Cách phòng ngừa nhăn khi dập sâu

Trả lời trực tiếp: Nhăn khi dập sâu là hiện tượng mất ổn định (oằn) của tấm tôn. Vành của phôi bị chày đẩy vào trong, và vì chu vi của phôi lớn hơn chu vi của chi tiết dập, vật liệu ở vành bị nén theo phương tiếp tuyến. Khi ứng suất nén đó vượt quá khả năng chống oằn của tôn, sóng hình thành ở mép (nhăn vành) hoặc lan vào thành (nhăn thành). Bạn phòng ngừa bằng cách kiểm soát tám biến số dưới đây — trên hết là lực giữ phôi, tỷ số dập, bán kính chày/cối và tính dị hướng của vật liệu — và xử lý bằng cách xác định biến số nào đang vượt ngưỡng trước khi động đến khuôn.

Nguyên nhân gây nhăn khi dập sâu là gì?

Trong quá trình dập, vành phôi chịu ứng suất kéo hướng tâm (kéo vật liệu vào lòng cối) đồng thời với ứng suất nén tiếp tuyến (chu vi đang thu nhỏ). Tôn mỏng chịu nén tiếp tuyến giống như một cây cột chịu nén: dưới ngưỡng tới hạn thì ổn định, vượt ngưỡng thì oằn thành sóng. Kim loại không biến mất — nó gập lại. Nếp gập ở lại ở vành hay bị kéo vào thành phụ thuộc vào việc mất kiểm soát ở đâu và khi nào. Tám biến số công nghệ và khuôn quyết định ngưỡng tới hạn đó:

1. Lực giữ phôi

Bộ giữ phôi (ép vành phôi vào mặt cối) tạo ra ma sát chống lại hiện tượng oằn tiếp tuyến. Lực quá nhỏ thì vành phôi nhấc lên và tạo sóng; quá lớn thì vật liệu không chảy vào được, thành mỏng đi và rách tại bán kính chày. Với khuôn mới, hãy khởi đầu khoảng 20–30% lực dập tính toán đối với thép cacbon thấp rồi tinh chỉnh khi chạy thử. Dùng đệm khí nito, thủy lực hoặc servo khi cần biểu áp lực ổn định và điều chỉnh được; đệm lực không đổi, chỉ tinh chỉnh cho một chiều sâu hành trình, sẽ không kiểm soát được chi tiết có diện tích vành thay đổi.

2. Tỷ số dập

Tỷ số dập m = d/D (đường kính sản phẩm trên đường kính phôi) đo mức độ phôi phải thu nhỏ. m càng nhỏ thì ứng suất nén tiếp tuyến trên vành càng lớn và càng khó ngăn nhăn mà không gây rách. Mỗi vật liệu có một tỷ số dập giới hạn thực tế cho một lần dập — với thép cacbon thấp khoảng m ≈ 0,50–0,55 (tương ứng tỷ lệ sâu/đường kính khoảng 0,9–1,0 với cốc trơn). Nếu chi tiết cần một lần dập sâu hơn, hãy thêm một nguyên công dập lại thay vì chống lại vật liệu.

3. Bán kính cối và chày

Bán kính cửa cối quyết định cách vành phôi uốn vào lòng cối và bộ giữ phôi giữ được vật liệu trong bao lâu. Bán kính quá nhỏ làm tăng ứng suất uốn và có thể xé thành; quá lớn thì vành phôi thoát khỏi bộ giữ phôi sớm và phần vật liệu không được đỡ sẽ nhăn vào thành. Hãy bắt đầu từ khoảng 6–10 × độ dày tôn cho bán kính cối và 4–8 × độ dày cho bán kính chày, sau đó xác nhận bằng chạy thử. Chày và cối cũng phải được đánh bóng theo hướng dập để tránh hiện tượng bám dính làm nhiễu dòng chảy vật liệu.

4. Tính dị hướng của vật liệu

Tôn không đồng nhất: quá trình cán tạo ra tính định hướng. Hệ số dị hướng pháp tuyến r (hệ số Lankford) mô tả khả năng chống mỏng so với co theo mặt phẳng — r càng cao thì chống nhăn càng tốt, vì vật liệu có xu hướng dày lên thay vì oằn. Các mác dành cho dập sâu được chọn theo độ tạo hình và giá trị r ổn định: DC04/DC06 hoặc SPCE cho thép, 5052-O cho nhôm, và 304 chất lượng dập sâu cho inox. Nếu một mác ở ngưỡng biên cứ nhăn mãi, đổi mác tốt hơn thường rẻ hơn là làm lại khuôn.

5. Bôi trơn

Bôi trơn có hai nhiệm vụ trái ngược nhau. Trên bán kính cối và chày, ma sát thấp giúp thành trượt và giảm nguy cơ rách. Ở phía vành, một phần ma sát lại có lợi: đó là yếu tố giúp bộ giữ phôi hãm vật liệu. Vì vậy bôi trơn không đều hoặc quá nhiều ở vành sẽ làm tăng nhăn, còn quá ít thì làm tăng rách. Hãy dùng màng dầu đều và đúng loại (dầu dập, màng khô, lớp polymer) cho từng vật liệu và giữ ổn định giữa các chi tiết.

6. Độ dày tôn

Khả năng chống nhăn tăng mạnh theo độ dày: tôn dày có ứng suất oằn ở vành cao hơn nhiều, đó là lý do chi tiết mỏng nhăn sớm hơn nhiều so với chi tiết dày với cùng một lực giữ. Dung sai độ dày rất quan trọng — một cuộn nằm ở giới hạn dưới của dung sai sẽ hành xử như một vật liệu khác. Nếu chi tiết mỏng nhăn không đều, hãy kiểm tra độ dày đầu vào và cân nhắc siết dung sai hoặc dùng mác có độ bền cao hơn.

7. Hình dạng phôi

Hình dạng và kích thước phôi quyết định mức độ đều của tải trọng trên vành. Phôi tròn hoàn hảo cho cốc trụ sẽ đặt tải đối xứng; phôi không đối xứng hoặc quá lớn sẽ đặt tải không đều lên bộ giữ, và vùng chịu tải nhỏ nhất sẽ nhăn trước. Hãy cắt phôi đến biên dạng nhỏ nhất có thể làm việc, cân bằng dòng chảy vật liệu, và với chi tiết không đều hãy dùng hình dạng phôi khai triển thay vì một hình chữ nhật hay hình tròn cho tiện.

8. Tốc độ dập

Tốc độ thay đổi tốc độ biến dạng và (qua công ma sát) nhiệt độ tại bán kính cối. Với phần lớn các loại thép, ảnh h;ưởng này nhỏ; nhưng với nhôm, inox austenit và tôn phủ, nó có thể đẩy quá trình sang rách hoặc nhăn. Hãy giữ tốc độ máy dập và thời điểm đệm không đổi trong suốt quá trình chạy thử để mỗi lần chỉ thay một biến số, và ghi lại tốc độ sản xuất vào phiếu công nghệ — một khuôn đạt ở 10 hành trình/phút có thể hành xử khác ở 25.

Cách chẩn &273;án hiện tượng nhăn

Hãy nhìn vào vị trí của nếp nhăn, không chỉ xem có nhăn hay không:

• Sóng đều ở mép ngoài của vành — bộ giữ phôi không kẹp đủ mạnh (lực quá thấp, mất áp đệm, hoặc bộ giữ tiếp xúc quá muộn).
• Nếp nhăn bị kéo vào thành — mất kiểm soát trước khi hết hành trình: tỷ số dập quá cao, bán kính cối quá lớn, hoặc thiếu gân kéo / gân quá nông.
• Chỉ nhăn một bên chi tiết — khuôn không song song (mặt bộ giữ hoặc mặt cối không cân), phôi lệch tâm, hoặc đệm phân bố không đều. Hãy kiểm tra bằng phim cảm áp trước khi thay đổi lực.
• Nếp nhăn nhỏ quanh bán kính góc hoặc một chi tiết nhỏ — vật liệu dư cục bộ: vùng xung quanh đang cấp nhiều vật liệu vào chi tiết hơn mức nó hấp thụ được; hãy thêm gân cục bộ hoặc đổi đường bao phôi.

Kiểm tra bằng cách tháo khuôn cũng hữu ích: dừng máy ở điểm cuối hành trình và xem vành phôi nhấc khỏi bộ giữ ở đâu trước tiên. Điểm đó chính là nơi nếp nhăn bắt đầu.

Cách chỉnh khuôn

Hãy làm theo thứ tự này để mỗi lần chỉ thay đổi một biến số:

1. Kiểm tra máy dập và đệm có đang truyền đúng lực danh định. Một đệm khí nito đang yếu hay một mạch thủy lực rò rỉ sẽ tái hiện nhăn chỉ qua một đêm trên khuôn mà hôm trước vẫn tốt.
2. Tăng lực giữ phôi theo từng bước nhỏ (5–10%) cho đến khi sóng ở mép mất hoặc thành bắt đầu mỏng đi — tùy cái nào đến trước.
3. Thêm hoặc làm sâu gân kéo khi chỉ tăng lực thì chi tiết rách trước khi hết nhăn. Hãy bắt đầu nông; gân quá sâu sẽ biến bài toán nhăn thành bài toán nứt.
4. Kiểm tra lại bán kính và khe hở cửa cối. Chỉ mở bán kính rộng hơn khi thành có vết xước hoặc bị rách; thu nhỏ lại (hoặc thêm một bậc/gân nhỏ ở cửa) nếu vành phôi thoát ra quá sớm.
5. Chỉnh độ song song và căn chỉnh — mài lại và lắp lại bộ giữ nếu phim cảm áp cho thấy một bên đang chịu toàn bộ tải.
6. Chỉ thay đổi thông số công nghệ sau cùng: loại và lượng dầu bôi trơn, đường bao phôi, mác hoặc độ dày vật liệu, rồi đến tốc độ dập.
7. Nếu tỷ số dập vượt quá LDR của vật liệu, hãy dừng tinh chỉnh và thêm một nguyên công dập lại. Không có mức lực giữ phôi nào làm cho một lần dập bất khả thi về vật lý trở nên ổn định được.

Ví dụ thực tế

Một vỏ động cơ hình trụ dập từ DC04 dày 1,2 mm bị nhăn ở vành trong 40 chi tiết đầu khi chạy thử. Tỷ số dập vẫn đạt (m ≈ 0,58) và bán kính cửa cối khá rộng (≈ 8 × t). Phim cảm áp cho thấy đệm chỉ truyền 60% lực danh định trên một phần tư, vì một đệm khí nito đã mất áp. Sau khi nạp lại và cân bằng đệm, sóng ở vành mất hẳn với cùng một thiết lập lực. Cải tiến tiếp theo là thêm một gân kéo nông để mở rộng cửa sổ công nghệ trước khi phê duyệt sản xuất. Bài học: hãy đo máy trước khi sửa khuôn.

Danh mục kiểm tra kỹ thuật

• Tỷ số dập m = d/D có vượt giới hạn một lần dập của vật liệu không? Nếu có, hãy tính thêm một lần dập lại.
• Lực giữ phôi có được đặt theo diện tích vành và vật liệu, với đệm lặp lại được?
• Bán kính cửa cối trong khoảng khởi đầu 6–10 × t; bán kính chày 4–8 × t?
• Mặt khuôn song song; lực đệm đã xác nhận bằng phim cảm áp khi chạy thử?
• Gân kéo có kích thước vừa đủ để hãm dòng chảy mà không kéo giãn quá mức?
• Mác vật liệu có hệ số r đủ và dung sai độ dày ổn định?
• Dầu bôi trơn được bôi đều và đúng loại — không bôi quá nhiều ở vành?
• Đường bao phôi đã được cắt để cân bằng dòng chảy vật liệu?
• Tốc độ máy dập và thời điểm đệm đã được ghi thành thông số công nghệ?
• Chi tiết đầu tiên và phiếu công nghệ đã được xem cùng nhau trước khi phê duyệt sản xuất?

Dịch vụ dập sâu tại Balford

Balford tự thiết kế và chế tạo khuôn dập sâu, vận hành máy dập từ 25 tấn đến 350 tấn, có khuôn liên hoàn cho sản lượng lớn và khuôn một công đoạn cho mẫu và lô trung bình. Đội kỹ thuật của chúng tôi áp dụng đúng trình tự chẩn đoán trên đây trong DFM và khi chạy thử khuôn — xem năng lực dập sâu kim loại của chúng tôi để biết dải công suất máy dập và giới hạn kích thước chi tiết. Các hướng dẫn kỹ thuật liên quan: dập sâu so với dập liên hoàn, dập sâu chi tiết nhôm, và vỏ van điện từ dập sâu.

Câu hỏi thường gặp