Gia công kim loại tấm hiện nay

Sản phẩm kim loại tấm đã không còn xa lạ trong đời sống của mỗi chúng ta. Thật dễ dàng để có thể liệt kê một sản phẩm được tạo từ các tấm kim loại. Nhưng để hình thành nên các sản phẩm ấy là cả một quá trình gia công tỉ mỉ, nhịp nhàng mà không phải ai cũng hiểu rõ. Vậy kim loại tấm là gì? Và có các phương pháp gia công kim loại tấm nào?

Gia công kim loại tấm?

Gia công kim loại tấm là một thuật ngữ rộng. Đề cập đến các quá trình gia công khác nhau như: cắt laser, đột dập, chấn gấp… để biến đổi hình dáng ban đầu của tấm kim loại thành các sản phẩm hoặc chi tiết có cấu trúc theo mong muốn. Nó còn có một tên gọi khác là chế tạo kim loại tấm.

Ngày nay việc gia công, chế tạo kim loại tấm được thực hiện hầu hết bằng máy móc CNC hiện đại. Vì thế gia công kim loại tấm có thể định nghĩa là phương pháp sử dụng các máy móc gia công chuyên dụng để làm biến đổi hình dạng tấm kim loại theo hình dáng và kích thước mong muốn. Các máy móc chuyên dụng có thể đến như: máy chấn CNC, máy cắt laser CNC, máy đột, máy hàn laser…. Vậy có bao nhiêu phương pháp gia công kim loại tấm vậy?

Các phương pháp gia công kim loại tấm

Có rất nhiều phương pháp và quy trình gia công, chế tạo kim loại tấm khác nhau. Nhưng thông dụng nhất là 5 nguyên công cơ bản bao gồm:

• Nguyên công cắt gọt.
• Nguyên công đột dập.
• Nguyên công chấn gấp.
• Nguyên công hàn hoàn thiện.
• Cuối cùng là nguyên công xử lý bề mặt.

Mỗi nguyên công sẽ thực hiện một vai trò, nhiệm vụ độc lập khác nhau. Nhưng thông thường sản phẩm kim loại tấm đòi hỏi phải kết hợp các nguyên công trên mới tạo ra được một sản phẩm hoàn chỉnh.

Nguyên công đầu tiên – nguyên công cắt kim loại

Gia công cắt kim loại tấm là quá trình loại bỏ đi vật liệu dư thừa trên bề mặt của tấm kim loại để tạo thành chi tiết có hình dạng, kích thước, độ hoàn thiện và dung sai theo ý mốn.

Có rất nhiều phương pháp cắt tấm kim loại. Nhưng có thể phân nhóm thành ba phương pháp chính:

• Phương pháp cắt kim loại truyền thống: là phương pháp sử dụng các lưỡi dao có độ cứng cao hơn vật liệu cần cắt để cắt vật liệu cần gia công. Đặc trưng của phương pháp này là: chỉ gia công được các kim loại mềm như đồng, nhôm, sắt… Và phương pháp gia công này khá đơn giản nhưng tốn thời gian. Thao tác thủ công phức tạp và độ chính xác chưa cao.
• Công nghệ cắt Plasma-Oxy/gas trên máy cắt Plasma: Đây là phương pháp thường được áp dụng với các tấm kim loại dày trên 50mm. Ưu điểm là chi phí rẻ, cắt được chi tiết dày. Tuy nhiên độ chính xác không cao.
• Cắt kim loại bằng máy laser CNC: Là phương pháp cắt kim loại tiên tiến nhất hiện nay. Sử dụng chùm tia laser để cắt kim loại. Tích hợp trình độ công nghệ thông minh, được lập trình để làm việc tự động hóa. Gia công cắt kim loại bằng máy laser có thể gia công cắt mọi vật liệu có độ cứng cao với dung sai nhỏ. Phương pháp này cho hiệu giả kinh tế cao, thời gian và nhân lực thực hiện gia công giảm. Điều này dẫn đến giá thành thành phẩm sau khi gia công cũng giảm đáng kể.

Nguyên công uốn, chấn kim loại (gia công định hình kim loại)

Có hai phương pháp định hình kim loại tấm phổ biến bao gồm chấn gấp và uốn gập kim loại. Trong nhóm phương pháp này, sự gắn kết của vật liệu được duy trì. Hình dạng của phôi được sửa đổi để tạo thành các sản phẩm có hình dáng mong muốn thông qua biến dạng. Hiện nay, nhằm đảm bảo được dung sai kích thước chính xác hơn, thì các nhà máy chuyên gia công sẽ sử dụng máy chấn CNC.

Chấn gấp (hay uốn bằng máy chấn CNC) là quá trình làm biến dạng các cạnh góc hoặc uốn mép các tấm kinh loại theo ý muốn. Máy chấn tác động mạnh đến phôi theo bản vẽ lập trình trên máy tính giúp định hình các phôi kim loại. Từ đó, các phôi kim loại tấm được định hình đúng kích thước, góc bẻ cong phù hợp với yêu cầu. Với dung sai lên đến +-0.5mm. Điều mà không có công cụ truyền thống hoặc thông thường nào có thể thực hiện được.

Nguyên công đột dập kim loại

Gia công đột dập kim loại là một quá trình biến tấm kim loại phẳng thành hình dạng hoa văn cụ thể dựa vào chày và khuôn dập. Chúng chủ yếu được dùng để tạo ra các lỗ tròn, chi tiết trên bề mặt vật liệu. Hoặc dùng để loại bỏ đi các phần dư thừa của vật liệu. Các kỹ thuật đột, dập được sử dụng để định hình kim loại có thể kể đến: đục, uốn, đúc, dập nổi, mặt bích…

Sản phẩm đột dập

Chất lượng của sản phẩm đột dập được quyết định bởi khuôn đột dập. Với mỗi sản phẩm khác nhau sẽ cần phải chế tạo các loại khuôn khác nhau.

• Khuôn dập đơn giản: Là khuôn thực hiện một thao tác duy nhất cho một lần dập. Chỉ sử dụng cho các sản phẩm có thao tác đơn lẻ.
• Khuôn phối hợp: Khuôn phối hợp là loại khuôn mà chi tiết được hoàn chỉnh sau một lần dập của máy. Có nghĩa là tất cả các nguyên công tạo thành sản phẩm được thực hiện đồng thời cùng một lúc. Sau khi ra khỏi khuôn thì quá trình dập hoàn tất và cho ra một sản phẩm hoàn chỉnh.
• Khuôn đột dập liên tục: Khuôn đột dập liên tục là khuôn mà một lần dập thực hiện được hai hay nhiều nguyên công tạo hình kim loại. Trong đó, tấm kim loại được thực hiện sau bao nhiêu hành trình dập của máy thì chúng di chuyển bấy nhiêu vị trí. Ở mỗi vị trí chi tiết được hình thành một phần. Đến vị trí cuối cùng chi tiết được tạo thành hoàn chỉnh. Khuôn dập liên hoàn có thể coi như một chu trình sản xuất hoàn thiện.

Nguyên công hàn kim loại (phương pháp nối ghép kim loại tấm)

Hàn là phương pháp gia công kim loại tấm chính trong công nghệ sản xuất gia công kim loại. Đây là quá trình nối các chi tiết vĩnh viễn lại với nhau sau khi trải qua các bước gia công gồm cắt, chấn gấp hay đột dập để tạo thành một sản phẩm hoàn chỉnh. Bằng cách áp dụng nhiệt độ cao và áp suất cho các mối nối giữa các vật liệu kim loại.

Xử lý bề mặt là một khâu quan trọng trong quá trình gia công

Xử lý bề mặt và hoàn thiện sản phẩm bao gồm tất cả các phương pháp cho phép thay đổi tính chất bề mặt của phôi kim loại. Mỗi một quy trình công nghệ bề mặt sẽ giúp cho sản phẩm sau khi hoàn thiện được tối ưu hóa. Đáp ứng những yêu cầu về:

• Khả năng cách nhiệt (khuếch tán, thẩm thấu, chống ăn mòn)
• Bảo vệ cơ học bề mặt. Chống ma sát, mài mòn.
• Gia tăng chức năng quang học (hấp thụ, phản xạ, trang trí)
• Thêm được chức năng cách điện hoặc dẫn điện.

Thông qua các phương pháp gia công bao gồm:

• Loại bỏ bề mặt (phương pháp đánh bóng)
• Gia công lớp phủ bề mặt. Như: Sơn, sơn tĩnh điện, phủ niken, phủ crom, mạ kẽm, Anode nhôm, nhuộm đen…
• Xử lý bề mặt cơ học (như bắn peening, mài phẳng, vát C)
• Xử lý bề mặt hóa học gồm tẩy rửa và làm sạch.

Các phương pháp chế tạo kim loại tấm này sẽ góp phần làm nên sự đa dạng, tính thẩm mỹ cao cho sản phẩm. Làm cho các sản phẩm gia công kim loại đạt chất lượng và giá trị sử dụng cao hơn.

Vật liệu sử dụng trong gia công chế tạo kim loại tấm

Vật liệu được sử dụng trong chế tạo kim loại tấm đa dạng và có sự khác biệt nhau về tính chất. Giống như hầu hết các lĩnh vực gia công kim loại, vật liệu trong gia công cần đạt độ bền, độ dẫn điện, dẫn nhiệt, độ cứng, tính linh hoạt và khả năng chống ăn mòn tốt.