Công nghệ chế tạo khuôn mẫu
Giới thiệu chung về quá trình đùn ép nhômTừ 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 nh lỏng 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. 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 4300C 4500C- Nhiệt độ của khuôn- Lợng co ngót của nhôm khi đông đặc là 1/100.Quá trình đùn ép:1. Xylanh máy ép2. Thân chày ép3. Đầu chày ép4. Nhôm billet5. Bạc6. Container7. L.I.P (BG)8. DIE9. BK10. DIE Ring11. BOLSTER12. DIE HOUSE Kết cấu cơ bản của khuônKhuôn đùn ép nhôm đợc phân ra làm 2 loại chính là: - Khuôn SOLID- Khuôn HOLLOW1. 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 hớng cho dòng nhôm vào khuôn, đợc 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 lợng bề mặt của sản phẩm, cho phép dòng nhôm chảy qua các khe hở đợc tạo trên bề mặt DIE.- BACKER: Tăng độ cứng vững cho DIE, đợc 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 hớng cho dòng nhôm vào khuôn, tạo ra hình dáng hình học các lỗ rỗng khép kín bên trong của profile. Đợc 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 đợc lắp ghép với BG sẽ tạo ra hình dáng hình học của sản phẩm hoàn chỉnh.- BK: Tăng độ cứng vững cho khuôn, đợc lắp ghép phía sau của DIE đảm bảo tính ổn định cho khuôn. Sau khi đã lắp ghép đợc 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 đa vào đùn ép. (theo nh hình vẽ)* Chú ý: Trớc khi đa vào đùn ép thì toàn bộ khuôn phải đợc gia nhiệt lên tới 4300C 4500C. 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 ngời thiết kế khuôn sẽ đa ra phơng án thiết kế cũng nh cách bố trí dòng nhôm vào khác nhau.2. N/c chọn phôi: Chọn theo đờng kính và chiều dày (theo bản vẽ thiết kế)3. N/c tiện trớc 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 hớng cho L.I.P, BG, BK, khoan giảm bớt lợng 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: đờng dẫn nhôm vào cho L.I.P và BG, chân bearing và bearing cho BG (để lại lợng d là 1 mm cho nguyên công phay CNC) độ nhám 3 , đờng dẫn nhôm ra cho BK, giảm bớt lợng 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 37. 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 đờng kính đảm bảo độ nhám 5 và kích thớc 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, đờng 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 đờng 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 lợng 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 hởng 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 lợng 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 lợng 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 ngời gia công có thể điều chỉnh chế độ cắt cũng nh lợng d gia công hợp lý để đảm bảo đúng kích thớc 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 đợc, - Điện cực chì: để xung những vị trí và hình dáng mà máy phay không gia công đợc đối với chân bearing của BG (đờng 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 trớc 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 thớc phải tuân theo bản vẽ thiết kế)- Gia công bề mặt bearing với lợng 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 6Lắp ghép hoàn thiện khuôn :- Đối với khuôn SOLID: Các chi tiết đợc lắp ghép theo thứ tự: L.I.P + DIE + BK, chế độ lắp lỏng thông qua chốt, - Đối với khuôn HOLLOW: Các chi tiết đợc 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 thớc, khe hở của profile bằng dỡng 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 thớc, độ dầy của sản phẩm, ảnh hởng trực tiếp đến chất lợng 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 lợng bề mặt cũng nh về kích thớc 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 lợng 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 đợc khối lợng là bao nhiêu, khi đó ta mới đa ra đợc phơng án hoá nhiệt luyện cho bề mặt bearing để đảm bảo chất lợng 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 tinh5. Búa6. Đột và chày 7. Dỡng kiểm tra8. Thớc kẹp9. Ke góc10. Các loại dụng cụ cắt và mài cho quá trình sửa nguội. (nh đá trụ các kích cỡ, đá đĩa các loại, lỡi doa đầu vuông, lỡi doa đầu tròn, lỡi dũa)11. Đèn12. ÊtôCác yếu tố ảnh hởng đến chất lợng sản phẩm: Trong quá trình đùn ép nhôm có rất nhiều yếu tố ảnh hởng đến chất lợng sản phẩm, theo thống kê trên thực tế thì 30% do khuôn, 30% do Billet, 30% do máy đùn ép và 10% do ngời sản xuất. Do đó khi một sản phẩm đùn ra mà không đảm bảo chất lợng 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 tợng: 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. - Phơng 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 tợng: Khi đùn ép do không chịu đợc áp lực của máy ép mà một số vị trí nào đó trên DIE bị gẫy, thông thờng hay gẫy ở những chỗ kép cứng vững.- Nguyên nhân: Do kết cấu yếu, do lực ép lớn quá- Phơng 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 thớc và hình dáng tơng tự ghép vào vị trí bị gãy.Trong nhiều trờng 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 tợng: 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 tợng 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 tợng này.- Phơng pháp khắc phục: Kiểm tra Billet trớc khi đa vào đùn ép, hạn chế tối đa hiện tợng 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 tợng: rạng nứt ở vị trí cạnh của sản phẩm, không đạt yêu cầu- Nguyên nhân: do bán kín góc quá bé- Phơng pháp khắc phục: tăng bán kính góc lên.e) Sản phẩm bị cong: - Hiện tợng: Bề mặt của sản phẩm bị cong lên- Nguyên nhân: Do đờng dẫn nhôm vào cha cân bằng (lợng nhôm bố trí không đồng đều), do chiều dài bearing lớn quá- Phơng pháp khắc phục: Kiểm tra lại kích thớc của đờng dẫn nhôm vào, phải đảm bảo tính đồng đều của nhôm khi đi vào khuôn, nếu kích thớc đờng 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 lợng nhôm đợc đồng đều trên toàn bộ khuôn.f) Nhăn bề mặt sản phẩm:- Hiện tợng: Bề mặt sản phẩm khi đùn ra bị nhăn- Nguyên nhân: Do tại vị trí này dòng nhôm chảy nhanh quá, lợng nhôm vào nhiều quá.- Phơng 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 tợng: 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.- Phơng 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 tợng: 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 lợng nhôm vào vị trí này không đủ- Phơng pháp khắc phục: Điều chỉnh lại dòng nhôm vào khuôn, tăng lợng nhôm tại vị trí này lên, i) Móp, vênh, xoắn sản phẩm:- Hiện tợng: Khi đùn ra sản phẩm bị cong vênh, móp lại, xoắn, không đảm bảo hình dáng hình học của sản phẩm.- Nguyên nhân: Do lợng nhôm vào khuôn không đồng đều, chỗ nhanh chỗ chậm, do áp lực ép quá lớn.- Phơng pháp khắc phục: Điều chỉnh lại dòng nhôm, điều chỉnh lại áp lực và tốc độ đùn ép.Phơng pháp sửa chữa khuôn thông thờng Trong quá trình đùn ép thì có rất nhiều những phơng án sửa khuôn, tuỳ thuộc vào từng loại khuôn và kết cấu khuôn, cùng với sự cảm nhận của ngời sửa khuôn mà có thể đa ra đợc những phơng thức sửa khác nhau. Tuy nhiên vẫn theo trình tự u tiên cho sửa bearing đầu tiên vì đây là phơng pháp đơn giản nhất. Khi đùn ép thì nhôm ở nhiệt độ khoảng 5800C 6100C, 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 trờng hợp a) và ngợc lại muốn làm chậm dòng chảy ta làm theo trờng hợp b) với góc độ vát khoảng 1 1.5 độa) 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 đa ra đợc phơng án sửa hợp lý nhất.Bảo quản khuôn. Khi khuôn đùn ép xong thì lợng 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 1000C, tuỳ thuộc vào từng loại kết cấu khuôn mà ta đun trong thời gian là bao lâu, thông thờng 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 thờng đối với mỗi loại khuôn sau khi đùn ép đợc một lợng 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 đa vào phòng bảo quản khuôn.Khuôn đợc 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. . HOUSE Kết cấu cơ bản của khuônKhuôn đùn ép nhôm đợc phân ra làm 2 loại chính là: - Khuôn SOLID- Khuôn HOLLOW1. Kết cấu của khuôn SOLID gồm có 3 thành. thiết kế )- Gia công bề mặt bearing với lợng 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