áp lực nμy sẽ lμm thanh nhôm được ép qua lỗ trong khuôn, tạo thμnh thanh có hình dạng giống với hình của lỗ trong khuôn.. Một thuận lợi khác đối với loại máy ép nghịch nμy lμ với hệ thốn
Trang 1quá trình đùn ép nhôm
Nguyên tắc cơ bản của đùn ép nhôm hoμn toμn đơn giản: một thỏi hình trụ đã qua xử lý gia nhiệt trước được đặt trong máy đùn ép thuỷ lực vμ được ép ở áp suất cao qua một khuôn ép bằng thép để mμ khi thỏi đùn ra khỏi máy ép sẽ có hình dạng theo ý muốn Bản vẽ biểu đồ của một chu trình sản xuất được chỉ ra ở hình 1.: trọng tâm của chu trình lμ khuôn Kiểu khuôn đơn giản nhất lμ loại khuôn thép
được qua xử lý nóng, có một lỗ, được gia công cơ khí đặc biệt, có hình dạng theo thiết kế Cùng với các phụ kiện khác, khuôn được giữ trong một trượt khuôn - một
bộ phận của máy ép Gắn chặt với trượt khuôn lμ một container (buồng ép) Trong buồng ép lμ một Billet được chèn vμo sau khi nó đã được nung nóng ở nhiệt độ khoảng 5000C Buồng ép cũng được gia nhiệt bằng một dụng cụ chống điện tốt, nhằm đảm bảo Billet luôn được giữ ở nhiệt độ đồng nhất Ram (pittông) sẽ tạo áp lực lên Billet vμ đầu của Ram (dummy block: chμy ép) phải được thay định kỳ, bởi vì chức năng của nó lμ hấp thụ mμi mòn do sự tiếp xúc với kim loại nóng gây ra áp lực được thực hiện bởi Main piston (pitông chính) vận hμnh bằng dầu thuỷ lực Dầu thủy lực sinh ra dưới áp lực của bơm dầu áp lực nμy sẽ lμm thanh nhôm được
ép qua lỗ trong khuôn, tạo thμnh thanh có hình dạng giống với hình của lỗ trong khuôn
Chu trình phải dừng trước khi mũi Ram chạm khuôn Container quay trở lại xilanh nhả khuôn còn giữ phần còn lại của Billet; Ram cũng sẽ lùi lại vμ mẩu Billet sẽ bị tách ra khỏi khuôn bởi một lưỡi cắt từ trên Công suất lớn nhất mμ pitông chính thực hiện được gọi lμ công suất ép Công suất ép được đo bằng tấn Các máy ép công nghiệp có công suất từ 500 đến 20.000 tấn, nhưng hầu hết nằm trong khoảng 1.200 - 3.500 tấn
I Các kiểu máy ép
Về ứng dụng thực tế, các kiểu cơ bản của máy đùn ép được chỉ ra ở hình 2
A Máy đùn ép trực tiếp loại đơn giản (bản vẽ A, hình 2)
Đây lμ kỹ thuật cơ bản
B Máy đùn ép trực tiếp có lõi rỗng (bản vẽ B, hình 2)
Kiểu nμy được sử dụng để đùn ép các thanh rỗng vì nó không thể sử dụng các khuôn truyền thống
Các bước cơ bản của máy ép nμy được thực hiện như sau:
• Pitông vμ thiết bị rỗng cùng tiến lên cho đến khi Ram chạm đến Billet
• Lõi rỗng trung tâm tiến trong khi Ram dừng lại, tạo đường qua Billet vμ xuyên qua nó (nhưng thường thì Billet được khoan trước) vμ dừng lại khi đầu của nó
đã vμo lỗ khuôn
• Lúc nμy thiết bị rỗng dừng trong khi Ram tiến vμ Billet được đùn qua khoảng hình khuyên giữa khuôn vμ lõi rỗng
C Máy đùn ép gián tiếp hoặc máy ép ngược (bản vẽ C, hình 2)
Trong quá trình đùn ép gián tiếp, lực máy ép tạo ra một áp lực rất cao trong buồng
ép lực ép nμy lμm bề mặt của billet dính chặt vμo thμnh buồng ép Khi Billet tiến vμo buồng ép, các tầng bên trong buống ép di chuyển dễ dμng hơn các tầng gần bè mặt Điều nμy do phản ứng ma sát đáng kể tạo ra.Các phản ứng nμy có thể hấp thụ hơn 20% lực ép khi vận hμnh trên các hợp kim cứng Điều nμy lμm hạn chế khả năng đùn ép, đặc biệt với các thanh mỏng
Trang 2Đối với loại máy ép ngược, buồng ép được lμm để di chuyển cùng tốc độ vμ
cùng hướng với Ram , để mμ không có sự di chuyển tương ứng giữa Billet vμ
buồng ép , không có các phản ứng ma sát vμ toμn bộ lực ép sẽ được tận dụng để
đùn ép Billet Vì có cùng lực ép, do đó, có thể đạt được tốc độ ép cao hơn: ví dụ
đối với các máy ép có vách mỏng hơn Một thuận lợi khác đối với loại máy ép
nghịch nμy lμ với hệ thống nμy thì có thể tránh được điểm lμm việc cứng vμ hạn
chế được hiện tượng tạo ra thớ kết tinh ở phía cuối khi sử dụng hợp kim cứng, giảm
số các thanh bị khuyết tật
Tuy nhiên, cùng với các thuận lợi trên thì kiểu máy ép nμy cũng có những bất
lợi đáng kể Một trong những bất lợi chính lμ, đối với loại máy ép trực tiếp, vỏ của Billet có chứa nhiều oxit vμ chất kết tủa còn nằm ở trên vách buồng ép vμ được
Ram thu lại sẽ được chuyển đến khu thải Quá trình nμy lại không xảy ra với máy
ép nghịch nơi mμ vỏ Billet hình thμnh trực tiếp trên bề mặt của thanh ép, gồm cả
các khuyết tật bề mặt Một hạn chế quan trọng khác của máy ép nghịch lμ các sản
phẩm được đùn ép phải đi qua bên trong trục giữ khuôn vμ điều nμy lμm hạn chế
các thanh đạt được
II Hợp kim đúc
Có hμng trăm loại nhôm hợp kim đúc Tuy nhiên, đa số thanh đùn ép liên quan đến một số thμnh phần dưới đây (Bảng 1 vμ 2)
Tạp chất Nhóm kí
hiệu Si Fe Cu Mn Mg Cr Ni Zn Ga V
thμnh phần khác
Ti Mỗi
TP Tổng
Nhôm
1050A 0.25 0.40 0.05 0.05 0.05 - - 0.05 - 0.05 - 0.03 0.03 - 99.50
1000
1350 0.10 0.40 0.05 0.01 - 0.01 - 0.05 0.03
0.05B 0.02V+
Ti
Tạp chất Nhóm kí
hiệu Si Fe Cu Mn Mg Cr Ni Zn Ga V
thμnh phần khác
Ti Mỗi
TP Tổng
2014 0.05
-1.2 0.7
3.9-5.0
0.04 -1.2
0.2-0.8 0.10 - 0.25 - - - 0.15 0.05 0.15
2000
2017A
0.2-0.8 0.7
3.5-4.5
0.04 -1 0.10
0.4-1.0 - 0.25 - -
0.25Zr+
Ti - 0.05 0.15
3003 0.6 0.7 0.05
-0.2
1-1.5 - - - 0.1 - - - - 0.05 0.15
5052 0.25 0.4 0.1 0.1
2.2-2.8
0.15-0.35 - 0.1 - - - 0.2 0.05 0.15
5154 0.25 0.4 0.1 0.1
3.1-3.9
0.15-0.35 - 0.2 - - - 0.2 0.05 0.15
5454 0.25 0.4 0.1
0.5-1
2.4-3
0.05-0.2 - 0.25 - - - 0.15 0.05 0.15
3000
Trang 3
Hợp kim Al-MgSi: Các hợp kim có seri Al- Mg-Si chứng minh các đặc tính kinh tế
vμ kĩ thuật nhất đối với loại kiểu ứng dụng nμy, cho thấy khả năng lμm việc vμ tốc
độ ép cao, sự đơn giản của xử lý nhiệt, tính dẫn điện tốt, các đặc tính cơ khí hoμn hảo, khả năng dưa ra các thμnh phẩm có bề mặt tốt, độ chịu mμi mòn cao vμ tính
dễ hμn
Ước tính rằng vμi triệu tấn hợp kim loại nμy được đùn ép hμng năm, đôi khi có hình dáng phức tạp, được sử dụng cho cửa vμ khung cửa, trang trí xe hơi, cấu trúc nhμ cao tầng, thanh dẫn điện, máy trao đổi nhiệt, v.v
Những hợp kim nhôm đại diện nhất vμ nổi tiếng nhất trong seri nμy, bao gồm một
số thμnh phần tiêu chuẩn hoá ở một số quốc gia được chi tiết ở hình dưới
• 6060 vμ 6063: nổi tiếng dưới cái tên Al-Mg-Si 0.5 Những hợp kim nμy lμ
những vật liệu có khả năng đùn ép tốt nhất vμ chúng được đùn ép ở tốc độ rất cao (hình 3)
Chúng chịu mòn trong điều kiện mạnh vμ có thể dùng cho việc đánh bóng bề mặt, anod vμ sơn
Có những thμnh phẩm dùng cho trang trí, ví dụ như trang trí ô tô, hay sử dụng loại 6463 hoặc 6763 Các loại nμy có nhôm nguyên chất đạt treen 99.8% vμ hμm lượng Fe cực thấp
• Al-Mg-Si 0.7 (6005): Hợp kim nμy , với các biến thể 6005 A, 6105 v.v lμ một trong những công thức phổ biến nhất trong số các hợp kim Al-Mg-Si có độ mạnh cơ khí trung bình Mức độ cao hơn của hợp kim khi được so sánh với
6060 cho thấy có sự gia tăng cường độ cơ khí mμ cho phép nó được sử dụng cho các mục đích xây dựng vμ bán xây dựng Việc thuận lợi khi lμm việc với hợp kim nμy lμ một nền tảng tốt đối với sự phát triển rộng rãi hơn các ứng dụng
• Al-Mg-Si-Cu (6061) vμ Al-Mg-Si-Mn (6082): Các hợp kim nμy có các đặc tính cơ khí rất tốt trong số các hợp kim đang được sử dụng rộng rãi dãy 6000, vμ đặc biệt lμ 6082
6061 đưa ra đặc tính bền, dai rất tốt Đây lμ một nhân tố có tính quan trọng trong việc quyết định chính xác đúng đắn những hợp kim cho các mục đích xây dựng Hợp kim nμy cũng được ưa chuộng bởi vì tính nhạy đối với khả năng tôi trong các hoạt động hμn, cho thấy đặc tính cơ khí cực tốt trong vùng hμn chỉ thông qua bằng hoá giμ mμ không cần giải pháp xử lý nhiệt Không có sự khác biệt trong khả năng chịu mòn vμ trong đặc tính sản phẩm giữa hai hợp kim 6061 vμ 6068 Tóm lại, Cả hai loại hợp kim nμy đều phù hợp cho luyện kim
Các hợp kim dãy 7000 Al-Zn-Mg với cường độ trung bình Trong vòng 30 năm
qua đã có sự quan tâm đáng kể đến bộ ba hợp kim Al-Zn-Mg (7020, 7005, 7003 vμ
Trang 4cấu hμn nói chung Các hợp kim được xử lý nhiệt nμy cho thấy khả năng tự tôi cực tốt vμ khả năng phục hồi các đặc tính cơ khí trong vùng luyện kim bị thay đổi do hμn mμ không cần xử lý nhiệt toμn bộ
Các hợp kim nμy có cường độ cơ khí tốt Về khía cạnh kỹ thuật thì có khả năng cạnh tranh với thép ở các cấu trúc hμn Chúng có độ bền tốt Điều nμy có nghĩa rằng chúng có thể được dùng cho các thanh không phức tạp vμ khép kín trong một số trường hợp, nếu không được sử dụng hợp lý, chúng có thể bị tróc vμ
ăn mòn
Các hợp kim dãy 2000 Al-Cu vμ các hợp kim dãy 7000 Al-Zn-Mg-Cu với cường
độ cao Lớp hợp kim nμy bao gồm các hợp kim của dãy Al-Cu (loại 2014, 2024,
2017) vμ của dãy Al-Zn-Mg-Cu (loại 7075 vμ 7021) Những hợp kim nμy lμ những hợp kim yếu, có xử lý nhiệt, có độ mạnh cơ khí cao nhất, với giá trị chịu căng cao bằng 700 N/mm2 hoặc hơn thế Khả năng lμm việc của chúng hạn chế, ví dụ,
chúng có thể được sử dụng cho các thanh đùn ép mặt cắt hở nếu hình dạng không quá phức tạp vμ các thanh mặt cắt kín bằng cách sử dụng một lõi rỗng Các chất liệu nμy hoặc lμ không thể được hμn hoặc có thể được hμn nhưng rất khó khăn Thậm chí khi hμn được thì cũng có thể gây ra những thay đổi kết cấu với đặc tính cơ khí bị giảm mạnh Bất lợi nμy lμm cho chúng ít được lựa chọn trong hμn
Tất cả các hợp kim nμy phải được bảo vệ chống ăn mòn
Các hợp kim của dãy 2000 vμ 7000 thường được sử dụng cho kết cấu máy bay,
vμ nói chung, chúng được sử dụng trong các trường hợp có tỉ lệ cường độ/trọng lượng lμ một trong những mục tiêu cơ bản của thiết kế
Hợp kim không xử lý nhiệt dãy 3000 Al-Mn vμ các hợp kim đùn ép dãy 5000 Al-Mg Hợp kim Al-Mn dãy 3000 rất thích hợp cho nhμ máy hoá chất vμ các ống
trao đổi nhiệt, bản vẽ sâu vμ cho đùn ép va đập.Khả năng chịu mμi mòn cao, tốt như nhôm nguyên chất
Các hợp kim nhôm tốt nhất mμ không thể bị lμm cứng bằng xử lý nhiệt lμ những loại thuộc seri 5000 Al-Mg Tăng lượng Mg (Tỉ lệ cao nhất trong nhôm thương mại lμ 5%) nâng cao đặc tính cơ khí nhưng lại giảm khả năng lμm việc, mμ thậm chí trong những trường hợp tốt nhất cũng không bao giờ cao Vì lí do nμy mμ các thanh ép trong 5000 hợp kim luôn có những hình dạng đơn giản hoặc chỉ hơi phức tạp một chút
Các hợp kim Al-Mg chịu mμi mòn cao Những sử dụng cơ bản đối với 5000 hợp kim bao gồm các ứng dụng trang trí , kiến trúc, các biển chỉ đường, tμu thuyền
vμ bình đông lạnh
III Các đặc tính kỹ thuật vμ đặc tính cơ khí của các hợp kim được chọn cho đùn ép
Để tổng kết bức tranh các chất liệu nμy, bảng 3 vμ bảng 4, chỉ ra các đặc tính kỹ thuật vμ cơ khí của một số hợp kim được dùng biến phổ nhất Những dữ liệu trong bảng đề cập đến các giá trị chỉ thị thường được ứng dụng cho nhiều loại hợp kim khác nhau Những con số trong bảng được đưa ra không phải để đinh nghĩa mμ lμ
được dùng để so sánh
1 Dây chuyền đùn ép
(Xem phác hoạ hình 4)
Trang 5Trước khi được đưa vμo máy ép, các billet phải được nung nhiệt trước trong một lò hợp lý Nói chung độ dμi của billet đã được tiêu chuẩn hoá Vμ do đó, trong thực tế không thể đưa ra độ dμi chính xác của thanh theo yêu cầu Để khắc phục khó khăn nμy, lò phải được thiết kế phù hợp với toμn bộ chiều dμi thanh billet, vμ chiều dμi thanh sau đó được cắt nóng theo yêu cầu bằng máy cắt tại đầu ra của lò,
do đó cho phép chiều dμi billet được nạp vμo trong máy ép vừa với chiều dμi của thanh đùn ép đặc biệt được chế tạo
Không những Billet mμ còn cả khuôn cũng phải được nung trong một lò nung khuôn đặc biệt trước khi cho vμo máy Tại cửa ra của máy, các thanh profile phải qua chu trình “press-quenching (tôi-ép)” bằng cách qua nước, sau đó chuyển lên bμn dẫn ra, để tránh bị xước vμ mòn Phương pháp thay thế lμ xử lý nhiệt truyền thống trong lò, theo đó lμ lμm mát nhanh trong nước hoặc trong một số dụng cụ tôi khác
Xử lý nhiệt truyền thống chắc chắn lμ an toμn nhất, vμ lμ phương pháp duy nhất phù hợp với các hợp kim nhất định Tuy nhiên, một bất lợi lμ nó có thể gây ra biến dạng ở các thanh vách mỏng
Vấn đề của tôi không phát sinh với đại đa số các thanh đùn ép, được lμm từ hợp kim 6060/6063 hoặc các hợp kim tương tự Đối với các sản phẩm như thế nμy, lμm mát cẩn thận bằng quạt trên máy ép đủ để đảm bảo rằng các thanh ép có thể
được lμm cứng bằng hoá giμ Thậm chí đối với các hợp kim mμ khá nhạy cảm với
tỉ lệ tôi, như 6082, 6061 vμ 6005 thì lμm mát ở máy ép cũng đủ miễn lμ phải sử dụng phun nước tán nhỏ Chỉ đối với các hợp kim cơ bản có chứa đồng lμ 2000 vμ
7000 thì luôn cần thiết phải sử dụng các lò đặc biệt để xử lý trước khi tôi
Quay trở lại quy trình vận hμnh, trong đùn ép thì các thanh profile sẽ được kéo bằng một máy kéo có lực kéo thấp nhất lμ 0.25kg/mm2 của thanh sản phẩm chức năng của máy kéo lμ giữ các thanh trong điều kiện hợp lý vμ loại bỏ xoắn, cong, vμ các khuyết tật khác trong giới hạn nhất định
Máy kéo còn có chức năng quan trọng khác lμ kẹp giữ các thanh khi chúng lòi ra từ khuôn Một máy cưa nóng sẽ cắt các thanh đùn ép ở cuối mỗi billet
Sau khi cắt xong, thanh ép được chuyển đến máy kéo căng thông qua một loạt các băng đai được lμm mát bằng quạt phía dưới Trong thực tế, rất quan trọng rằng các thanh ép cần được lμm mát khi đưa tới máy kéo căng bởi vì nếu không lμm như vậy thì việc kéo căng sẽ tạo ra trên bề mặt thanh cái gọi lμ “vỏ cam” Kéo căng có mục
đích loại bỏ biến dạng chính trên thanh vμ được thực hiện bằng cách áp dụng lực kéo cần thiết để gây ra độ kéo ổn định 2-3% Nếu vượt quá tỉ lệ nμy, thì hiện tượng
“vỏ cam” có thể xuất hiện thậm chí đối với cả các thanh đã qua lμm mát lạnh
Từ máy kéo căng, sản phẩm được chuyển tới bμn cắt Tại đây, sản phẩm được cắt với chiều dμi phù hợp bởi một máy cưa tự động Sau đó, chúng được nạp vμo giỏ để chuyển đến lò hoá giμ Việc vận chuyển từ một bộ phận nμy đến một bộ phận khác của nhμ máy được thực hiện bằng các giá di chuyển được hoặc bằng các đai, nhưng nếu sự xắp xếp không hợp lý thì các sản phẩm có thể bị hư hại, đặc biệt lμ trong khi chúng vẫn còn rất nóng Hư hỏng sẽ nằm ở dạng mμi mòn, mμ xảy ra chủ yếu khi bắt đầu vận chuyển từ bμn dẫn ra Một hư hại khác gây ra bởi việc dỡ xếp
không tốt các sản phẩm lên giá , hoặc xử lý bất cẩn khi giá chứa sản phẩm di
chuyển
Trang 6Một khuyết tật rất phổ biền khác có thể xảy ra trên các băng đai chuyển lμ lμm mát không đồng đều bởi vì các quạt vận hμnh từ bên dưới hoặc một số bộ phận bị che chắn bởi các tấm của chính băng đai
Cấu trúc luyện kim của các thanh đùn ép có thể gây ra các sự cố trong sử dụng hoặc trong các giai đoạn sản xuất, ví dụ như: mμu bị loang lổ khi anod hoá
Một dây chuyền đùn ép yêu cầu có các thiết bị phụ kiện quan trọng dưới đây
Thiết bị lò cho xử lý dung dịch vμ tôi các thanh đùn ép (vận hμnh ở nhiệt độ lμm
việc khoảng 500 0C ) dùng cho các sản phẩm không thể được tôi tại máy ép Việc tôi được thực hiện bằng cách nhúng các sản phẩm vμo nước hoặc vμo môi trường tôi khác Việc lμm mát như vậy cũng có thể gây ra biến dạng ở thanh Có thể sử dụng một lò kiểu tháp dọc vμ quenching để hạn chế nhược điểm nμy, khi trọng lượng của chính sản phẩm có khuynh hướng giữ cho chúng thẳng Nhưng rất quan trọng khi phải luôn nhớ rằng tôi bằng nhúng nước các sản phẩm vách mỏng hoặc các sản phẩm có dạng kéo dμi bất thường luôn luôn lμ một vấn đề khó khăn, đôi ki không thể giải quyết được
Một máy kéo căng độc lập cho việc kéo căng các thanh sau khi tôi
Một lò hoá giμ nhân tạo có nhiệt độ lμm việc khoảng 200 0C
Một lò tôi nếu các sản phẩm được tôi được sản xuất, có nhiệt độ lμm việc từ 300
đến 500 0C
Một máy cuốn để sửa đường nét hình dạng (như các góc )
Một máy cưa độc lập để cắt các thanh đùn ép hoặc cắt cấc đầu thừa của thanh mμ
được kéo căng trên máy kéo căng hoặc dùng cho các lý do khác
Một nhμ xưởng để sản xuất dụng cụ vμ khuôn, để bảo dưỡng vμ sửa chữa
2 Khuôn ép
Các tiêu chí thiết kế cơ bản cho việc chế tạo khuôn phải theo các nhân tố nền tảng dưới đây:
• Khuôn lμ một kết cấu cơ khí phức tạp, được lμm bằng chất liệu cứng vμ bền.Do
đó, khuôn cμng nhỏ cμng tốt vì lí do chi phí vμ lí do lμm việc
• Khuôn phải qua áp lực cao vμ phải chịu được áp lực ép của máy ép mμ không bị nứt gãy
Từ hai nguyên tắc cơ bản đơn giản nμy, khuôn cần có các thiết bị phụ kiện cụ thể
để trợ giúp nó thực hiện đúng chức năng Cũng có các tiêu chí quan trọng mμ có nhiều hoặc ít ảnh hưởng đến dạng khuôn tương ứng kiểu máy ép được sử dụng Khuôn ép có thể được chia thμnh 3 loại cơ bản dựa trên những nhân tố trên:
Khuôn đặc: Đây lμ loại khuôn dùng cho đùn ép các thanh lộ thiên, vμ hình 5 chỉ
cách lắp ráp khuôn loại kiểu nμy Đầu tiên, một vòng kẹp khuôn (die ring), đủ lớn cho phép việc lắp đặt được chèn vμo phần trượt đỡ khuôn(die holder slide), được
hỗ trợ bởi một Die Backer có miệng rộng hơn một chút so với khuôn vμ các vòng
đệm đồng bộ cho sự hỗ trợ vμ lμm kín khoảng cách trên phần trượt Các bộ phận nμy (khuôn, vòng khuôn, backer vμ đệm khuôn) tạo thμnh cái gọi lμ “bộ trọn gói” của sự lắp ráp dụng cụ đùn ép
Khuôn porhole : dùng cho đùn ép các thanh rỗng Dễ dμng thấy rằng vấn đề
liên quan ở đây lμ việc tạo ra một lỗ vμ hình 6 đã chỉ ra cách giải quyết vấn đề nμy bằng một ống có mặt cắt hình tròn
Một khuôn sau tạo ra hình dáng bên ngoμi của thanh vμ một lỗ trục (mandrel) tạo hình dáng bên trong Mandrel được gắn với khuôn trước, vμ dưới sức ép của Ram
Trang 7áp lực, billet được chia thμnh 4 luồng tương ứng với các kênh nạp hoặc các lỗ ABCD của khuôn trước
Sau đó, bởi vì có áp lực cao, 4 luồng nμy tự gắn với nhau lần nữa, vμ kim loại được
ép qua một khoảng giữa miệng của Mandrel vμ miệng khuôn sau, tạo thμnh thanh
ép rỗng đơn
Khuôn kiểu spider cho các thanh rỗng (hình 7): Được sử dụng theo cách tương
tự với kiểu “porhole” Tuy nhiên khác biệt ở chỗ Mandrel hoμn toμn mở, với cả Mandrel vμ khuôn được thiết lập theo bề mặt hình nón Điều đó có nghĩa lμ vòng kẹp khuôn phải được lμm có vỏ bên trong hình nón Cái tên “spider-con nhện” xuất phát từ dạng của Mandrel tức lμ có các chân
Công nghệ tiên tiến có khuynh hướng sử dụng loại khuôn kiểu “spider’ bởi vì kiểu dạng của Mandrel lμm cho chúng dễ bôi trơn hơn vμ giảm chi phí vμ vì có thể đạt
được tốc độ ép cao hơn với dụng cụ nμy Tuy nhiên, do sự hỗ trợ tương đối yếu,
điều nμy có nghiã lμ các loại khuôn kiểu nμy sẽ có độ chịu thấp đối với lưu lượng kim loại khi đùn ép, vμ do đó chúng phù hợp nhất đối với các profile đối xứng.Từ quan điểm nμy thì loại khuôn “porthole” sẽ phù hợp với các profile không đối xứng
vμ phức tạp
Rõ rμng rằng, mỗi hệ thống có thuận lợi vμ hạn chế riêng Vμ các nhμ thiết kế khuôn phải dựa nhiều vμo kinh nghiệm của mình vμ khả năng trực giác trong việc chọn kiểu khuôn phù hợp cho các thanh đùn ép rỗng, đồng thời xem xét loại kiểu thanh, hợp kim được sử dụng cũng như chi phí vμ độ bền của chúng
Đánh giá cuối cùng phải được đưa ra về các profile rỗng
Trong những trường hợp nμy, không có sự lựa chọn nμo tốt hơn việc sử dụng một Bore Mandrel mμ cho phép các thanh đùn ép hình ống được sản xuất mμ không phải phân chia kim loại Tất nhiên thường thì khi một Bore Mandrel được sử dụng thì Billet phải được khoan trước Vμ trong thực tế, khoét lỗ trên máy ép có thể dẫn tới sự chệch hướng của Mandrel, đặc biệt lμ khi lμm việc với các hợp kim cứng hoặc trong mọi trường hợp có thể tạo nên một lỗ được khoét không đồng đều dẫn
đến hình dạng nghèo nμn bên trong ống
Mặc dầu việc sử dụng một Bore Mandrel sẽ giải quyết vấn đề nμy, tuy nhiên luôn phải nhớ rằng kỹ thuật nμy cũng có những hạn chế của nó cho nên tốt hơn hết lμ chỉ sử dụng cho các thanh rắn chắc, đơn giản vμ đối xứng
Không đối xứng dẫn tới sức ép không đối xứng trên Mandrel, gây ra sự lệch tâm của lỗ hoặc thậm chí gây ra rạn nứt của chính Mandrel
Khuôn lμ trung tâm của qui trình ép vμ ngay cả máy ép tinh vi nhất cũng sẽ không thể sản xuất ra các sản phẩmtốt mμ không có khuôn phù hợp Vì lý do nμy, để cải thiện quy trình ép cần có những nỗ lực cho các tiêu chí thiết kế vμ các phương pháp chế tạo khuôn
Kích thước thanh đùn ép
Như đã được trình bμy, kim loại Billet bị ép mạnh bởi các tấm vách của buồng ép,
vμ do đó các điểm hở của khuôn mμ ở xa trung tâm nhất sẽ không bị ảnh hưởng bởi hiện tượng nμy
Tất nhiên, điều nμy có nghĩa rằng có một hạn chế khách quan đối với kích cỡ
thanh ép mμ được chế tạo trên bất kì máy ép đặc biệt nμo
Theo cách nμy, thì khả năng đùn ép một thanh từ một buồng ép (container) có
đường kính cụ thể sẽ phụ thuộc vμo “ quy luật kích cỡ đường tròn tương ứng”,
Trang 8nghĩa lμ: thanh lớn nhất có thể được đùn ép với một buồng ép mμ có vòng tròn ngoại tiếp với đường kính khoảng 40 mm nhỏ hơn đường kính lỗ trong container
Đây lμ một quy luật được quyết định bởi các kinh nghiệm vμ hơn nữa lμ được tạo thμnh công thức theo các thuật ngữ hình học vì trong thực tế, đã tiến hμnh tham khảo đối với đường tròn nhỏ nhất có khả năng chứa thanh ngang mμ đường kính của nó luôn trùng khớp với khoảng cách nằm ngang lớn nhất ngang với thanh Nếu kích thước của Profile không lớn hơn nhiều so với kích thước có thể chấp nhận được, thì một “Spreader” có thể được sử dụng mặc dầu hệ thống nμy khi sử dụng phải bắt buộc có lời khuyến cáo bởi vì thiết bị phụ trợ rất dễ gãy vỡ vμ có liên quan đén công nghẹ đặc biệt
Khi kích thước lμ quá lớn cho các khả năng kỹ thuật của máy thì không có sự lựa chọn nμo khác ngoại trừ “ doubling” (to gấp đôi) nghĩa lμ ở đây lμ sự phân chia của một thanh thμnh hai hay nhiều thanh đùn ép Tup nhiên “doubling” cũng yêu cầu
có sự nghiên cứu sơ bộ tỉ mỉ để quyết định vị trí thuận tiện nhất cho sự phân chia
vμ cách nối hợp lý nhất các thanh ép khác nhau để tạo ra hình dạng cuối cùng Hiện tượng đối lập có thể xảy ra khi thanh profile quá nhỏ được đùn ép với một container cụ thể
Các hình dạng đùn ép mọi thanh ép mμ không phải lμ thanh, thỏi hoặc ống các thanh ép mọi hình dạng mμ không gồm rỗng or nửa rỗng
Thanh các thanh đặc có mặt cắt tròn có đường kính không
dưới 10mm Dưới mức cỡ nμy nó sẽ trở thμnh dây
Thỏi Các thỏi đặc dưới dạng hình chữ nhật hoặc vuông, có
góc cắt hoặc tròn, hoặc dạng 6 cạnh, 8 cạnh, có mặt cắt không nhỏ hơn 10 mm
Hình dạng bán rỗng các dạng mμ các thanh ngang của chúng bao gồm một
hay nhiều kẽ hở đã khép kín, nơi có tỉ lệ giữa khu vực
kẽ hở vμ diện tích kẽ hở lớn hơn giá trị trong bảng phân loại các hình dạng bán rỗng cho mỗi kiểu hợp kim vμ mỗi lớp, như định nghĩa dưới đây:
Hình dạng lớp A không có nhiều hơn hai khe hở, với
sự phân chia diện tích rỗng vμ độ dμy kim loại khép kín cân đối về phần trung tâm của khe hở
Hình dạng lớp B có sự bố trí của các thanh rỗng vμ độ dμy vách khác với lớp trước
Hình dạng rỗng Mọi hình dạng có bề mặt ngang hoμn toμn khép kín
khe hở Lớp 1) hình dạng rỗng với một khe hở tròn có đường kính lớn hơn 25 mm vμ trọng lượng phân bổ đồng đều quanh một hoặc nhiều trục đối xứng
Lớp 2) hình dạng rỗng có một dạng khác với dạng
được miêu tả ở trước,một thanh rỗng đơn có diện tích không nhỏ hơn 0.280 cm2
Lớp 3) Mọi thanh dạng rỗng có mẫu khác với mẫu
được miêu tả
Trang 9ống đùn ép Mọi thanh dạng rỗng biểu hiện dưới dạng hình tròn,
vuông, chữ nhật, lục giác, bát giác hoặc elip Chúng có góc vát hoặc tròn vμ có độ dμy vách ổn định ngoại trừ gần các góc
Chú ý: Các ống chế tạo với billet được khoan hoặc bằng đùn ép với một
Mandrel được gọi lμ các ống “seamless” (đúc, không có mối hμn) để phân biệt chúng với các ống mμ sử dụng loại khuôn Porthole (khuôn lỗ) mμ có thể được miêu tả như seamles (đúc)
Profile của thanh được đùn ép cμng nhỏ thì lực mμ máy ép sử dụng để đùn ép
nó cμng lớn cho đến khi không thể được nữa.Hiện tượng nμy có thể được phân tích với Tỉ Lệ Đùn ép, E, tên tỉ lệ giữa diện tích chứa thanh của container vμ diện tích của profile Khi đề cập các giá trị cao hơn của E, thì có một luật lệ chung lμ không vượt quá giá trị 50, trong khi phần đối diện của tỉ lệ E không dưới 10 Nói chung, khi E quá thấp thì công việc được chuyển sang một container lớn hơn, trong khi nếu quá cao thì phải sử dụng hoặc lμ một container nhỏ hơn hoặc lμ một khuôn nhiều lỗ được sử dụng
Hệ thống thứ hai có vẻ kinh tế hơn, bởi vì ít nhất theo lý thuyết thì sẽ đạt được năng xuất cao hơn; nhưng trong thực tế thì điều nμy không phải luôn đúng vμ sự lựa chọn biện pháp tốt hơn yêu cầu sự đánh giá cẩn thận chính xác tình trạng kỹ thuật (các độ phức tạp liên quan đến khuôn vμ xử lý) vμ sự đánh giá chi phí Một nhân tố khác đáng được lưu tâm lμ cùng với kích thước của profile lμ áp lực cụ thể
áp lực nμy được tạo ra bên trong container khi máy ép đang lμm việc với lực lớn nhất Nó được biểu hiện bằng N/mm2 vμ được tính toán bằng cách chia lực của máy ép (biểu hiện bằng N) cho profile thanh của container (biểu hiện bằng mm2)
Dễ dμng nhận thấy rằng đối với một hợp kim cho trước, áp lực cụ thể cμng lớn thì thanh được đùn ép cμng nhỏ vμ vách cμng mỏng Trong khi đối với cùng kiểu sản phẩm, một hợp kim cứng sẽ cần một áp lực cụ thể cao hơn một hợp kim dẻo Đối với các thanh Profile bình thường cần một áp lực khoảng 500 N/mm2, trong khi lμm việc với các hợp kim cứng chẳng hạn kiểu 2000 hoặc 7000 thì cần áp lực
khoảng 1000 N/mm2
Các hình dạng thanh đùn ép
Việc sử dụng các sản phẩm ra tăng bởi vì, khi xét về khía cạnh kinh tế, lμ khả năng chế tạo đa dạng nhiều kiểu dáng Khi xem xét về kích cỡ vμ ở một khía cạnh nμo
đó lμ các hợp kim nhôm mμ có thể được sử dụng, không nên quá vội vμng khi đánh giá rằng những hạn chế duy nhất của hình dạng, kiểu dáng lμ những hạn chế về sự thông minh vμ trí tưởng tượng của các nhμ thiết kế trong việc tạo ra các mẫu hình học mới
Tính đa dạng trong thiết kế, khi được kết hợp với sự tính toán các con số hợp lý, thì
có thể đạt được một mức độ tối ưu cao về hình dạng thanh, cả từ quan điểm chức năng lẫn tính thẩm mỹ Các bước lắp ráp cũng có thể được đơn giản hoá vμ rất kinh
tế thông qua sự nghiên cứu chi tiết kết cấu đặc biệt
Phân loại sản phẩm đùn ép: Không dễ dμng gì khi muốn xây dựng một sự phân loại
