Công nghệ uốn kim loại tấm liền mạch
Công nghệ gia công kim loại tấm không ngừng được cải tiến, đặc biệt là trong một số ứng dụng như uốn thép không gỉ chính xác, uốn chi tiết trang trí bằng thép không gỉ, uốn hợp kim nhôm, uốn chi tiết máy bay, uốn tấm đồng, v.v., điều này đặt ra yêu cầu cao hơn đối với chất lượng bề mặt của chi tiết thành phẩm. Quy trình uốn truyền thống dễ gây tổn hại đến bề mặt của chi tiết. Bề mặt tiếp xúc với khuôn sẽ tạo thành vết lõm hoặc xước rõ rệt, ảnh hưởng đến tính thẩm mỹ của sản phẩm cuối cùng và làm giảm đánh giá giá trị của người dùng đối với sản phẩm.
1. Nguyên nhân gây ra vết lõm khi uốn
Lấy ví dụ về việc uốn cong của một chi tiết hình chữ V. Uốn kim loại tấm là quá trình định hình trong đó tấm kim loại trước tiên trải qua biến dạng đàn hồi và sau đó chuyển sang biến dạng dẻo dưới áp lực của đấm hoặc khuôn máy uốn. Ở giai đoạn đầu của uốn dẻo, tấm kim loại bị uốn tự do. Khi đấm hoặc khuôn ép vào tấm, tấm và bề mặt trong của rãnh hình chữ V của khuôn dần dần khép lại với nhau, bán kính cong và cánh tay lực uốn cũng dần dần giảm xuống. Tiếp tục tăng áp lực cho đến khi hành trình kết thúc, lúc này khuôn và tấm kim loại sẽ tiếp xúc hoàn toàn tại ba điểm, và một góc uốn hình chữ V được hoàn thành.
Trong quá trình uốn, tấm kim loại sẽ bị ép bởi khuôn uốn và tạo ra biến dạng đàn hồi, và điểm tiếp xúc giữa tấm và khuôn sẽ trượt khi quá trình uốn tiếp tục. Trong quá trình uốn, tấm sẽ trải qua hai giai đoạn rõ ràng: biến dạng đàn hồi và biến dạng dẻo. Ngoài ra, trong quá trình uốn cũng có một giai đoạn giữ áp lực (điểm tiếp xúc ba bên giữa khuôn và tấm), vì vậy sau khi quá trình uốn hoàn thành sẽ hình thành ba đường lõm. Những đường lõm này thường do sự nén và ma sát giữa tấm và vai của rãnh V của khuôn, nên chúng được gọi là các vết lõm vai. Các nguyên nhân chính dẫn đến việc hình thành vết lõm vai có thể được phân loại đơn giản thành các nhóm sau.
a. Phương pháp uốn
Vì đã đề cập trước đó rằng việc tạo lõm trên vai liên quan đến sự tiếp xúc giữa tấm và phần vai của rãnh V trên khuôn, các khe hở khác nhau giữa đấm và khuôn trong quá trình uốn ảnh hưởng đến ứng suất nén trên tấm, và xác suất cũng như mức độ lõm sẽ khác nhau. Trong điều kiện rãnh V giống nhau, góc uốn càng lớn của chi tiết uốn, biến dạng kéo dài của tấm kim loại càng lớn, và khoảng cách ma sát của tấm kim loại trên vai của rãnh V càng dài; hơn nữa, góc uốn càng lớn, thời gian mà đấm tác động áp lực lên tấm càng lâu, và hiện tượng lõm do hai yếu tố này gây ra càng rõ ràng.
b. Cấu trúc của rãnh V khuôn
Khi uốn các tấm kim loại có độ dày khác nhau, chiều rộng rãnh V được chọn cũng sẽ khác nhau. Trong điều kiện đầu dập giống nhau, kích thước rãnh V của khuôn càng lớn thì kích thước chiều rộng lõm cũng càng lớn. Tương ứng với đó, ma sát giữa tấm kim loại và vai rãnh V của khuôn nhỏ hơn, và độ sâu của vết lõm tự nhiên giảm xuống. Ngược lại, tấm càng mỏng, rãnh V càng hẹp, và vết lõm càng rõ rệt.
Nói đến ma sát, một yếu tố khác liên quan đến ma sát mà chúng ta cần xem xét là hệ số ma sát. Góc R của vai rãnh V khuôn ép khác nhau, và ma sát gây ra cho tấm kim loại trong quá trình uốn cũng khác nhau. Mặt khác, từ góc độ áp lực do rãnh V khuôn ép tác động lên tấm kim loại, góc R lớn hơn của rãnh V khuôn ép thì áp lực giữa tấm kim loại và vai rãnh V càng nhỏ, vết lõm càng nhẹ, và ngược lại.
c. Mức độ bôi trơn của rãnh V khuôn ép
Như đã đề cập trước đó, bề mặt của rãnh V trên khuôn sẽ tiếp xúc với tấm kim loại và tạo ra ma sát. Khi khuôn mòn, phần tiếp xúc giữa rãnh V và tấm kim loại sẽ trở nên thô hơn và hệ số ma sát sẽ tăng lên. Khi tấm kim loại trượt trên bề mặt của rãnh V, sự tiếp xúc giữa rãnh V và tấm kim loại thực chất là sự tiếp xúc điểm giữa vô số điểm lồi thô và bề mặt tấm, do đó áp lực trên bề mặt tấm sẽ tăng lên tương ứng, và dấu lõm sẽ rõ ràng hơn.
Mặt khác, nếu rãnh V không được lau sạch trước khi chi tiết được uốn, các mảnh vụn còn lại trong rãnh V thường sẽ gây ra những vết lõm rõ rệt trên tấm kim loại. Tình trạng này thường xảy ra khi thiết bị uốn các chi tiết như tấm kẽm, tấm thép carbon và các loại vật liệu khác.
2. Ứng dụng của Công nghệ Uốn Không Dấu
Vì chúng ta biết rằng nguyên nhân chính của dấu vết uốn cong là ma sát giữa tấm kim loại và vai rãnh V của khuôn, chúng ta có thể bắt đầu từ cách suy nghĩ định hướng nguyên nhân và sử dụng công nghệ quy trình để giảm ma sát giữa tấm kim loại và vai rãnh V của khuôn. Theo công thức ma sát f=μ·N, các yếu tố ảnh hưởng đến ma sát là hệ số ma sát μ và áp lực N, và cả hai đều tỷ lệ thuận với ma sát. Tương ứng, các kế hoạch quy trình sau đây có thể được xây dựng.
a. Sử dụng vật liệu không kim loại cho vai rãnh V của khuôn
Phương pháp truyền thống chỉ đơn giản là tăng góc R của vai rãnh chữ V của khuôn không thực sự hiệu quả trong việc cải thiện vết lõm khi uốn. Từ góc độ giảm áp lực trong cặp ma sát, có thể xem xét thay đổi vai rãnh chữ V thành một vật liệu phi kim loại mềm hơn tấm kim loại, chẳng hạn như nylon, elastomer PU, v.v., đồng thời đảm bảo hiệu ứng nén cần thiết ban đầu. Xét đến rằng các vật liệu này dễ mòn và cần được thay thế định kỳ, hiện tại có một số cấu trúc rãnh chữ V sử dụng các vật liệu này, như hình minh họa.
b. Thay đổi vai rãnh chữ V của khuôn thành cấu trúc bi và con lăn
Cũng dựa trên nguyên tắc giảm hệ số ma sát của cặp ma sát giữa tấm và rãnh V của khuôn, cặp ma sát trượt giữa tấm và vai rãnh V của khuôn có thể được chuyển đổi thành cặp ma sát lăn, từ đó giảm đáng kể lực ma sát trên tấm và hiệu quả tránh được sự xuất hiện của các vết lõm khi uốn. Hiện nay, quy trình này đã được áp dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp mold, và khuôn uốn không bóng là một ví dụ điển hình ứng dụng.
Để tránh ma sát cứng giữa con lăn và rãnh chữ V của khuôn uốn liền mạch có bi, đồng thời cũng để làm cho con lăn dễ dàng quay và bôi trơn hơn, các quả bi được thêm vào, từ đó đạt được hiệu quả giảm áp lực và hệ số ma sát cùng lúc. Do đó, các chi tiết được gia công bằng khuôn uốn liền mạch có bi có thể cơ bản đạt được không có vết lõm nhìn thấy được, nhưng hiệu quả uốn liền mạch trên các tấm mềm như nhôm và đồng không tốt. Từ góc độ kinh tế, vì cấu trúc của khuôn uốn liền mạch có bi phức tạp hơn so với các cấu trúc khuôn được đề cập ở trên, chi phí gia công cao và việc bảo trì khó khăn, đây cũng là một yếu tố mà các nhà quản lý doanh nghiệp cần cân nhắc khi lựa chọn.
c. Vai rãnh chữ V của khuôn được thay đổi thành cấu trúc lật
Trong ngành công nghiệp có một loại khuôn khác sử dụng nguyên lý xoay trục để đạt được uốn cong chi tiết bằng cách lật vai của khuôn. Khuôn này thay đổi cấu trúc rãnh chữ V truyền thống của khuôn cố định và thiết lập các mặt nghiêng hai bên của rãnh chữ V thành cơ chế lật. Khi đế dập ép tấm kim loại, cơ chế lật hai bên của khuôn sẽ lật vào trong từ đỉnh của đế dập nhờ áp lực của đế dập, khiến tấm kim loại bị uốn và tạo hình. Trong điều kiện làm việc này, tấm kim loại và khuôn không tạo ra ma sát trượt cục bộ rõ ràng, mà gần với mặt phẳng lật và gần với đỉnh của đế dập để tránh dấu lõm trên chi tiết. Cấu trúc của khuôn này phức tạp hơn các cấu trúc trước đây, có chứa lò xo căng và cấu trúc tấm lật, và chi phí bảo trì và gia công cao hơn.
d. Rãnh chữ V của khuôn bị cô lập khỏi tấm kim loại
Các phương pháp được đề cập ở trên đều nhằm đạt được việc uốn liền mạch bằng cách thay đổi khuôn uốn. Đối với các nhà quản lý doanh nghiệp, không nên phát triển và mua một bộ khuôn mới để đạt được việc uốn liền mạch cho từng bộ phận. Từ góc độ tiếp xúc ma sát, chỉ cần khuôn và tấm kim loại bị tách rời, ma sát sẽ không tồn tại. Do đó, mà không cần thay đổi khuôn uốn, có thể đạt được việc uốn liền mạch bằng cách sử dụng một lớp phim mềm để ngăn chặn tiếp xúc giữa rãnh V của khuôn và tấm kim loại. Lớp phim mềm này còn được gọi là phim ép uốn liền mạch, và các vật liệu thường dùng là cao su, PVC (polyvinyl clorua), PE (polyetylen), PU (polyurethane), v.v. Ưu điểm của cao su và PVC là chi phí nguyên liệu thấp, nhược điểm là chúng không chịu được áp lực, hiệu suất bảo vệ kém và tuổi thọ ngắn; PE và PU là những vật liệu kỹ thuật tuyệt vời, và phim ép uốn liền mạch được sản xuất từ các vật liệu này có khả năng chống xé tốt, vì vậy nó có tuổi thọ dài và hiệu suất bảo vệ tốt.
Tấm phim bảo vệ uốn cong chủ yếu đóng vai trò đệm giữa chi tiết công việc và phần vai của khuôn,抵tiêu áp lực giữa khuôn và tấm kim loại, từ đó ngăn chặn chi tiết không bị lõm khi uốn. Khi sử dụng, chỉ cần đặt tấm phim uốn lên khuôn, có ưu điểm là chi phí thấp và dễ sử dụng. Độ dày của phim dập uốn không lõm hiện nay trên thị trường thường là 0,5mm, và kích thước có thể được tùy chỉnh theo nhu cầu. Phim dập uốn không lõm thông thường có thể đạt tuổi thọ khoảng 200 lần uốn dưới áp lực 2 tấn, có khả năng chống mài mòn mạnh, độ chống xé cao, hiệu suất uốn tuyệt vời, cường độ kéo cao và độ giãn dài khi đứt, cũng như khả năng kháng dầu bôi trơn và các dung môi hidrocarbon no.
Cuộc cạnh tranh trên thị trường trong ngành gia công kim loại tấm rất khốc liệt. Nếu các công ty muốn đứng vững trên thị trường, họ cần phải liên tục cải thiện công nghệ gia công của mình. Không chỉ cần đạt được chức năng của sản phẩm, mà còn phải xem xét đến khả năng gia công và tính thẩm mỹ của sản phẩm, cũng như hiệu quả kinh tế của quá trình gia công. Bằng cách áp dụng các phương pháp gia công hiệu quả và tiết kiệm hơn, sản phẩm có thể được gia công dễ dàng hơn, tiết kiệm chi phí hơn và đẹp hơn.
