4.1.1 Công nghệ gia công tại Việt Nam
Nền công nghiệp ô tô đánh giá khả năng phát triển khoa học kỹ thuật của một quốc gia bởi một quốc gia có nền công nghiệp ô tô phát triển sẽ kéo theo một nên công nghiệp phụ trợ phát triển. Tại Việt Nam, một đất nƣớc đang phát triển cũng đã và đang có những bƣớc tiến mới trong nghành công nghiệp phụ trợ ô tô.
Trong mƣời năm gần đây, công nghiệp ôtô đang đƣợc chú trọng đầu tƣ và phát triển tại Việt Nam. Trong đó chủ yếu là công nghiệp sản xuất các chi tiết phụ trợ trong ôtô cho xe con và xe tải nhẹ. Các cụm chi tiết khác phức tạp nhƣ động cơ, hệ thống điều khiển điện tử chủ yếu vẫn là nhập khẩu. Các doanh nghiệp tiêu biểu sản xuất và lắp ráp ô tô nhƣ Trƣờng Hải, Xuân Kiên, VEAM… đã cho xuất xƣởng khá nhiều các chủng loại và dần đáp ứng đƣợc nhu cầu xe tải nhẹ và một phần xe con tại Việt Nam.
94
Công nghệ gia công áp lực, thuật ngữ quốc tế là Metal forming technology đã ra đời rất sớm và phát triển rất mạnh ở các nƣớc có nền công nghiệp phát triển nhƣ Đức, Mỹ, Nga, Nhật, v.v. Bản chất của công nghệ gia công này là ứng dụng khả năng biến dạng dẻo của kim loại để tạo hình trong lòng khuôn bằng tác dụng ngoại lực thích hợp. Do đó các yếu tố chính của công nghệ gồm có vật liệu và khả năng biến dạng dẻo, kết cấu các bộ phận khuôn và thiết bị dập, cũng nhƣ quy trình công nghệ hợp lí.
Theo công nghệ chế tạo này thì các sản phẩm dạng tấm nhƣ vỏ, nắp (Hình 4.1), có thể chế tạo bằng các phƣơng pháp dập tấm, dạng khung bệ thì ứng dụng công nghệ dập khối, ghép nối, các chi tiết dạng ống dẫn chế tạo bằng chất lỏng và các chi tiết truyền động trong động cơ nhƣ bánh răng, khớp nối, tay biên thì đƣợc sản xuất bằng công nghệ dập khối.
4.1.2 Các công nghệ chế tạo trong gia công áp lực 4.1.2.1 Chế tạo các chi tiết dạng tấm vỏ 4.1.2.1 Chế tạo các chi tiết dạng tấm vỏ
Trong ô tô có rất nhiều chi tiết dạng tấm mỏng nhƣ nắp capô, cánh cửa xe, nắp cốp sau v.v.(Hình 4.2a). Các chi tiết này chủ yếu là sản phẩm dập vuốt (deep drawing), với chiều sâu dập vuốt thấp.
Công nghệ dập vuốt cho các chi tiết này cũng đạt đƣợc những thành tựu nhất định nhƣ ứng dụng hệ thống chặn đàn hồi và chặn cục bộ với lực chặn thay đổi trên vành phôi, công nghệ này đƣợc ứng dụng rất nhiều ở Đức trong sản xuất ô tô và máy bay.
Trong khi dập vuốt các chi tiết lớn và mức độ dập vuốt thấp, các chi tiết này khó đạt độ sắc nét ở góc cạnh và hiện tƣợng đàn hồi lại xảy ra. Để khắc phục hiện tƣợng này, phƣơng pháp dập vuốt có kéo và gân vuốt thƣờng đƣợc ƣu tiên. Kết cấu của bộ phận khuôn dập vuốt chi tiết đƣợc thể hiện ở (Hình 4.2 b) và nguyên lí dập vuốt đƣợc minh họa ở (Hình 4.2 c).
95
Hình 4. 2: Chi ti t dạng tấm và công nghệ dập vuốt
Theo sơ đồ nguyên lí hình trên, thì chày đƣợc gắn với đế khuôn (bàn máy), cối gắn với đầu trƣợt. Ở vị tri ban đầu, chặn sẽ nâng lên cùng chiều cao với chày (đôi khi cao hơn chày để tạo lực nâng ban đầu), phôi tấm đƣợc đặt lên bề mặt phẳng của chặn. Ở hành trình dập, cối đi xuống cùng với chuyển động của đầu trƣợt, ép váo phôi và tạo lực kẹp ban đầu.
Khi cối tiếp tục đi xuống, phôi sẽ đƣợc chày vuốt vào trong cối để tạo chi tiết. Quá trình dập vuốt trên đƣợc thực hiện trên máy ép thủy lực có xilanh đẩy dƣới. Với công nghệ dập vuốt truyền thống hay chày cối cứng thì việc chế tạo chày cối có kích thƣớc tƣơng quan chính xác gây khó khăn??.
Việc ứng dụng chất lỏng, cao su, polyurethane đóng vai trò của chày hoặc cối đã mở ra trang mới cho công nghệ dập vuốt. Tiết kiệm thời gian gia công khuôn, tiết kiệm kim loại, mức độ dập vuốt tăng lên, tạo hình chi tiết phức tạp.
Nguyên lí và dạng sản phẩm dập thủy cơ đƣợc minh họa ở (Hình 4.3). Qua sơ đồ nguyên lí này, điểm khác biệt so với dập vuốt truyền thống là chất lỏng đóng vai trò cối, tạo ra áp lực cần thiết và ép phôi vào biên dạng chày.
96
Hình 4. 3: Dập vuốt thủy ứng dụng chất l ng
điện từ, dập bằng chất nổi cũng đã đƣợc ứng dụng và tiếp tục nghiên cứu. Các công nghệ này góp phần tạo hình các chi tiết phức tạp và kích thƣớc ngoại cỡ.
4.1.2.2 Chế tạo chi tiết dạng khối
Các chi tiết dạng khối nhƣ tay biên, trục khuỷu, khớp nối trong ô tô là những chi tiết điển hình sản xuất bằng công nghệ dập khối, vì những yêu cầu cao về cơ tính hay chịu tải trọng động khi làm việc. Các công nghệ dập khối đến nay cũng đã có nhiều cải tiến để sản phẩm có độ chính xác cao hơn, đặc biệt là ứng dụng các bộ khuôn kín và công nghệ gia công ảo. Quá trình dập có thể tiến hành ở trạng thái nguội, trạng thái nửa nóng (nhiệt độ kết tinh lại), trạng thái bán lỏng và nhiệt độ cao 1200oC (khoảng 70% Tchảy).
Hình 4. 4: Chi ti t dạng khối và công nghệ
Trên hình 4.4a là các chi tiết dạng khối thƣờng gặp trong công nghiệp ô tô. Hai đại diện công nghệ điển hình để sản xuất các chi tiết này là dập khối khuôn hở/kín và
97
ép chảy, (Hình 4.4b,c). Dập khối thƣờng đƣợc đƣợc thực hiện trên các máy nhƣ dập búa, máy ép thủy lực dập nóng, máy ép ma sát trục vít.
Hình 4. 5: Quy trình công nghệ và khuôn dập khối
Trong khí đó ép chảy thƣờng đƣợc thực hiện trên máy ép thủy lực nằm ngang. Hiện tại ở Việt Nam việc ứng dụng các công nghệ dập khối trong các nhà máy vẫn ở mức độ thấp và chủ yếu là chuẩn bị phôi. Công nghệ này phát triển còn hạn chế là do thiếu thiết bị tạo lực lớn, thiếu thiết bị nung công suất lớn và thiếu cả thị trƣờng tiêu thụ. Ép chảy Profile định hình cho kim loại mầu đang là hƣớng đi của các nƣớc công nghiệp phát triển. Không thuần túy chỉ dừng lại tạo các phôi có đƣờng sinh thẳng, ép chảy ngày nay thƣờng gắn với các thiết bị uốn liên tục có điều khiển linh hoạt ngay khi phôi còn nóng để tạo ra các khung dàn có độ chống uốn tốt và nhẹ.
Hình 4.5 là ví dụ về thiết kế công nghệ dập và kết cấu nửa khuôn dập cho chi tiết tay biên. Theo quy trình trên thì phôi dập tay biên phải đƣợc thực hiện qua ba bƣớc tạo hình chính (ép trụ, dập thô, dập tinh) và hai bƣớc phụ (tạo chuôi kẹp kìm, cắt biên). Các quá trình biến dạng khối diễn ra phức tạp, do đó trƣớc khi sản xuất hàng loạt cần phải có các nghiên cứu cụ thể và thử nghiệm. Ở các nƣớc công nghiệp phát triển các quá trình dập khối thƣờng đƣợc tính toán mô phỏng trên máy tính sau đó đƣa ra chế tạo thử nghiệm và sản xuất hàng loạt.
4.1.2.3. Chế tạo chi tiết dạng ống
Phƣơng pháp dập tạo hình vật liệu kim loại bằng chất lỏng đã đƣợc nghiên cứu và thủ nghiệm từ những năm 50 của thế kỷ 20. Công nghệ này chỉ đƣợc áp dụng cho
98
hai dạng phôi chủ yếu là phôi tấm và phôi ống, tƣơng ứng với các dạng phôi sẽ có các thuật ngữ tƣơng ứng nhƣ dập tĩnh/thủy cơ phôi tấm (HBU), dập áp lực cao bên ngoài (AHU) và bên trong ống (IHU). Dập thủy tĩnh chi tiết tấm đòi hỏi áp lực chất lỏng từ 500at đến 2000at. Áp lực này thƣờng thấp hơn khi dập bằng chất lỏng cho phôi ống, thƣờng từ 10004000at, do đó còn gọi công nghệ này là áp lực cao bên trong. Sơ đồ nguyên lí phƣơng pháp IHU đƣợc thể hiện qua (Hình 4.6).
Hình 4. 6: Nguyên lí dập chi ti t ống chữ T
Theo nguyên lí (Hình 4.6), đầu tiên ống đƣợc đƣa vào lòng khuôn, khuôn trên đi xuống và ép khuôn dƣới với lực đóng khuôn Fs. Tiếp theo các chày dọc trục đi vào đóng kín hai đầu ống. Chất lỏng đƣợc bơm vào đầy ống. Ở công đoạn tạo hình (c), chất lỏng với áp lực thích hợp và các chuyển động có điều khiển của chày dọc trục và chày đối áp sẽ làm phôi ống biến dạng và phình ra theo biên dạng khuôn. Dau khi tạo hình là quá trình tháo khuôn và gỡ sản phẩm.
Dập chi tiết dạng ống chữ T là một nguyên lí cơ bản ban đầu cho phƣơng pháp IHU và đến nay đƣợc ứng dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp ô tô, đặc biệt là các đƣờng ông xả và ống dẫn liệu có hình dáng phức tạp trên ô tô, (Hình 4.7) thể hiện các chi tiết dạng ống tạo hình bằng chất lỏng áp lực cao bên trong.
99
Hình 4. 7: Các dạng s n phẩm ứng dụng IHU
4.1.2.4. Công nghệ uốn tấm
Trong ô tô có rất nhiều chi tiết đƣợc tạo từ công nghệ uốn, nhƣ thành thùng xe tải, các xƣơng trần, các bệ đỡ v.v. các chi tiết này phải đảm bảo độ bền nhẹ, độ chông uốn cao, khả năng lắp ráp và lắp ghép dễ dàng. Các công nghệ uốn thƣờng bắt gặp nhƣ uốn bằng khuôn (máy dập vạn năng hoặc máy sấn thủy lực), uốn bằng trục quay và uốn liên tục trên các trục con lăn (Hình 4.12)
Hình 4. 8: Công nghệ uốn tấm đi n hình
Trong đó công nghệ uốn bằng khuôn thƣờng áp dụng cho các chi tiết nhỏ và có góc uốn phức tạp (Hình 4.13a), uốn bằng trục lăn thƣờng chế tạo các cung hoặc ống tròn cho phôi tấm phẳng, phôi ống tròn, phôi profile (Hình 4.13a), và đối với các chi tiết uốn dài vô hạn thì uốn lốc vẫn là giải pháp chƣa thể thay thế. Với sự phát triển của thiết bị có điều khiển chính xác, các góc uốn đƣợc kiểm soát trong quá trình và bù trừ lƣợng biến dạng đàn hồi.
100
Hình 4. 9: Công nghệ uốn tấm đi n hình
4.2. Đề xuất giải pháp kỹ thuật nâng cao tính dễ chế tạo
Nhằm để phát triển ngành công nghiệp chế tạo ô tô phục vụ cho tiến trình công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nƣớc, đẩy mạnh quá trình hội nhập của Việt Nam với khu vực và thế giới. Đồng thời đặt ra đƣợc phƣơng hƣớng phát triển của ngành trong thời gian tới tƣơng xứng với tầm vóc của ngành công nghiệp chủ đạo của đất nƣớc trong thế kỷ 21. Ngành công nghiệp chế tạo ô tô là ngành công nghiệp chủ yếu của hầu hết các quốc gia. Sự phát triển của ngành công nghiệp chế tạo ô tô sẽ tạo điều kiện thúc đẩy sự phát triển của nhiều lĩnh vực công nghiệp khác nhau. Việt Nam với dân số hơn 86 triệu ngƣời và là một trong những quốc gia có mức tăng trƣởng kinh tế ổn định, đƣợc đánh giá là thị trƣờng tiêu thụ ô tô đầy tiềm năng trong khu vực Đông Nam Á. Đây chính là tiền đề vững chắc cho sự phát triển của ngành công nghiệp này trong tƣơng lai.
4.2.1. Chính sách Nhà nƣớc
Trong nền kinh tế thị trƣờng hiện nay, chính sách của Nhà nƣớc là nhân tố vô cùng quan trọng ảnh hƣởng đến hoạt động kinh doanh của tất cả các thành phần kinh tế. Nhà nƣớc có thể điều tiết cung cầu thông qua các chính sách về thuế, hạn ngạch. Vì vậy, để xác định đƣợc các chiến lƣợc sản xuất, kinh doanh; các doanh nghiệp, đặc biệt các nhà đầu tƣ nƣớc ngoài và các liên doanh cần phải nghiên cứu kỹ chính sách cũng nhƣ quan điểm chính trị của nƣớc sở tại. Có nhiều ý kiến cho rằng, chính sách nhà nƣớc là nhân tố quyết định cho ngành cơ khí chế tạo nói chung và ngành công nghiệp ôtô nói riêng.
101
4.2.2.Thị hiếu, tập quán.
Khi nghiên cứu một chiến lƣợc hoặc tung một sản phẩm nào đó ra thị trƣờng, ngoài việc xem xét các nhân tố khác thì các nhà kinh doanh luôn luôn phải quan tâm đến thị hiếu, tập quán của ngƣời tiêu dùng để đa ra quyết định chính xác, có hiệu quả. Và ô tô nào càng tiện nghi, chất lƣợng phục vụ và dịch vụ bảo hành, sửa chữa càng tốt thì càng thu hút đƣợc ngƣời tiêu dùng đến với công ty. Song, cùng với sự phát triển kinh tế, thu nhập của ngƣời dân sẽ tăng lên kéo theo nhu cầu đối với những loại xe cao cấp, chất lựợng tốt, sang trọng. Vì vậy các nhà sản xuất phải có chiến lƣợc lâu dài hơn cho sự tồn tại của doanh nghiệp trong tƣơng lai.
4.2.3 Giải pháp chế tạo.
4.2.3.1 Giải pháp chế tạo càng chữ A.
Để chế tạo càng chữ A đảm bảo đƣợc độ bền, cấu tạo hợp lý và giá thành rẻ thì cần tiến hành các bƣớc nhƣ sau:
Bƣớc 1: Chọn phôi thép tấm hợp kim , độ dày 2 mm. Sau đó tiến hành vẽ để tạo ra bề
mặt đế của càng chữ A theo đúng thiết kế (Hình 4.10).
Hình 4. 10: Biên dạng đ càng chữ A
Bƣớc 2: Cắt biên dạng đế càng chữ A theo hình đã vẽ. Sau khi cắt xong thì phải mài dũa
102
Hình 4. 11: Đ càng chữ A hoàn ch nh.
Bƣớc 3: Chọn loại thép tấm tƣơng tự để cắt viền bao bên ngoài và phần nắp phía trên
đỉnh của càng (Hình 4.12).
Hình 4. 12: Vi n bao bên ngoài càng chữ A.
Bƣớc 4: Tiến hành lắp ghép bề mặt đế, viền bao ngoài để tạo ra càng chữ A cơ bản.
Sử dụng phƣơng pháp hàn điện để lắp ghép. Sau khi hàn xong phải mài dũa lại các mối hàn và đƣờng viền bên ngoài sao cho đẹp (Hình 4.13).
103
Hình 4. 13: Càng chữ A n
Bƣớc 5: Khoan các lỗ chốt để tạo thành một càng chữ A hoàn chỉnh (Hình 4.14).
Hình 4. 14: Càng chữ A hoàn ch nh.
4.2.3.2 Chế tạo ty đẩy.
Bƣớc 1: Chọn phôi thép 40, dạng hình trụ tròn và đặc, có đƣờng kính và chiều dài theo
104
Hình 4. 15: Phôi thép trụ.
Bƣớc 2: Tiến hành các bƣớc nguyên công nhƣ phay mặt đầu, tiện trụ bậc, gia công lỗ
chốt để tạo thành một ty đẩy hoàn chỉnh. Sau đó đem đi tôi ở nhiệt độ cao để tang độ cứng vững cho ty đẩy (Hình 4.16).
Hình 4. 16: Ty đẩy hoàn ch nh.
4.2.3.3 Giải pháp chế tạo lò xo đàn hồi.
Để đảm bảo tính năng cho lò xo khi tôi thu đƣợc mactenxit, sau đó ram trung bình (400 đến 500 độ C) đƣợc troostit ram. Tuy nhiên việc nhiệt luyện lò xo là một
105
công nghệ phức tạp. Căn cứ chủ yếu để quyết định chọn chế độ công nghệ là hình dạng, kích thƣớc lò xo. Những lò xo tiết diện lớn, lò xo nhíp nói chung phải tạo hình bằng biến dạng nóng sau đó lợi dụng nhiệt độ còn dƣ tiến hành tôi luôn, do đó cần khống chế tốt nhiệt độ gia công tạo hình bƣớc cuối cùng sao cho phù hợp nhiệt độ tôi của thép, đồng thời phải bảo vệ tốt bề mặt chống hiện tƣợng thoát cacbon và oxy hoá bề mặt.
Nếu nhƣ kết hợp cơ nhiệt luyện nhiệt độ cao để chế tạo lò xo cuốn nóng thì cơ tính lò xo sẽ đƣợc cải thiện rất nhiều.
Đối với lò xo tiết diện nhỏ ( đƣờng kính nhỏ hơn 7mm) đƣợc chế tạo bằng phƣơng pháp cuốn nguội, có 2 loại quy trình nhiệt luyện cơ bản:
Các lò xo làm bằng dây thép cácbon và dây thép hợp kim, sau khi cuốn xong phải tiến hành Tôi và sau đó tiến hành ram.
Các lò xo đƣợc cuốn nguội từ dây lò xo loại I (hoặc II, III) sau cuốn nguội chỉ cần ram thấp. Dây thép lò xo loại I là loại dây đƣợc chế tạo bằng công nghệ đặc biệt. Quá trình cán-kéo-nhiệt luyện đƣợc phối hợp tính toán xử lý để tạo ra loại dây có tổ chức hạt nhỏ mịn, các tạp chất đƣợc nghiền nát, phân bố rất đều. Quá trình kéo – nhiệt luyện kết hợp gia công biến cứng nguội đã đem lại cho dây thép lò xo một giới hạn đàn hồi cao, khả năng chống mỏi tốt. Công nghệ này đƣợc tiến hành ở nhà máy, nên sau khi cuốn lò xo ở trạng thái nguội, chỉ cần ram khử ứng suất, không đƣợc tôi.
Thép lò xo có độ dẫn nhiệt thấp, nên khi nung cần tính toán đúng thời gian giữ nhiệt và tốc độ nung. Hết sức tránh gây vết nứt khi tôi. Khi nung tôi cần bảo đảm nhiệt độ nung