Bước tới nội dung

Chế tác nguội

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia
(Đổi hướng từ Gò)
Các sản phẩm chế tác nguội ở châu Phi

Chế tác nguội (Cold working) hay tạo hình nguội (Cold forming) hay Gia công nguội hay gọi dân dã là gò là bất kỳ quy trình gia công kim loại nào trong đó kim loại được tạo hình dưới nhiệt độ kết tinh lại của nó, thông thường là ở nhiệt độ môi trường bằng hoặc gần bằng nhiệt độ phòng. Các quy trình này mang tính chất tương phản hoàn toàn với các kỹ thuật gia công nóng (hot working) như cán nóng, rèn, hàn.[1]:p.375 Các thuật ngữ tương tự hoặc đồng dạng cũng được vận dụng bên trong ngành chế tạo thủy tinh cho các quy trình tương đương; đơn cử như thủy tinh mài (cut glass) được tạo ra bằng phương thức "chế tác nguội", thực hiện việc cắt hoặc mài một vật thể đã được tạo hình trước đó. Các kỹ thuật tạo hình nguội thông thường được phân loại thành bốn nhóm chủ đạo bao gồm: ép nén (gò), uốn cong, kéo vuốt và cắt gọt. Chúng nhìn chung đều sở hữu ưu điểm là dễ dàng triển khai thực hiện hơn so với các kỹ thuật gia công nóng. Không giống như gia công nóng, chế tác nguội khiến cho các hạt tinh thể và các tạp chất bị biến dạng méo mó men theo dòng chảy dịch chuyển của kim loại; điều này hoàn toàn có thể gây ra hiện tượng biến dạng bề mặt và các đặc tính vật liệu bị dị hướng (anisotropic). Hiện tượng biến cứng do biến dạng làm cho kim loại trở nên cứng hơn, bền hơn và mạnh hơn, nhưng lại làm sụt giảm độ uốn dẻo, và hoàn toàn có thể gây ra các vết nứt vỡ trên phôi gia công.[1]:p.378 Các ứng dụng khả dĩ của phương thức tạo hình nguội là vô cùng đa dạng phong phú, bao gồm các tấm phẳng khổ lớn, các phom phác thảo gấp nếp phức tạp, các ống kim loại, đầu và ren của đinh vít, các mối liên kết bằng đinh tán, cùng nhiều ứng dụng khác.

Quy trình

Dưới đây là danh mục phân loại các quy trình tạo hình nguội hình thành trên thực tế:[1]:p.408

Ưu điểm

Các ưu điểm của khâu chế tác nguội so với gia công nóng bao gồm:[1]:p.375

  • Không đòi hỏi công đoạn gia nhiệt
  • Chất lượng bề mặt hoàn thiện tốt hơn
  • Khả năng kiểm soát dung sai kích thước vượt trội
  • Mức độ tái lập và tính hoán đổi linh kiện xuất sắc hơn
  • Các đặc tính định hướng hoàn toàn có thể được truyền vào bên trong kim loại
  • Các vấn đề về nhiễm bẩn nguyên vật liệu được giảm thiểu tối đa

Phụ thuộc vào đặc thù vật liệu và mức độ biến dạng, sự gia tăng độ bền vững nhờ hiện tượng biến cứng do biến dạng hoàn toàn có thể mang lại hiệu quả ngang bằng với công tác nhiệt luyện. Do đó, trong một số kịch bản, việc chế tác nguội một loại kim loại có giá thành rẻ hơn và độ bền thấp hơn đôi khi lại mang tính kinh tế hơn rất nhiều so với việc gia công nóng một loại kim loại đắt tiền có khả năng nhiệt luyện, đặc biệt là khi công việc đòi hỏi khắt khe cả về độ chính xác lẫn bề mặt hoàn thiện mịn đẹp. Quy trình chế tác nguội đồng thời cũng giúp cắt giảm khối lượng phế liệu thải ra so với khâu gia công cơ khí cắt gọt truyền thống, hoặc thậm chí triệt tiêu hoàn toàn phế liệu khi vận dụng các phương pháp chế tạo hình dạng gần hoàn chỉnh (near-net-shape).[1]:p.375 Việc tiết kiệm nguyên vật liệu này càng trở nên mang ý nghĩa chiến lược đối với các khối lượng sản xuất lớn, và càng lớn hơn nữa khi vận dụng các vật liệu đắt đỏ, chẳng hạn như đồng, niken, vàng, tantali và palađi.[2] Khoản thặng dư tiết kiệm được từ nguyên liệu thô nhờ hệ quả của tạo hình nguội rất lớn, tương tự như việc tiết kiệm thời gian gia công cơ khí trên xưởng. Chu kỳ thời gian sản xuất khi chế tác nguội là rất ngắn. Trên các hệ thống máy móc nhiều trạm phối hợp, chu kỳ thời gian sản xuất thậm chí còn thấp hơn nữa. Điều này mang lại lợi thế cạnh tranh khổng lồ cho các loạt sản xuất hàng loạt quy mô lớn.

Nhược điểm

Một số nhược điểm và bài toán kỹ thuật của khâu chế tác nguội là:[1]:p.375

  • Kim loại trở nên cứng hơn, đòi hỏi các lực tác động lớn hơn, các hệ thống dụng cụ và khuôn dập cứng hơn, cùng hệ thống thiết bị nặng hơn
  • Kim loại bị sụt giảm tính dẻo và tính dễ uốn, giới hạn khối lượng biến dạng có thể đạt được trên thực tế
  • Bề mặt kim loại bắt buộc phải được làm sạch bóng và không được bám vảy oxit
  • Hoàn toàn có thể để lại hiện tượng Dị hướng không mong muốn trên phôi thành phẩm cuối cùng
  • Hoàn toàn có thể để lại các Ứng suất dư không mong muốn trên phôi thành phẩm cuối cùng

Nhu cầu về hệ thống thiết bị nặng hơn và các dụng cụ cứng hơn có khả năng biến phương thức chế tác nguội chỉ thực sự phù hợp và xứng đáng cho các hoạt động sản xuất khối lượng lớn vĩ mô.[1]:p.375 Sự mất đi tính dẻo do hiện tượng biến cứng do biến dạng hoàn toàn có thể áp đặt nhu cầu bắt buộc phải thực hiện các công đoạn ủ trung gian (annealings), và một công đoạn ủ cuối cùng nhằm mục đích giải phóng các ứng suất dư và truyền các đặc tính mong muốn cho vật thể được chế tạo. Những công đoạn bổ sung thặng dư này hoàn toàn có thể triệt tiêu đi một vài lợi thế kinh tế của tạo hình nguội so với tạo hình nóng.[1]:p.378

Các mặt hàng được chế tác nguội thường phải gánh chịu một hiện tượng kỹ thuật được biết đến với tên gọi là độ đàn hồi ngược (springback), hay độ bật ngược đàn hồi. Sau khi lực biến dạng được loại bỏ ra khỏi phôi gia công, phôi sẽ có xu hướng bật ngược nhẹ lại phom cũ. Khối lượng vật liệu bật ngược lại sẽ tương đương với mức biến dạng đàn hồi giới hạn chảy (mức biến dạng tại điểm giới hạn chảy) của chính vật liệu đó.[1]:p.376 Trong các trường hợp phức tạp hơn, độ đàn hồi ngược hoàn toàn có thể được ước tính chính xác bằng cách vận dụng phân tích đàn dẻo phần tử hữu hạn và các dự đoán của mạng thần kinh nhân tạo, theo ngữ nghĩa của một mô hình thứ tự rút gọn dựa trên Trí tuệ nhân tạo (ROM-AI).[3] Các biện pháp phòng ngừa đặc biệt hoàn toàn có thể là yêu cầu bắt buộc để duy trì hình phom tổng thể của phôi gia công trong suốt tiến trình chế tác nguội, chẳng hạn như phương pháp phun bi tạo ứng suất trước và ép đùn kênh góc bằng nhau.

Tại Việt Nam, tiến trình nghiên cứu, ứng dụng và hoàn thiện các kỹ nghệ chế tác nguội hay tạo hình nguội đóng vai trò là một trong những mạch máu kỹ thuật cốt lõi của ngành gia công cơ khí chính xác, công nghiệp hỗ trợ và luyện kim vĩ mô cũng như việc đổi mới công nghệ, nâng cao năng lực chế tạo và nội địa hóa cơ khí, trong đó bao gồm cả các công nghệ tạo hình nguội tiên tiến, làm chủ các kỹ nghệ chế tạo phôi chính xác, đột dập tấm, kéo vuốt định hình và sản xuất linh kiện phụ tùng có tính hoán đổi cao, tạo bệ phóng cho nền công nghiệp nặng. Sự phát triển của nền kinh tế và yêu cầu tham gia vào chuỗi cung ứng toàn cầu sau đó đã thúc đẩy các xưởng cơ khí và nhà máy cơ khí chế tạo tại Việt Nam quan tâm đến các kỹ thuật chế tác nguội tinh vi như cán ren, ép đùn nguội, dập vuốt sâu tấm kim loại phục vụ công nghiệp ô tô, điện tử và chế tạo máy đã dần thay thế các phương thức gia công cắt gọt tiêu tốn nhiều nguyên vật liệu.

Chú thích

  1. ^ a b c d e f g h i Degarmo, E. Paul; Black, J T.; Kohser, Ronald A. (2003). Materials and Processes in Manufacturing (ấn bản thứ 9). Wiley. ISBN 0-471-65653-4..
  2. ^ Deringer-Ney, "Cold Forming and Cold Heading Advantages", April 29, 2014
  3. ^ Spathopoulos SC, Stavroulakis GE. Springback Prediction in Sheet Metal Forming, Based on Finite Element Analysis and Artificial Neural Network Approach. Applied Mechanics. 2020; 1(2):97-110. https://doi.org/10.3390/applmech1020007
Lấy từ “https://wikibeta.org/index.php?title=Chế_tác_nguội&oldid=7955311”