Giới thiệu về quá trình đùn ép nhôm

Từ thanh Billet nhôm (thành phần6063) dài đợc gia nhiệt lên đến 4300C - 4500C, qua máy cắt nóng cắt thành đoạn kích thớc nhất định, Container gia nhiệt và khuôn (vật liệu: SKD 61) cũng đợc gia nhiệt đến 4300C - 4500C . Khi nhiệt độ đã đảm bảo billet nhôm đợc đa vào trong container, khuôn đợc đặt vào trong DIE RING và trong DIE HOUSE. Chày ép đi vào, lúc này ở nhiệt độ khoảng 5800C nhôm ở trạng thái gần nhlỏng đợc chảy qua khuôn tạo ra hình dáng hình học của profile, khi đùn ra thì thiệt độ của thanh nhôm còn khoảng 5300C. Thanh nhôm đợc đùn ra và làm mát trên giàn băng tải, sau đó qua hệ thống kéo căng, qua hệ thống cắt tạo ra kích thớc sản phẩm theo yêu cầu. Đa toàn bộ sản phẩm qua lò hoá già để làm thay đổi tổ chức tạo độ cứng cho thanh nhôm, sau đó qua quy trình anôt, sơn tĩnh điện, phủ phim để tạo ra sản phẩm hoàn chỉnh.

Giới thiệu chung về quá trình đùn ép nhôm Từ thanh Billet nhôm (thành phần6063) dài đ-ợc gia nhiệt lên đến 430 0 C - 450 0 C, qua máy cắt nóng cắt thành đoạn kích th-ớc nhất định, Container gia nhiệt và khuôn (vật liệu: SKD 61) cũng đ-ợc gia nhiệt đến 430 0 C - 450 0 C . Khi nhiệt độ đã đảm bảo billet nhôm đ-ợc đ-a vào trong container, khuôn đ-ợc đặt vào trong DIE RING và trong DIE HOUSE. Chày ép đi vào, lúc này ở nhiệt độ khoảng 580 0 C nhôm ở trạng thái gần nh- lỏng đ-ợc chảy qua khuôn tạo ra hình dáng hình học của profile, khi đùn ra thì thiệt độ của thanh nhôm còn khoảng 530 0 C. Thanh nhôm đ-ợc đùn ra và làm mát trên giàn băng tải, sau đó qua hệ thống kéo căng, qua hệ thống cắt tạo ra kích th-ớc sản phẩm theo yêu cầu. Đ-a toàn bộ sản phẩm qua lò hoá già để làm thay đổi tổ chức tạo độ cứng cho thanh nhôm, sau đó qua quy trình anôt, sơn tĩnh điện, phủ phim để tạo ra sản phẩm hoàn chỉnh. Để nhôm có thể đùn ép ra thì phải đảm bảo 3 yếu tố nhiệt độ sau: - Nhiệt độ của Billet - Nhiệt độ của Container 430 0 C 450 0 C - Nhiệt độ của khuôn - L-ợng co ngót của nhôm khi đông đặc là 1/100. Quá trình đùn ép: 1. Xylanh máy ép 2. Thân chày ép 3. Đầu chày ép 4. Nhôm billet 5. Bạc 6. Container 7. L.I.P (BG) 8. DIE 9. BK 10. DIE Ring 11. BOLSTER 12. DIE HOUSE Kết cấu cơ bản của khuôn Khuôn đùn ép nhôm đ-ợc phân ra làm 2 loại chính là: - Khuôn SOLID - Khuôn HOLLOW 1. Kết cấu của khuôn SOLID gồm có 3 thành phần cơ bản là: + L.I.P + DIE + BACKER (BK) Chức năng và nguyên lý làm việc: - L.I.P: Phân chia dòng nhôm và dẫn h-ớng cho dòng nhôm vào khuôn, đ-ợc lắp ghép phía tr-ớc DIE thông qua chốt định vị, chịu áp lực ép và độ đàn hồi nhiệt cho khuôn, tăng độ cứng vững và tuổi thọ của khuôn trong quá trình làm việc. - DIE: Tạo ra hình dáng hình học của profile và chất l-ợng bề mặt của sản phẩm, cho phép dòng nhôm chảy qua các khe hở đ-ợc tạo trên bề mặt DIE. - BACKER: Tăng độ cứng vững cho DIE, đ-ợc lắp ghép phía sau DIE thông qua chốt định vị, làm tăng độ ổn định và tuổi thọ của khuôn. 2. Kết cấu khuôn HOLLOW gồm có 3 thành phần cơ bản: + BRIDGE (BG) + DIE + BACKER (BK) Chức năng và nguyên lý làm việc: - BG: Phân chia dòng nhôm và dẫn h-ớng cho dòng nhôm vào khuôn, tạo ra hình dáng hình học các lỗ rỗng khép kín bên trong của profile. Đ-ợc lắp ghép chặt với DIE thông qua chốt định vị - DIE: Tạo ra hình dáng hình học bao quát phía bên ngoài của profile, khi đ-ợc lắp ghép với BG sẽ tạo ra hình dáng hình học của sản phẩm hoàn chỉnh. - BK: Tăng độ cứng vững cho khuôn, đ-ợc lắp ghép phía sau của DIE đảm bảo tính ổn định cho khuôn. Sau khi đã lắp ghép đ-ợc một bộ khuôn hoàn chỉnh ta lắp ghép vào với DIE RING (là chi tiết bao bên ngoài toàn bộ khuôn), tiếp tục lắp ghép với BOLSTER và đặt vào trong DIE HOUSE sau đó đ-a vào đùn ép. (theo nh- hình vẽ) * Chú ý: Tr-ớc khi đ-a vào đùn ép thì toàn bộ khuôn phải đ-ợc gia nhiệt lên tới 430 0 C 450 0 C. Quy trình sản xuất khuôn hoàn chỉnh: 1. N/c thiết kế: Tuỳ thuộc vào từng loại máy đùn ép, cũng nh- yêu cầu của khách hàng mà ng-ời thiết kế khuôn sẽ đ-a ra ph-ơng án thiết kế cũng nh- cách bố trí dòng nhôm vào khác nhau. 2. N/c chọn phôi: Chọn theo đ-ờng kính và chiều dày (theo bản vẽ thiết kế) 3. N/c tiện tr-ớc khi nhiệt luyện: Tiện thô phôi cho tất cả các chi tiết đảm bảo độ nhám 3 (theo bản vẽ thiết kế) 4. N/c lấy dấu: Lấy dấu cho tất cả các chi tiết (theo bản vẽ thiết kế) 5. N/c khoan: Khoan lỗ chốt cho tất cả các chi tiết, khoan dẫn h-ớng cho L.I.P, BG, BK, khoan giảm bớt l-ợng d- gia công cho DIE (theo bản vẽ thiết kế), khoan lỗ mồi cho N/c cắt dây đối với DIE. 6. N/c phay: - Máy phay đứng: Phay thô: đ-ờng dẫn nhôm vào cho L.I.P và BG, chân bearing và bearing cho BG (để lại l-ợng d- là 1 mm cho nguyên công phay CNC) độ nhám 3 , đ-ờng dẫn nhôm ra cho BK, giảm bớt l-ợng d- gia công cho nguyên công EDM. (theo bản vẽ thiết kế) - Máy phay CNC: Phay thô bề mặt lối vào nhôm của DIE độ nhám 3 7. N/c nhiệt luyện: Tôi và ram tất cả các chi tiết đảm bảo độ cứng 49 - 50 HRC. 8. N/c tiện sau khi nhiệt luyện: Tiện tinh đ-ờng kính đảm bảo độ nhám 5 và kích th-ớc theo bản vẽ thiết kế cho tất cả các chi tiết, tiện tinh bề mặt vào nhôm của DIE và bề mặt ra nhôm của BG, đ-ờng kính lắp ghép của DIE và của BG đạt độ nhám 6. (theo bản vẽ thiết kế) * chú ý: Đối với DIE và BG cho khuôn HOLLOW tiện đ-ờng kính lắp ghép để làm chuẩn cho n/c phay CNC và n/c cắt dây rà chuẩn. 9. N/c phay sau khi nhiệt luyện: Phay tinh bề mặt vào nhôm của DIE, phay hết l-ợng d- bề mặt ra nhôm của BG mà nguyên công tiện để lại, độ nhám 6. 10. N/c mài: - Máy mài phẳng: Mài phẳng toàn bộ 2 mặt cho L.I.P, BK, DIE đạt độ nhám 4. - Máy mài cầm tay chạy bằng điện: Mài thô bằng đá trụ: làm phẳng và nhẵn lớp nhấp nhô tế vi do n/c phay để lại (chú ý: không làm ảnh h-ởng đến hình dáng hình học của chi tiết gia công) cho BG, L.I.P, Mài tinh bằng giấy ráp: đối với L.I.P đạt độ nhám 5(chú ý bo góc tất cả các cạnh sắc) 11. N/c phay CNC: Phay tinh bề mặt bearing của BG đạt độ nhám 6 để lại l-ợng d- +0.05 cho nguyên công nguội, khoan chính xác vị trí 2 lỗ chốt định vị trên BG. (theo bản vẽ thiết kế) 12. N/c cắt dây: Cắt theo hình dáng của profile, để lại l-ợng d- cho nguyên công nguội - 0.05, cắt chính xác 2 lỗ chốt định vị trên DIE. (theo bản vẽ thiết kế) * Chú ý: Đây là khâu quyết định đến hình dáng hình học của sản phẩm, do đó khi gia công phải chú ý đến sai số của máy mà ng-ời gia công có thể điều chỉnh chế độ cắt cũng nh- l-ợng d- gia công hợp lý để đảm bảo đúng kích th-ớc theo bản vẽ thiết kế. 13. N/c EDM (máy xung): gia công các chi tiết bearing của DIE và BG. Có 2 loại điện cực là : điện cực đồng và điện cực chì - Điện cực đồng: Dùng để xung những vị trí và hình dáng trên bearing của BG mà máy phay CNC không gia công đ-ợc, - Điện cực chì: để xung những vị trí và hình dáng mà máy phay không gia công đ-ợc đối với chân bearing của BG (đ-ờng dẫn nhôm vào), để xung gia công độ dài ngắn của bearing theo bản vẽ thiết kế: * Chú ý: Đối với DIE cho khuôn SOLID thì dùng điện cực chì xung bearing ngay sau khi cắt dây xong. (theo bản vẽ thiết kế) Đối với khuôn HOLLOW thì xung sau khi lắp ghép giữa BG với DIE, độ dài ngắn của bearing theo bản vẽ thiết kế. 14. N/c nguội : Hoàn thiện và lắp ghép các chi tiết: Đối với DIE cho khuôn SOLID và khuôn HOLLOW: - Sửa chữa những khuyết tật do n/c tr-ớc để lại, - Kiểm tra độ không thẳng, độ không phẳng của bề mặt bearing, độ không vuông góc của bề mặt bearing với mặt chịu áp lực nhôm. (các kích th-ớc phải tuân theo bản vẽ thiết kế) - Gia công bề mặt bearing với l-ợng d- gia công < 0.05, mài đạt độ bóng 6 Đối với BG của khuôn HOLLOW: - Kiểm tra các lỗ dẫn nhôm vào khuôn, sửa lại các mấp mô tế vi (không làm ảnh h-ởng cũng nh- sai lệch đến hình dáng hình học) mài bằng giấy ráp các lỗ đạt độ bóng 4. - Tạo độ cong ở các vị trí cạnh sắc để đảm bảo cho dòng nhôm chảy dễ dàng và thuận lợi. - Kiểm tra độ không phẳng, không thẳng , độ song song giữa các cạnh (tuỳ thuộc vào từng kết cấu khuôn). - Mài bề mặt bearing đảm bảo độ vuông góc với bề mặt chịu áp lực nhôm và đạt độ bóng 6 Lắp ghép hoàn thiện khuôn : - Đối với khuôn SOLID: Các chi tiết đ-ợc lắp ghép theo thứ tự: L.I.P + DIE + BK, chế độ lắp lỏng thông qua chốt, - Đối với khuôn HOLLOW: Các chi tiết đ-ợc lắp ghép theo thứ tự: BG + DIE + BK, chế độ lắp chặt thông qua chốt. Sau khi lắp ghép giữa BG với DIE, phải kiểm tra lại kích th-ớc, khe hở của profile bằng d-ỡng kiểm, tuân theo bản vẽ thiết kế. Tuỳ thuộc vào yêu cầu của khách hàng mà khi lắp ghép sẽ để chênh lệch giữa bearing của BG và bearing của DIE là bao nhiêu. Sau đó mài phẳng 2 mặt của sản phẩm đạt độ bóng 4. Thông qua quy trình sản xuất khuôn ta thấy vị trí của khâu gia công nguội là khâu hoàn tất và lắp ghép các chi tiết, kiểm tra kích th-ớc, độ dầy của sản phẩm, ảnh h-ởng trực tiếp đến chất l-ợng bề mặt sản phẩm khi đùn ép. Sau khi đã lắp ghép hoàn chỉnh bộ khuôn, mang đi đùn thử khuôn và kiểm tra chất l-ợng bề mặt cũng nh- về kích th-ớc và hình dáng hình học của sản phẩm. Nếu đạt thì mang đi hoá nhiệt luyện, thấm Nitơ cho bề mặt bearing, tuỳ thuộc vào từng loại khuôn mà thời gian thấm Nitơ là bao lâu và thấm bao nhiêu lần. * Chú ý: khi một bộ khuôn đã đảm bảo về tất cả các thông số về kết cấu cũng nh- về chất l-ợng sản phẩm, mang đi đùn ép, trong quá trình đùn ép ta phải kiểm tra xem với bề mặt bearing nh- thế có thể đùn ép đ-ợc khối l-ợng là bao nhiêu, khi đó ta mới đ-a ra đ-ợc ph-ơng án hoá nhiệt luyện cho bề mặt bearing để đảm bảo chất l-ợng của khuôn cũng nh- năng suất của sản phẩm. Khi kiểm tra nếu thấy bề mặt có dấu hiệu rỗ thì phải đi hoá nhiệt luyện ngay để đảm bảo cho bề mặt của bearing. Dụng cụ cho quá trình làm nguội: 1. Máy mài cầm tay bằng điện đá tròn và đá đĩa 2. Máy dũa cầm tay dùng khí nén 3. Dũa các loại 4. Giấy ráp thô và giấy ráp tinh 5. Búa 6. Đột và chày 7. D-ỡng kiểm tra 8. Th-ớc kẹp 9. Ke góc 10. Các loại dụng cụ cắt và mài cho quá trình sửa nguội. (nh- đá trụ các kích cỡ, đá đĩa các loại, l-ỡi doa đầu vuông, l-ỡi doa đầu tròn, l-ỡi dũa) 11. Đèn 12. Êtô Các yếu tố ảnh h-ởng đến chất l-ợng sản phẩm: Trong quá trình đùn ép nhôm có rất nhiều yếu tố ảnh h-ởng đến chất l-ợng sản phẩm, theo thống kê trên thực tế thì 30% do khuôn, 30% do Billet, 30% do máy đùn ép và 10% do ng-ời sản xuất. Do đó khi một sản phẩm đùn ra mà không đảm bảo chất l-ợng cũng nh- về hình dáng thì phải xem xét đánh giá nguyên nhân dẫn đến từ đâu và do khâu nào gây ra những lỗi đó. Một số dạng h- hỏng hay gặp trong quá trình đùn ép nhôm. a) Lỗi khuôn bị nứt: - Hiện t-ợng: bị nứt chân rết ở những vị trí cạnh góc - Nguyên nhân: do kết cấu yếu, bán kính góc quá bé, hoặc áp lực ép quá lớn. - Ph-ơng pháp khắc phục: mài sang phanh rồi hàn lại bằng que hàn BKS 61, xem xét lại áp lực và tốc độ đùn ép của máy ép. b) Gẫy ở một vị trí nào đó trên DIE: - Hiện t-ợng: Khi đùn ép do không chịu đ-ợc áp lực của máy ép mà một số vị trí nào đó trên DIE bị gẫy, thông th-ờng hay gẫy ở những chỗ kép cứng vững. - Nguyên nhân: Do kết cấu yếu, do lực ép lớn quá - Ph-ơng pháp khắc phục: Phải tăng độ cứng vững ở những vị trí đó lên, bằng cách cắt một miếng thép khác cùng vật liệu và độ cứng, kích th-ớc và hình dáng t-ơng tự ghép vào vị trí bị gãy.Trong nhiều tr-ờng hợp do cấu trúc cũng nh- vị trí của hình dáng hình học quá yếu, thì khi gia công trên n/c cắt dây phải chú ý tăng độ cứng vững ở những vị trí đó lên bằng cách cắt TAPER. c) Sản phẩm bị tróc vẩy - Hiện t-ợng: trên bề mặt sản phẩm xuất hiện nhiều vị trí bị tróc vẩy, bề mặt xấu không đạt. - Nguyên nhân: Do trong qúa trình đúc billet bị hiện t-ợng rỗ khí; do trong khi kéo căng sản phẩm để lực kéo lớn quá; do trong khi nung nóng billet và khi đùn ép nhiệt độ làm việc cao quá mức quy định sẽ dẫn đến hiện t-ợng này. - Ph-ơng pháp khắc phục: Kiểm tra Billet tr-ớc khi đ-a vào đùn ép, hạn chế tối đa hiện t-ợng rỗ khi khi đúc billet, Giảm lực kéo căng xuống cho hợp lý, giảm nhiệt độ làm việc của máy xuống mức hợp lý. d) Bề mặt cạnh của sản phẩm bị nứt: - Hiện t-ợng: rạng nứt ở vị trí cạnh của sản phẩm, không đạt yêu cầu - Nguyên nhân: do bán kín góc quá bé - Ph-ơng pháp khắc phục: tăng bán kính góc lên. e) Sản phẩm bị cong: - Hiện t-ợng: Bề mặt của sản phẩm bị cong lên - Nguyên nhân: Do đ-ờng dẫn nhôm vào ch-a cân bằng (l-ợng nhôm bố trí không đồng đều), do chiều dài bearing lớn quá - Ph-ơng pháp khắc phục: Kiểm tra lại kích th-ớc của đ-ờng dẫn nhôm vào, phải đảm bảo tính đồng đều của nhôm khi đi vào khuôn, nếu kích th-ớc đ-ờng dẫn hợp lý thì khi đó ta xử lý chiều dài bearing cho ngắn lại hoặc tăng tốc độ dòng chảy của dòng nhôm ở vị trí đó lên để l-ợng nhôm đ-ợc đồng đều trên toàn bộ khuôn. f) Nhăn bề mặt sản phẩm: - Hiện t-ợng: Bề mặt sản phẩm khi đùn ra bị nhăn - Nguyên nhân: Do tại vị trí này dòng nhôm chảy nhanh quá, l-ợng nhôm vào nhiều quá. - Ph-ơng pháp khắc phục: Hạn chế dòng chảy tại vị trí này bằng cách điều chỉnh bề mặt bearing. g) Điểm trắng trên bề mặt sản phẩm: - Hiện t-ợng: Xuất hiện nhiều vệt trắng dài, hay những điểm trắng trên bề mặt của sản phẩm. - Nguyên nhân: do billet không đồng đều về thành phần, cũng có thể do nhiệt độ đùn ép quá cao. - Ph-ơng pháp khắc phục: Kiểm tra lại thành phần của billet, điều chỉnh lại nhiệt độ của máy đùn ép khi làm việc. h) Bị rách sản phẩm: - Hiện t-ợng: Khi đùn ra có một số vị trí của sản phẩm bị rách, không đảm bảo hình dáng hình học của sản phẩm. - Nguyên nhân: Do l-ợng nhôm vào vị trí này không đủ - Ph-ơng pháp khắc phục: Điều chỉnh lại dòng nhôm vào khuôn, tăng l-ợng nhôm tại vị trí này lên, i) Móp, vênh, xoắn sản phẩm: - Hiện t-ợng: Khi đùn ra sản phẩm bị cong vênh, móp lại, xoắn, không đảm bảo hình dáng hình học của sản phẩm. - Nguyên nhân: Do l-ợng nhôm vào khuôn không đồng đều, chỗ nhanh chỗ chậm, do áp lực ép quá lớn. - Ph-ơng pháp khắc phục: Điều chỉnh lại dòng nhôm, điều chỉnh lại áp lực và tốc độ đùn ép. Ph-ơng pháp sửa chữa khuôn thông th-ờng Trong quá trình đùn ép thì có rất nhiều những ph-ơng án sửa khuôn, tuỳ thuộc vào từng loại khuôn và kết cấu khuôn, cùng với sự cảm nhận của ng-ời sửa khuôn mà có thể đ-a ra đ-ợc những ph-ơng thức sửa khác nhau. Tuy nhiên vẫn theo trình tự -u tiên cho sửa bearing đầu tiên vì đây là ph-ơng pháp đơn giản nhất. Khi đùn ép thì nhôm ở nhiệt độ khoảng 580 0 C 610 0 C, lúc này nhôm ở trạng thái gần nh- thể lỏng nên tuân thủ theo đúng quy luật của dòng chảy là càng chịu lực masat lớn càng chảy chậm. * Chú ý: Khi làm thay đổi dòng chảy của nhôm ta có thể điều chỉnh góc độ nghiêng của bearing ra ngoài hay vao trong, để làm tăng tốc độ chảy của bearing ta làm nh- tr-ờng hợp a) và ng-ợc lại muốn làm chậm dòng chảy ta làm theo tr-ờng hợp b) với góc độ vát khoảng 1 1.5 độ a) b) Nếu nh- sửa bearing mà sản phẩm vẫn ra không nh- mong muốn thì ta có thể sửa lại lỗ dẫn nhôm vào, tuỳ thuộc vào từng kết cấu khuôn mà có thể đ-a ra đ-ợc ph-ơng án sửa hợp lý nhất. Bảo quản khuôn. Khi khuôn đùn ép xong thì l-ợng nhôm vẫn còn bám lại trong khuôn, khi đó ta phải lấy l-ợng nhôm này ra bằng cách đun trong dung dịch NaOH 20% ở nhiệt độ 100 0 C, tuỳ thuộc vào từng loại kết cấu khuôn mà ta đun trong thời gian là bao lâu, thông th-ờng từ 8 12 h. Sau khi đã lấy nhôm ra ta chuyển vào phòng sửa khuôn và dùng giấy ráp mịn đánh bóng lại toàn bộ bề mặt bearing sau đó xịt vào bề mặt bearing dung dịch bảo quản (NABAKEM). Thông th-ờng đối với mỗi loại khuôn sau khi đùn ép đ-ợc một l-ợng nhôm nhất định nào đó ta phải bỏ ra để đi hoá nhiệt luyện sau đó mài bằng giấy ráp, tiếp theo xịt dung dịch bảo quản rồi đ-a vào phòng bảo quản khuôn. Khuôn đ-ợc thống kê theo hệ thống và bảo quản nơi khô ráo trên các giá khuôn. * Chú ý: Tuổi thọ của mỗi bộ khuôn phụ thuộc vào mức độ làm việc và máy đùn ép, cũng nh- phục thuộc vào quá trình hoá nhiệt luyện cho bề mặt bearing. . Giới thiệu chung về quá trình đùn ép nhôm Từ thanh Billet nhôm (thành phần6063) dài đ-ợc gia nhiệt lên đến. của khuôn - L-ợng co ngót của nhôm khi đông đặc là 1/100. Quá trình đùn ép: 1. Xylanh máy ép 2. Thân chày ép 3. Đầu chày ép 4. Nhôm billet 5. Bạc 6. Container