Tổng quan quá trình đùn ép nhôm

qu¸ tr×nh ®ïn Ðp nh«m.

Nguyªn t¾c c¬ b¶n cña ®ïn Ðp nh«m hoµn toµn ®¬n gi¶n: mét thái h×nh trô ®· qua xö lý gia nhiÖt tríc ®- îc ®Æt trong m¸y ®ïn Ðp thuû lùc vµ ®îc Ðp ë ¸p suÊt cao qua mét khu«n Ðp b»ng thÐp ®Ó mµ khi thái ®ïn ra khái m¸y Ðp sÏ cã h×nh d¹ng theo ý muèn. B¶n vÏ biÓu ®å cña mét chu tr×nh s¶n xuÊt ®îc chØ ra ë h×nh 1.: träng t©m cña chu tr×nh lµ khu«n . KiÓu khu«n ®¬n gi¶n nhÊt lµ lo¹i khu«n thÐp ®îc qua xö lý nãng, cã mét lç, ®îc gia c«ng c¬ khÝ ®Æc biÖt, cã h×nh d¹ng theo thiÕt kÕ. Cïng víi c¸c phô kiÖn kh¸c, khu«n ®îc gi÷ trong mét tr- ît khu«n - mét bé phËn cña m¸y Ðp. G¾n chÆt víi trît khu«n lµ mét container (buång Ðp). Trong buång Ðp lµ mét Billet ®îc chÌn vµo sau khi nã ®· ®îc nung nãng ë nhiÖt ®é kho¶ng 5000C. Buång Ðp còng ®îc gia nhiÖt b»ng mét dông cô chèng ®iÖn tèt, nh»m ®¶m b¶o Billet lu«n ®- îc gi÷ ë nhiÖt ®é ®ång nhÊt. Ram (pitt«ng) sÏ t¹o ¸p lùc lªn Billet vµ ®Çu cña Ram (dummy block: chµy Ðp) ph¶i ®îc thay ®Þnh kú, bëi v× chøc n¨ng cña nã lµ hÊp thô mµi mßn do sù tiÕp xóc víi kim lo¹i nãng g©y ra. ¸p lùc ®îc thùc hiÖn bëi Main piston (pit«ng chÝnh) vËn hµnh b»ng dÇu thuû lùc. DÇu thñy lùc sinh ra díi ¸p lùc cña b¬m dÇu. ¸p lùc nµy sÏ lµm thanh nh«m ®îc Ðp qua lç trong khu«n, t¹o thµnh thanh cã h×nh d¹ng gièng víi h×nh cña lç trong khu«n. Chu tr×nh ph¶i dõng tríc khi mòi Ram ch¹m khu«n. Container quay trë l¹i xilanh nh¶ khu«n cßn gi÷ phÇn cßn l¹i cña Billet; Ram còng sÏ lïi l¹i vµ mÈu Billet sÏ bÞ t¸ch ra khái khu«n bëi mét lìi c¾t tõ trªn. C«ng suÊt lín nhÊt mµ pit«ng chÝnh thùc hiÖn ®îc gäi lµ c«ng

1

suÊt Ðp. C«ng suÊt Ðp ®îc ®o b»ng tÊn. C¸c m¸y Ðp c«ng nghiÖp cã c«ng suÊt tõ 500 ®Õn 20.000 tÊn, nhng hÇu hÕt n»m trong kho¶ng 1.200 - 3.500 tÊn. I. C¸c kiÓu m¸y Ðp VÒ øng dông thùc tÕ, c¸c kiÓu c¬ b¶n cña m¸y ®ïn Ðp ®îc chØ ra. A. M¸y ®ïn Ðp trùc tiÕp lo¹i ®¬n gi¶n §©y lµ kü thuËt c¬ b¶n.

B. M¸y ®ïn Ðp trùc tiÕp cã lâi rçng

KiÓu nµy ®îc sö dông ®Ó ®ïn Ðp c¸c thanh rçng v× nã kh«ng thÓ sö dông c¸c khu«n truyÒn thèng. C¸c bíc c¬ b¶n cña m¸y Ðp nµy ®îc thùc hiÖn nh sau:

(cid:0)

(cid:0)

(cid:0)

Pit«ng vµ thiÕt bÞ rçng cïng tiÕn lªn cho ®Õn khi Ram ch¹m ®Õn Billet Lâi rçng trung t©m tiÕn trong khi Ram dõng l¹i, t¹o ®êng qua Billet vµ xuyªn qua nã (nhng thêng th× Billet ®îc khoan tríc) vµ dõng l¹i khi ®Çu cña nã ®· vµo lç khu«n. Lóc nµy thiÕt bÞ rçng dõng trong khi Ram tiÕn vµ Billet ®îc ®ïn qua kho¶ng h×nh khuyªn gi÷a khu«n vµ lâi rçng.

C. M¸y ®ïn Ðp gi¸n tiÕp hoÆc m¸y Ðp ngîc (b¶n vÏ C, h×nh 2)

2

Trong qu¸ tr×nh ®ïn Ðp gi¸n tiÕp, lùc m¸y Ðp t¹o ra mét ¸p lùc rÊt cao trong buång Ðp. lùc Ðp nµy lµm bÒ mÆt cña billet dÝnh chÆt vµo thµnh buång Ðp. Khi Billet tiÕn vµo buång Ðp, c¸c tÇng bªn trong buèng Ðp di chuyÓn dÔ dµng h¬n c¸c tÇng gÇn bÌ mÆt. §iÒu nµy do ph¶n øng ma s¸t ®¸ng kÓ t¹o ra.C¸c ph¶n øng nµy cã thÓ hÊp thô h¬n 20% lùc Ðp khi vËn hµnh trªn c¸c hîp kim cøng. §iÒu nµy lµm h¹n chÕ kh¶ n¨ng ®ïn Ðp, ®Æc biÖt víi c¸c thanh máng. §èi víi lo¹i m¸y Ðp ngîc, buång Ðp ®îc lµm ®Ó di chuyÓn cïng tèc ®é vµ cïng híng víi Ram , ®Ó mµ kh«ng cã sù di chuyÓn t¬ng øng gi÷a Billet vµ buång Ðp , kh«ng cã c¸c ph¶n øng ma s¸t vµ toµn bé lùc Ðp sÏ ®îc tËn dông ®Ó ®ïn Ðp Billet. V× cã cïng lùc Ðp, do ®ã, cã thÓ ®¹t ®îc tèc ®é Ðp cao h¬n: vÝ dô ®èi víi c¸c m¸y Ðp cã v¸ch máng h¬n. Mét thuËn lîi kh¸c ®èi víi lo¹i m¸y Ðp nghÞch nµy lµ víi hÖ thèng nµy th× cã thÓ tr¸nh ®îc ®iÓm lµm viÖc cøng vµ h¹n chÕ ®îc hiÖn tîng t¹o ra thí kÕt tinh ë phÝa cuèi khi sö dông hîp kim cøng, gi¶m sè c¸c thanh bÞ khuyÕt tËt. Tuy nhiªn, cïng víi c¸c thuËn lîi trªn th× kiÓu m¸y Ðp nµy còng cã nh÷ng bÊt lîi ®¸ng kÓ. Mét trong nh÷ng bÊt lîi chÝnh lµ, ®èi víi lo¹i m¸y Ðp trùc tiÕp, vá cña Billet cã chøa nhiÒu oxit vµ chÊt kÕt tña cßn n»m ë trªn v¸ch buång Ðp vµ ®îc Ram thu l¹i sÏ ®îc chuyÓn ®Õn khu th¶i. Qu¸ tr×nh nµy l¹i kh«ng x¶y ra víi m¸y Ðp nghÞch n¬i mµ vá Billet h×nh thµnh trùc tiÕp trªn bÒ mÆt cña thanh Ðp, gåm c¶ c¸c khuyÕt tËt bÒ mÆt.

3

Mét h¹n chÕ quan träng kh¸c cña m¸y Ðp nghÞch lµ c¸c s¶n phÈm ®îc ®ïn Ðp ph¶i ®i qua bªn trong trôc gi÷ khu«n vµ ®iÒu nµy lµm h¹n chÕ c¸c thanh ®¹t ®îc. II. Hîp kim ®óc Cã hµng tr¨m lo¹i nh«m hîp kim ®óc. Tuy nhiªn, ®a sè thanh ®ïn Ðp liªn quan ®Õn mét sè thµnh phÇn díi ®©y (B¶ng 1 vµ 2).

Nhãm Si Fe Cu Mn Mg Cr Zn Ga V Ti Nh«m kÝ hiÖu N i thµnh phÇn kh¸c

- - - - - 1050 A 0.2 5 0.4 0 0.0 5 0.0 5 0.0 5 0.0 5 0.0 5 T¹p chÊt Mçi Tæn g TP 0.0 3 0.0 3 99.5 0 1000 1350 - - 0.1 0 0.4 0 0.0 5 0.0 1 0.0 1 0.0 5 0.0 3 0.05B 0.02V +Ti

Tæng

0.15

T¹p chÊt Nhãm Si Fe Cu Mn Mg Cr Zn Ga Ti V kÝ hiÖu N i thµnh phÇn kh¸c Mçi TP

0.15

2014 0.7 0.10 - - 0.05 - - 0.2 5 0.1 5 0.0 4- 1.2 0.2 - 0.8 2000

0.15

0.7 - - 0.05 - - 2017 A 0.0 4-1 0.1 0 0.4- 1.0 0.2 5 0.25Z r+Ti 0.0 5- 1.2 0.2 - 0.8

0.15

3003 0.6 0.7 - - 0.1 - - 0.05 - - - 1- 1.5 3.9 - 5.0 3.5 - 4.5 0.0 5- 0.2

0.15

5052 0.4 0.1 0.1 0.1 - - 0.2 0.05 - - 0.2 5 3000

0.15

5154 0.4 0.1 0.1 0.2 - - 0.2 0.05 - - 0.2 5

5454 0.4 0.1 - - 0.05 - - 0.2 5 0.5 -1 2.2 - 2.8 3.1 - 3.9 2.4 -3 0.15 - 0.35 0.15 - 0.35 0.05 -0.2 0.2 5 0.1 5

4

Hîp kim Al-MgSi: C¸c hîp kim cã seri Al- Mg-Si chøng

minh c¸c ®Æc tÝnh kinh tÕ vµ kÜ thuËt nhÊt ®èi víi lo¹i kiÓu øng dông nµy, cho thÊy kh¶ n¨ng lµm viÖc vµ tèc ®é Ðp cao, sù ®¬n gi¶n cña xö lý nhiÖt, tÝnh dÉn ®iÖn tèt, c¸c ®Æc tÝnh c¬ khÝ hoµn h¶o, kh¶ n¨ng da ra c¸c thµnh phÈm cã bÒ mÆt tèt, ®é chÞu mµi mßn cao vµ tÝnh dÔ hµn.

¦íc tÝnh r»ng vµi triÖu tÊn hîp kim lo¹i nµy ®îc ®ïn Ðp hµng n¨m, ®«i khi cã h×nh d¸ng phøc t¹p, ®îc sö dông cho cöa vµ khung cöa, trang trÝ xe h¬i, cÊu tróc nhµ cao tÇng, thanh dÉn ®iÖn, m¸y trao ®æi nhiÖt, v.v.... Nh÷ng hîp kim nh«m ®¹i diÖn nhÊt vµ næi tiÕng nhÊt trong seri nµy, bao gåm mét sè thµnh phÇn tiªu chuÈn ho¸ ë mét sè quèc gia ®îc chi tiÕt ë h×nh díi.

(cid:0)

6060 vµ 6063: næi tiÕng díi c¸i tªn Al-Mg-Si 0.5. Nh÷ng hîp kim nµy lµ nh÷ng vËt liÖu cã kh¶ n¨ng ®ïn Ðp tèt nhÊt vµ chóng ®îc ®ïn Ðp ë tèc ®é rÊt cao (h×nh 3). Chóng chÞu mßn trong ®iÒu kiÖn m¹nh vµ cã thÓ dïng cho viÖc ®¸nh bãng bÒ mÆt, anod vµ s¬n.

Cã nh÷ng thµnh phÈm dïng cho trang trÝ, vÝ dô nh trang trÝ « t«, hay sö dông lo¹i 6463 hoÆc 6763. C¸c lo¹i nµy cã nh«m nguyªn chÊt ®¹t treen 99.8% vµ hµm lîng Fe cùc thÊp.

(cid:0)

(cid:0)

Al-Mg-Si 0.7 (6005): Hîp kim nµy , víi c¸c biÕn thÓ 6005 A, 6105 v.v...lµ mét trong nh÷ng c«ng thøc phæ biÕn nhÊt trong sè c¸c hîp kim Al-Mg-Si cã ®é m¹nh c¬ khÝ trung b×nh. Møc ®é cao h¬n cña hîp kim khi ®îc so s¸nh víi 6060 cho thÊy cã sù gia t¨ng cêng ®é c¬ khÝ mµ cho phÐp nã ®îc sö dông cho c¸c môc ®Ých x©y dùng vµ b¸n x©y dùng. ViÖc thuËn lîi khi lµm viÖc víi hîp kim nµy lµ mét nÒn t¶ng tèt ®èi víi sù ph¸t triÓn réng r·i h¬n c¸c øng dông. Al-Mg-Si-Cu (6061) vµ Al-Mg-Si-Mn (6082): C¸c hîp kim nµy cã c¸c ®Æc tÝnh c¬ khÝ rÊt tèt trong sè c¸c hîp

5

kim ®ang ®îc sö dông réng r·i d·y 6000, vµ ®Æc biÖt lµ 6082.

6061 ®a ra ®Æc tÝnh bÒn, dai rÊt tèt. §©y lµ mét nh©n tè cã tÝnh quan träng trong viÖc quyÕt ®Þnh chÝnh x¸c ®óng ®¾n nh÷ng hîp kim cho c¸c môc ®Ých x©y dùng. Hîp kim nµy còng ®îc a chuéng bëi v× tÝnh nh¹y ®èi víi kh¶ n¨ng t«i trong c¸c ho¹t ®éng hµn, cho thÊy ®Æc tÝnh c¬ khÝ cùc tèt trong vïng hµn chØ th«ng qua b»ng ho¸ giµ mµ kh«ng cÇn gi¶i ph¸p xö lý nhiÖt. Kh«ng cã sù kh¸c biÖt trong kh¶ n¨ng chÞu mßn vµ trong ®Æc tÝnh s¶n phÈm gi÷a hai hîp kim 6061 vµ 6068. Tãm l¹i, C¶ hai lo¹i hîp kim nµy ®Òu phï hîp cho luyÖn kim. C¸c hîp kim d·y 7000 Al-Zn-Mg víi cêng ®é trung b×nh. Trong vßng 30 n¨m qua ®· cã sù quan t©m ®¸ng kÓ ®Õn bé ba hîp kim Al-Zn-Mg (7020, 7005, 7003 vµ c¸c lo¹i t¬ng tù) mµ cã øng dông ®Æc biÖt trong thanh cuèn ®êng ray vµ c¸c kÕt cÊu hµn nãi chung. C¸c hîp kim ®îc xö lý nhiÖt nµy cho thÊy kh¶ n¨ng tù t«i cùc tèt vµ kh¶ n¨ng phôc håi c¸c ®Æc tÝnh c¬ khÝ trong vïng luyÖn kim bÞ thay ®æi do hµn mµ kh«ng cÇn xö lý nhiÖt toµn bé. C¸c hîp kim nµy cã cêng ®é c¬ khÝ tèt. VÒ khÝa c¹nh kü thuËt th× cã kh¶ n¨ng c¹nh tranh víi thÐp ë c¸c cÊu tróc hµn. Chóng cã ®é bÒn tèt. §iÒu nµy cã nghÜa r»ng chóng cã thÓ ®îc dïng cho c¸c thanh kh«ng phøc t¹p vµ khÐp kÝn. trong mét sè trêng hîp, nÕu kh«ng ®îc sö dông hîp lý, chóng cã thÓ bÞ trãc vµ ¨n mßn. C¸c hîp kim d·y 2000 Al-Cu vµ c¸c hîp kim d·y 7000 Al-Zn-Mg-Cu víi cêng ®é cao. Líp hîp kim nµy bao gåm c¸c hîp kim cña d·y Al-Cu (lo¹i 2014, 2024, 2017) vµ cña d·y Al-Zn-Mg-Cu (lo¹i 7075 vµ 7021). Nh÷ng hîp kim nµy lµ nh÷ng hîp kim yÕu, cã xö lý nhiÖt, cã ®é m¹nh c¬ khÝ cao nhÊt, víi gi¸ trÞ chÞu c¨ng cao b»ng 700 N/mm2 hoÆc h¬n thÕ. Kh¶ n¨ng lµm viÖc cña chóng h¹n chÕ, vÝ dô, chóng cã thÓ ®îc sö dông cho c¸c thanh ®ïn Ðp mÆt c¾t hë nÕu h×nh d¹ng kh«ng qu¸ phøc t¹p vµ c¸c thanh mÆt c¾t kÝn b»ng c¸ch sö dông mét lâi rçng. C¸c chÊt liÖu nµy hoÆc lµ kh«ng thÓ ®îc hµn hoÆc cã thÓ ®îc hµn nhng rÊt khã kh¨n. ThËm chÝ khi hµn ®îc th× còng cã thÓ g©y ra nh÷ng thay ®æi kÕt cÊu víi ®Æc tÝnh c¬ khÝ bÞ gi¶m m¹nh. BÊt lîi nµy lµm cho chóng Ýt ®îc lùa chän trong hµn. TÊt c¶ c¸c hîp kim nµy ph¶i ®îc b¶o vÖ chèng ¨n mßn. C¸c hîp kim cña d·y 2000 vµ 7000 thêng ®îc sö dông cho kÕt cÊu m¸y bay, vµ nãi chung, chóng ®îc sö

6

dông trong c¸c trêng hîp cã tØ lÖ cêng ®é/träng lîng lµ mét trong nh÷ng môc tiªu c¬ b¶n cña thiÕt kÕ. Hîp kim kh«ng xö lý nhiÖt d·y 3000 Al-Mn vµ c¸c hîp kim ®ïn Ðp d·y 5000 Al-Mg. Hîp kim Al-Mn d·y 3000 rÊt thÝch hîp cho nhµ m¸y ho¸ chÊt vµ c¸c èng trao ®æi nhiÖt, b¶n vÏ s©u vµ cho ®ïn Ðp va ®Ëp.Kh¶ n¨ng chÞu mµi mßn cao, tèt nh nh«m nguyªn chÊt. C¸c hîp kim nh«m tèt nhÊt mµ kh«ng thÓ bÞ lµm cøng b»ng xö lý nhiÖt lµ nh÷ng lo¹i thuéc seri 5000 Al- Mg. T¨ng lîng Mg (TØ lÖ cao nhÊt trong nh«m th¬ng m¹i lµ 5%) n©ng cao ®Æc tÝnh c¬ khÝ nhng l¹i gi¶m kh¶ n¨ng lµm viÖc, mµ thËm chÝ trong nh÷ng trêng hîp tèt nhÊt còng kh«ng bao giê cao. V× lÝ do nµy mµ c¸c thanh Ðp trong 5000 hîp kim lu«n cã nh÷ng h×nh d¹ng ®¬n gi¶n hoÆc chØ h¬i phøc t¹p mét chót. C¸c hîp kim Al-Mg chÞu mµi mßn cao. Nh÷ng sö dông c¬ b¶n ®èi víi 5000 hîp kim bao gåm c¸c øng dông trang trÝ , kiÕn tróc, c¸c biÓn chØ ®êng, tµu thuyÒn vµ b×nh ®«ng l¹nh.

III. C¸c ®Æc tÝnh kü thuËt vµ ®Æc tÝnh c¬ khÝ cña c¸c hîp kim ®îc chän cho ®ïn Ðp §Ó tæng kÕt bøc tranh c¸c chÊt liÖu nµy, b¶ng 3 vµ b¶ng 4, chØ ra c¸c ®Æc tÝnh kü thuËt vµ c¬ khÝ cña mét sè hîp kim ®îc dïng biÕn phæ nhÊt. Nh÷ng d÷ liÖu trong b¶ng ®Ò cËp ®Õn c¸c gi¸ trÞ chØ thÞ thêng ®îc øng dông cho nhiÒu lo¹i hîp kim kh¸c nhau. Nh÷ng con sè trong b¶ng ®îc ®a ra kh«ng ph¶i ®Ó ®inh nghÜa mµ lµ ®îc dïng ®Ó so s¸nh. 1. D©y chuyÒn ®ïn Ðp. (Xem ph¸c ho¹ h×nh 4) Tríc khi ®îc ®a vµo m¸y Ðp, c¸c billet ph¶i ®îc nung nhiÖt tríc trong mét lß hîp lý. Nãi chung ®é dµi cña billet ®· ®îc tiªu chuÈn ho¸. Vµ do ®ã, trong thùc tÕ kh«ng thÓ ®a ra ®é dµi chÝnh x¸c cña thanh theo yªu cÇu. §Ó kh¾c phôc khã kh¨n nµy, lß ph¶i ®îc thiÕt kÕ phï hîp víi toµn bé chiÒu dµi thanh billet, vµ chiÒu dµi thanh sau ®ã ®îc c¾t nãng theo yªu cÇu b»ng m¸y c¾t t¹i ®Çu ra cña lß, do ®ã cho phÐp chiÒu dµi billet ®îc n¹p vµo trong m¸y Ðp võa víi chiÒu dµi cña thanh ®ïn Ðp ®Æc biÖt ®îc chÕ t¹o. Kh«ng nh÷ng Billet mµ cßn c¶ khu«n còng ph¶i ®îc nung trong mét lß nung khu«n ®Æc biÖt tríc khi cho vµo m¸y. T¹i cöa ra cña m¸y, c¸c thanh profile ph¶i qua chu tr×nh “press-quenching (t«i-Ðp)” b»ng c¸ch qua níc,

7

sau ®ã chuyÓn lªn bµn dÉn ra, ®Ó tr¸nh bÞ xíc vµ mßn. Ph¬ng ph¸p thay thÕ lµ xö lý nhiÖt truyÒn thèng trong lß, theo ®ã lµ lµm m¸t nhanh trong níc hoÆc trong mét sè dông cô t«i kh¸c. Xö lý nhiÖt truyÒn thèng ch¾c ch¾n lµ an toµn nhÊt, vµ lµ ph¬ng ph¸p duy nhÊt phï hîp víi c¸c hîp kim nhÊt ®Þnh. Tuy nhiªn, mét bÊt lîi lµ nã cã thÓ g©y ra biÕn d¹ng ë c¸c thanh v¸ch máng. VÊn ®Ò cña t«i kh«ng ph¸t sinh víi ®¹i ®a sè c¸c thanh ®ïn Ðp, ®îc lµm tõ hîp kim 6060/6063 hoÆc c¸c hîp kim t¬ng tù. §èi víi c¸c s¶n phÈm nh thÕ nµy, lµm m¸t cÈn thËn b»ng qu¹t trªn m¸y Ðp ®ñ ®Ó ®¶m b¶o r»ng c¸c thanh Ðp cã thÓ ®îc lµm cøng b»ng ho¸ giµ. ThËm chÝ ®èi víi c¸c hîp kim mµ kh¸ nh¹y c¶m víi tØ lÖ t«i, nh 6082, 6061 vµ 6005 th× lµm m¸t ë m¸y Ðp còng ®ñ miÔn lµ ph¶i sö dông phun níc t¸n nhá. ChØ ®èi víi c¸c hîp kim c¬ b¶n cã chøa ®ång lµ 2000 vµ 7000 th× lu«n cÇn thiÕt ph¶i sö dông c¸c lß ®Æc biÖt ®Ó xö lý tríc khi t«i. Quay trë l¹i quy tr×nh vËn hµnh, trong ®ïn Ðp th× c¸c thanh profile sÏ ®îc kÐo b»ng mét m¸y kÐo cã lùc kÐo thÊp nhÊt lµ 0.25kg/mm2 cña thanh s¶n phÈm. chøc n¨ng cña m¸y kÐo lµ gi÷ c¸c thanh trong ®iÒu kiÖn hîp lý vµ lo¹i bá xo¾n, cong, vµ c¸c khuyÕt tËt kh¸c trong giíi h¹n nhÊt ®Þnh. M¸y kÐo cßn cã chøc n¨ng quan träng kh¸c lµ kÑp gi÷ c¸c thanh khi chóng lßi ra tõ khu«n. Mét m¸y ca nãng sÏ c¾t c¸c thanh ®ïn Ðp ë cuèi mçi billet. Sau khi c¾t xong, thanh Ðp ®îc chuyÓn ®Õn m¸y kÐo c¨ng th«ng qua mét lo¹t c¸c b¨ng ®ai ®îc lµm m¸t b»ng qu¹t phÝa díi. Trong thùc tÕ, rÊt quan träng r»ng c¸c thanh Ðp cÇn ®îc lµm m¸t khi ®a tíi m¸y kÐo c¨ng bëi v× nÕu kh«ng lµm nh vËy th× viÖc kÐo c¨ng sÏ t¹o ra trªn bÒ mÆt thanh c¸i gäi lµ “vá cam”. KÐo c¨ng cã môc ®Ých lo¹i bá biÕn d¹ng chÝnh trªn thanh vµ ®îc thùc hiÖn b»ng c¸ch ¸p dông lùc kÐo cÇn thiÕt ®Ó g©y ra ®é kÐo æn ®Þnh 2-3%. NÕu vît qu¸ tØ lÖ nµy, th× hiÖn tîng “vá cam” cã thÓ xuÊt hiÖn thËm chÝ ®èi víi c¶ c¸c thanh ®· qua lµm m¸t l¹nh. Tõ m¸y kÐo c¨ng, s¶n phÈm ®îc chuyÓn tíi bµn c¾t. T¹i ®©y, s¶n phÈm ®îc c¾t víi chiÒu dµi phï hîp bëi mét m¸y ca tù ®éng. Sau ®ã, chóng ®îc n¹p vµo giá ®Ó chuyÓn ®Õn lß ho¸ giµ. ViÖc vËn chuyÓn tõ mét bé phËn nµy ®Õn mét bé phËn kh¸c cña nhµ m¸y ®îc thùc hiÖn b»ng c¸c gi¸ di chuyÓn ®îc hoÆc b»ng c¸c ®ai, nhng nÕu sù x¾p xÕp kh«ng hîp lý th× c¸c s¶n phÈm cã thÓ bÞ h h¹i, ®Æc biÖt lµ

8

trong khi chóng vÉn cßn rÊt nãng. H háng sÏ n»m ë d¹ng mµi mßn, mµ x¶y ra chñ yÕu khi b¾t ®Çu vËn chuyÓn tõ bµn dÉn ra. Mét h h¹i kh¸c g©y ra bëi viÖc dì xÕp kh«ng tèt c¸c s¶n phÈm lªn gi¸ , hoÆc xö lý bÊt cÈn khi gi¸ chøa s¶n phÈm di chuyÓn. Mét khuyÕt tËt rÊt phæ biÒn kh¸c cã thÓ x¶y ra trªn c¸c b¨ng ®ai chuyÓn lµ lµm m¸t kh«ng ®ång ®Òu bëi v× c¸c qu¹t vËn hµnh tõ bªn díi hoÆc mét sè bé phËn bÞ che ch¾n bëi c¸c tÊm cña chÝnh b¨ng ®ai. CÊu tróc luyÖn kim cña c¸c thanh ®ïn Ðp cã thÓ g©y ra c¸c sù cè trong sö dông hoÆc trong c¸c giai ®o¹n s¶n xuÊt, vÝ dô nh: mµu bÞ loang læ khi anod ho¸. Mét d©y chuyÒn ®ïn Ðp yªu cÇu cã c¸c thiÕt bÞ phô kiÖn quan träng díi ®©y. ThiÕt bÞ lß cho xö lý dung dÞch vµ t«i c¸c thanh ®ïn Ðp (vËn hµnh ë nhiÖt ®é lµm viÖc kho¶ng 500 0C ) dïng cho c¸c s¶n phÈm kh«ng thÓ ®îc t«i t¹i m¸y Ðp. ViÖc t«i ®îc thùc hiÖn b»ng c¸ch nhóng c¸c s¶n phÈm vµo níc hoÆc vµo m«i trêng t«i kh¸c. ViÖc lµm m¸t nh vËy còng cã thÓ g©y ra biÕn d¹ng ë thanh. Cã thÓ sö dông mét lß kiÓu th¸p däc vµ quenching ®Ó h¹n chÕ nhîc ®iÓm nµy, khi träng lîng cña chÝnh s¶n phÈm cã khuynh híng gi÷ cho chóng th¼ng. Nhng rÊt quan träng khi ph¶i lu«n nhí r»ng t«i b»ng nhóng níc c¸c s¶n phÈm v¸ch máng hoÆc c¸c s¶n phÈm cã d¹ng kÐo dµi bÊt thêng lu«n lu«n lµ mét vÊn ®Ò khã kh¨n, ®«i ki kh«ng thÓ gi¶i quyÕt ®îc. Mét m¸y kÐo c¨ng ®éc lËp cho viÖc kÐo c¨ng c¸c thanh sau khi t«i. Mét lß ho¸ giµ nh©n t¹o cã nhiÖt ®é lµm viÖc kho¶ng 200 0C Mét lß t«i nÕu c¸c s¶n phÈm ®îc t«i ®îc s¶n xuÊt, cã nhiÖt ®é lµm viÖc tõ 300 ®Õn 500 0C. Mét m¸y cuèn ®Ó söa ®êng nÐt h×nh d¹ng (nh c¸c gãc....) Mét m¸y ca ®éc lËp ®Ó c¾t c¸c thanh ®ïn Ðp hoÆc c¾t cÊc ®Çu thõa cña thanh mµ ®îc kÐo c¨ng trªn m¸y kÐo c¨ng hoÆc dïng cho c¸c lý do kh¸c. Mét nhµ xëng ®Ó s¶n xuÊt dông cô vµ khu«n, ®Ó b¶o dìng vµ söa ch÷a. 2. Khu«n Ðp C¸c tiªu chÝ thiÕt kÕ c¬ b¶n cho viÖc chÕ t¹o khu«n ph¶i theo c¸c nh©n tè nÒn t¶ng díi ®©y:

(cid:0)

Khu«n lµ mét kÕt cÊu c¬ khÝ phøc t¹p, ®îc lµm b»ng chÊt liÖu cøng vµ bÒn.Do ®ã, khu«n cµng nhá cµng tèt v× lÝ do chi phÝ vµ lÝ do lµm viÖc.

9

(cid:0)

Khu«n ph¶i qua ¸p lùc cao vµ ph¶i chÞu ®îc ¸p lùc Ðp cña m¸y Ðp mµ kh«ng bÞ nøt g·y.

Tõ hai nguyªn t¾c c¬ b¶n ®¬n gi¶n nµy, khu«n cÇn cã c¸c thiÕt bÞ phô kiÖn cô thÓ ®Ó trî gióp nã thùc hiÖn ®óng chøc n¨ng. Còng cã c¸c tiªu chÝ quan träng mµ cã nhiÒu hoÆc Ýt ¶nh hëng ®Õn d¹ng khu«n t¬ng øng kiÓu m¸y Ðp ®- îc sö dông. Khu«n Ðp cã thÓ ®îc chia thµnh 3 lo¹i c¬ b¶n dùa trªn nh÷ng nh©n tè trªn: Khu«n ®Æc: §©y lµ lo¹i khu«n dïng cho ®ïn Ðp c¸c thanh lé thiªn, vµ h×nh 5 chØ c¸ch l¾p r¸p khu«n lo¹i kiÓu nµy. §Çu tiªn, mét vßng kÑp khu«n (die ring), ®ñ lín cho phÐp viÖc l¾p ®Æt ®îc chÌn vµo phÇn trît ®ì khu«n(die holder slide), ®îc hç trî bëi mét Die Backer cã miÖng réng h¬n mét chót so víi khu«n vµ c¸c vßng ®Öm ®ång bé cho sù hç trî vµ lµm kÝn kho¶ng c¸ch trªn phÇn trît. C¸c bé phËn nµy (khu«n, vßng khu«n, backer vµ ®Öm khu«n) t¹o thµnh c¸i gäi lµ “bé trän gãi” cña sù l¾p r¸p dông cô ®ïn Ðp. Khu«n “porhole”: dïng cho ®ïn Ðp c¸c thanh rçng. DÔ dµng thÊy r»ng vÊn ®Ò liªn quan ë ®©y lµ viÖc t¹o ra mét lç vµ h×nh 6 ®· chØ ra c¸ch gi¶i quyÕt vÊn ®Ò nµy b»ng mét èng cã mÆt c¾t h×nh trßn. Mét khu«n sau t¹o ra h×nh d¸ng bªn ngoµi cña thanh vµ mét lç trôc (mandrel) t¹o h×nh d¸ng bªn trong. Mandrel ®îc g¾n víi khu«n tríc, vµ díi søc Ðp cña Ram ¸p lùc, billet ®îc chia thµnh 4 luång t¬ng øng víi c¸c kªnh n¹p hoÆc c¸c lç ABCD cña khu«n tríc. Sau ®ã, bëi v× cã ¸p lùc cao, 4 luång nµy tù g¾n víi nhau lÇn n÷a, vµ kim lo¹i ®îc Ðp qua mét kho¶ng gi÷a miÖng cña Mandrel vµ miÖng khu«n sau, t¹o thµnh thanh Ðp rçng ®¬n. Khu«n kiÓu “spider” cho c¸c thanh rçng (h×nh 7): §îc sö dông theo c¸ch t¬ng tù víi kiÓu “porhole”. Tuy nhiªn kh¸c biÖt ë chç Mandrel hoµn toµn më, víi c¶ Mandrel vµ khu«n ®îc thiÕt lËp theo bÒ mÆt h×nh nãn. §iÒu ®ã cã nghÜa lµ vßng kÑp khu«n ph¶i ®îc lµm cã vá bªn trong h×nh nãn. C¸i tªn “spider-con nhÖn” xuÊt ph¸t tõ d¹ng cña Mandrel tøc lµ cã c¸c ch©n. C«ng nghÖ tiªn tiÕn cã khuynh híng sö dông lo¹i khu«n kiÓu “spider’ bëi v× kiÓu d¹ng cña Mandrel lµm cho chóng dÔ b«i tr¬n h¬n vµ gi¶m chi phÝ vµ v× cã thÓ ®¹t ®îc tèc ®é Ðp cao h¬n víi dông cô nµy. Tuy nhiªn, do sù hç trî t¬ng ®èi yÕu, ®iÒu nµy cã nghi· lµ c¸c lo¹i khu«n kiÓu nµy sÏ cã ®é chÞu thÊp ®èi víi lu lîng kim lo¹i khi ®ïn Ðp, vµ do ®ã chóng phï hîp nhÊt ®èi víi

10

c¸c profile ®èi xøng.Tõ quan ®iÓm nµy th× lo¹i khu«n “porthole” sÏ phï hîp víi c¸c profile kh«ng ®èi xøng vµ phøc t¹p. Râ rµng r»ng, mçi hÖ thèng cã thuËn lîi vµ h¹n chÕ riªng. Vµ c¸c nhµ thiÕt kÕ khu«n ph¶i dùa nhiÒu vµo kinh nghiÖm cña m×nh vµ kh¶ n¨ng trùc gi¸c trong viÖc chän kiÓu khu«n phï hîp cho c¸c thanh ®ïn Ðp rçng, ®ång thêi xem xÐt lo¹i kiÓu thanh, hîp kim ®îc sö dông còng nh chi phÝ vµ ®é bÒn cña chóng. §¸nh gi¸ cuèi cïng ph¶i ®îc ®a ra vÒ c¸c profile rçng. Trong nh÷ng trêng hîp nµy, kh«ng cã sù lùa chän nµo tèt h¬n viÖc sö dông mét Bore Mandrel mµ cho phÐp c¸c thanh ®ïn Ðp h×nh èng ®îc s¶n xuÊt mµ kh«ng ph¶i ph©n chia kim lo¹i. TÊt nhiªn thêng th× khi mét Bore Mandrel ®îc sö dông th× Billet ph¶i ®îc khoan tríc. Vµ trong thùc tÕ, khoÐt lç trªn m¸y Ðp cã thÓ dÉn tíi sù chÖch híng cña Mandrel, ®Æc biÖt lµ khi lµm viÖc víi c¸c hîp kim cøng hoÆc trong mäi trêng hîp cã thÓ t¹o nªn mét lç ®îc khoÐt kh«ng ®ång ®Òu dÉn ®Õn h×nh d¹ng nghÌo nµn bªn trong èng. MÆc dÇu viÖc sö dông mét Bore Mandrel sÏ gi¶i quyÕt vÊn ®Ò nµy, tuy nhiªn lu«n ph¶i nhí r»ng kü thuËt nµy còng cã nh÷ng h¹n chÕ cña nã cho nªn tèt h¬n hÕt lµ chØ sö dông cho c¸c thanh r¾n ch¾c, ®¬n gi¶n vµ ®èi xøng. Kh«ng ®èi xøng dÉn tíi søc Ðp kh«ng ®èi xøng trªn Mandrel, g©y ra sù lÖch t©m cña lç hoÆc thËm chÝ g©y ra r¹n nøt cña chÝnh Mandrel. Khu«n lµ trung t©m cña qui tr×nh Ðp vµ ngay c¶ m¸y Ðp tinh vi nhÊt còng sÏ kh«ng thÓ s¶n xuÊt ra c¸c s¶n phÈmtèt mµ kh«ng cã khu«n phï hîp. V× lý do nµy, ®Ó c¶i thiÖn quy tr×nh Ðp cÇn cã nh÷ng nç lùc cho c¸c tiªu chÝ thiÕt kÕ vµ c¸c ph¬ng ph¸p chÕ t¹o khu«n. KÝch thíc thanh ®ïn Ðp Nh ®· ®îc tr×nh bµy, kim lo¹i Billet bÞ Ðp m¹nh bëi c¸c tÊm v¸ch cña buång Ðp, vµ do ®ã c¸c ®iÓm hë cña khu«n mµ ë xa trung t©m nhÊt sÏ kh«ng bÞ ¶nh hëng bëi hiÖn t- îng nµy. TÊt nhiªn, ®iÒu nµy cã nghÜa r»ng cã mét h¹n chÕ kh¸ch quan ®èi víi kÝch cì thanh Ðp mµ ®îc chÕ t¹o trªn bÊt k× m¸y Ðp ®Æc biÖt nµo. Theo c¸ch nµy, th× kh¶ n¨ng ®ïn Ðp mét thanh tõ mét buång Ðp (container) cã ®êng kÝnh cô thÓ sÏ phô thuéc vµo “ quy luËt kÝch cì ®êng trßn t¬ng øng”, nghÜa lµ: thanh lín nhÊt cã thÓ ®îc ®ïn Ðp víi mét buång Ðp mµ cã

11

vßng trßn ngo¹i tiÕp víi ®êng kÝnh kho¶ng 40 mm nhá h¬n ®êng kÝnh lç trong container. §©y lµ mét quy luËt ®îc quyÕt ®Þnh bëi c¸c kinh nghiÖm vµ h¬n n÷a lµ ®îc t¹o thµnh c«ng thøc theo c¸c thuËt ng÷ h×nh häc v× trong thùc tÕ, ®· tiÕn hµnh tham kh¶o ®èi víi ®êng trßn nhá nhÊt cã kh¶ n¨ng chøa thanh ngang mµ ®êng kÝnh cña nã lu«n trïng khíp víi kho¶ng c¸ch n»m ngang lín nhÊt ngang víi thanh. NÕu kÝch thíc cña Profile kh«ng lín h¬n nhiÒu so víi kÝch thíc cã thÓ chÊp nhËn ®îc, th× mét “Spreader” cã thÓ ®îc sö dông mÆc dÇu hÖ thèng nµy khi sö dông ph¶i b¾t buéc cã lêi khuyÕn c¸o bëi v× thiÕt bÞ phô trî rÊt dÔ g·y vì vµ cã liªn quan ®Ðn c«ng nghÑ ®Æc biÖt. Khi kÝch thíc lµ qu¸ lín cho c¸c kh¶ n¨ng kü thuËt cña m¸y th× kh«ng cã sù lùa chän nµo kh¸c ngo¹i trõ “ doubling” (to gÊp ®«i) nghÜa lµ ë ®©y lµ sù ph©n chia cña mét thanh thµnh hai hay nhiÒu thanh ®ïn Ðp. Tup nhiªn “doubling” còng yªu cÇu cã sù nghiªn cøu s¬ bé tØ mØ ®Ó quyÕt ®Þnh vÞ trÝ thuËn tiÖn nhÊt cho sù ph©n chia vµ c¸ch nèi hîp lý nhÊt c¸c thanh Ðp kh¸c nhau ®Ó t¹o ra h×nh d¹ng cuèi cïng. HiÖn tîng ®èi lËp cã thÓ x¶y ra khi thanh profile qu¸ nhá ®îc ®ïn Ðp víi mét container cô thÓ.

C¸c h×nh d¹ng ®ïn Ðp c¸c thanh Ðp

Thanh

Thái

mäi thanh Ðp mµ kh«ng ph¶i lµ thanh, thái hoÆc èng mäi h×nh d¹ng mµ kh«ng gåm rçng or nöa rçng c¸c thanh ®Æc cã mÆt c¾t trßn cã ®- êng kÝnh kh«ng díi 10mm. Díi møc cì nµy nã sÏ trë thµnh d©y. C¸c thái ®Æc díi d¹ng h×nh ch÷ nhËt hoÆc vu«ng, cã gãc c¾t hoÆc trßn, hoÆc d¹ng 6 c¹nh, 8 c¹nh, cã mÆt c¾t kh«ng nhá h¬n 10 mm.

12

H×nh d¹ng b¸n rçng

H×nh d¹ng rçng

èng ®ïn Ðp

c¸c d¹ng mµ c¸c thanh ngang cña chóng bao gåm mét hay nhiÒu kÏ hë ®· khÐp kÝn, n¬i cã tØ lÖ gi÷a khu vùc kÏ hë vµ diÖn tÝch kÏ hë lín h¬n gi¸ trÞ trong b¶ng ph©n lo¹i c¸c h×nh d¹ng b¸n rçng cho mçi kiÓu hîp kim vµ mçi líp, nh ®Þnh nghÜa díi ®©y: H×nh d¹ng líp A kh«ng cã nhiÒu h¬n hai khe hë, víi sù ph©n chia diÖn tÝch rçng vµ ®é dµy kim lo¹i khÐp kÝn c©n ®èi vÒ phÇn trung t©m cña khe hë. H×nh d¹ng líp B cã sù bè trÝ cña c¸c thanh rçng vµ ®é dµy v¸ch kh¸c víi líp tríc. Mäi h×nh d¹ng cã bÒ mÆt ngang hoµn toµn khÐp kÝn khe hë Líp 1) h×nh d¹ng rçng víi mét khe hë trßn cã ®êng kÝnh lín h¬n 25 mm vµ träng lîng ph©n bæ ®ång ®Òu quanh mét hoÆc nhiÒu trôc ®èi xøng. Líp 2) h×nh d¹ng rçng cã mét d¹ng kh¸c víi d¹ng ®îc miªu t¶ ë tríc,mét thanh rçng ®¬n cã diÖn tÝch kh«ng nhá h¬n 0.280 cm2. Líp 3) Mäi thanh d¹ng rçng cã mÉu kh¸c víi mÉu ®îc miªu t¶ Mäi thanh d¹ng rçng biÓu hiÖn díi d¹ng h×nh trßn, vu«ng, ch÷ nhËt, lôc gi¸c, b¸t gi¸c hoÆc elip. Chóng cã gãc v¸t hoÆc trßn vµ cã ®é dµy v¸ch æn ®Þnh ngo¹i trõ gÇn c¸c gãc

Chó ý: C¸c èng chÕ t¹o víi billet ®îc khoan hoÆc b»ng ®ïn Ðp víi mét Mandrel ®îc gäi lµ c¸c èng “seamless” (®óc, kh«ng cã mèi hµn) ®Ó ph©n biÖt chóng víi c¸c èng mµ sö dông lo¹i khu«n Porthole (khu«n lç) mµ cã thÓ ®îc miªu t¶ nh seamles (®óc)

Profile cña thanh ®îc ®ïn Ðp cµng nhá th× lùc mµ m¸y Ðp sö dông ®Ó ®ïn Ðp nã cµng lín cho ®Õn khi kh«ng thÓ ®îc n÷a.HiÖn tîng nµy cã thÓ ®îc ph©n tÝch víi TØ LÖ §ïn Ðp, E, tªn tØ lÖ gi÷a diÖn tÝch chøa thanh cña container vµ diÖn tÝch cña profile. Khi ®Ò cËp c¸c gi¸ trÞ cao h¬n cña E, th× cã mét luËt lÖ chung lµ kh«ng v- ît qu¸ gi¸ trÞ 50, trong khi phÇn ®èi diÖn cña tØ lÖ E

13

kh«ng díi 10. Nãi chung, khi E qu¸ thÊp th× c«ng viÖc ®îc chuyÓn sang mét container lín h¬n, trong khi nÕu qu¸ cao th× ph¶i sö dông hoÆc lµ mét container nhá h¬n hoÆc lµ mét khu«n nhiÒu lç ®îc sö dông. HÖ thèng thø hai cã vÎ kinh tÕ h¬n, bëi v× Ýt nhÊt theo lý thuyÕt th× sÏ ®¹t ®îc n¨ng xuÊt cao h¬n; nhng trong thùc tÕ th× ®iÒu nµy kh«ng ph¶i lu«n ®óng vµ sù lùa chän biÖn ph¸p tèt h¬n yªu cÇu sù ®¸nh gi¸ cÈn thËn chÝnh x¸c t×nh tr¹ng kü thuËt (c¸c ®é phøc t¹p liªn quan ®Õn khu«n vµ xö lý) vµ sù ®¸nh gi¸ chi phÝ. Mét nh©n tè kh¸c ®¸ng ®îc lu t©m lµ cïng víi kÝch thíc cña profile lµ ¸p lùc cô thÓ. ¸p lùc nµy ®îc t¹o ra bªn trong container khi m¸y Ðp ®ang lµm viÖc víi lùc lín nhÊt. Nã ®îc biÓu hiÖn b»ng N/mm2 vµ ®îc tÝnh to¸n b»ng c¸ch chia lùc cña m¸y Ðp (biÓu hiÖn b»ng N) cho profile thanh cña container (biÓu hiÖn b»ng mm2). DÔ dµng nhËn thÊy r»ng ®èi víi mét hîp kim cho tríc, ¸p lùc cô thÓ cµng lín th× thanh ®îc ®ïn Ðp cµng nhá vµ v¸ch cµng máng. Trong khi ®èi víi cïng kiÓu s¶n phÈm, mét hîp kim cøng sÏ cÇn mét ¸p lùc cô thÓ cao h¬n mét hîp kim dÎo. §èi víi c¸c thanh Profile b×nh thêng cÇn mét ¸p lùc kho¶ng 500 N/mm2, trong khi lµm viÖc víi c¸c hîp kim cøng ch¼ng h¹n kiÓu 2000 hoÆc 7000 th× cÇn ¸p lùc kho¶ng 1000 N/mm2. C¸c h×nh d¹ng thanh ®ïn Ðp ViÖc sö dông c¸c s¶n phÈm ra t¨ng bëi v×, khi xÐt vÒ khÝa c¹nh kinh tÕ, lµ kh¶ n¨ng chÕ t¹o ®a d¹ng nhiÒu kiÓu d¸ng. Khi xem xÐt vÒ kÝch cì vµ ë mét khÝa c¹nh nµo ®ã lµ c¸c hîp kim nh«m mµ cã thÓ ®îc sö dông, kh«ng nªn qu¸ véi vµng khi ®¸nh gi¸ r»ng nh÷ng h¹n chÕ duy nhÊt cña h×nh d¹ng, kiÓu d¸ng lµ nh÷ng h¹n chÕ vÒ sù th«ng minh vµ trÝ tëng tîng cña c¸c nhµ thiÕt kÕ trong viÖc t¹o ra c¸c mÉu h×nh häc míi. TÝnh ®a d¹ng trong thiÕt kÕ, khi ®îc kÕt hîp víi sù tÝnh to¸n c¸c con sè hîp lý, th× cã thÓ ®¹t ®îc mét møc ®é tèi u cao vÒ h×nh d¹ng thanh, c¶ tõ quan ®iÓm chøc n¨ng lÉn tÝnh thÈm mü. C¸c bíc l¾p r¸p còng cã thÓ ®îc ®¬n gi¶n ho¸ vµ rÊt kinh tÕ th«ng qua sù nghiªn cøu chi tiÕt kÕt cÊu ®Æc biÖt. Ph©n lo¹i s¶n phÈm ®ïn Ðp: Kh«ng dÔ dµng g× khi muèn x©y dùng mét sù ph©n lo¹i

14