt thích hợp để gia công các lỗ nhỏ có góc nhất định và trên vật liệu mỏng, và cũng thích hợp để gia công các lỗ sâu, có độ bền và độ cứng cao, cũng như các lỗ siêu nhỏ trên các bộ phận của vật liệu giòn và mềm hơn.

Công nghệ laser có thể thực hiện khoan các bộ phận buồng đốt của tuabin khí, hiệu quả khoan có thể thực hiện theo ba chiều, với số lượng lỗ khoan lên đến hàng nghìn. Các vật liệu có thể khoan bao gồm thép không gỉ, hợp kim niken-crom-sắt và hợp kim gốc HASTELLOY. Công nghệ khoan laser không bị ảnh hưởng bởi tính chất cơ học của vật liệu, và dễ dàng tự động hóa hơn.

Với sự phát triển của công nghệ khoan laser, máy cắt laser đã được tự động hóa hoàn toàn. Ứng dụng trong ngành công nghiệp gia công kim loại tấm đã thay đổi phương pháp gia công của công nghệ kim loại tấm truyền thống,實現 vận hành không người lái, nâng cao đáng kể hiệu quả sản xuất và thực hiện toàn bộ quy trình tự động. Điều này đã thúc đẩy sự phát triển của nền kinh tế gia công kim loại tấm, nâng cao hiệu quả đột dập lên một tầm cao mới và hiệu quả gia công vượt trội.