Quá trình đùn ép nhôm

QUÁ TRÌNH ĐÙN ÉP NHÔM. Nguyên tắc cơ bản của đùn ép nhôm hoàn toàn đơn giản: một thỏi hình trụ đã qua xử lý gia nhiệt trước được đặt trong máy đùn ép thuỷ lực và được ép ở áp suất cao qua một khuôn ép bằng thép để mà khi thỏi đùn ra khỏi máy ép sẽ có hình dạng theo ý muốn. Bản vẽ biểu đồ của một chu trình sản xuất được chỉ ra ở hình 1.: trọng tâm của chu trình là khuôn . Kiểu khuôn đơn giản nhất là loại khuôn thép được qua xử lý nóng, có một lỗ, được gia công cơ khí đặc biệt, có hình dạng theo thiết kế. Cùng với các phụ kiện khác, khuôn được giữ trong một trượt khuôn - một bộ phận của máy ép. Gắn chặt với trượt khuôn là một container (buồng ép). Trong buồng ép là một Billet được chèn vào sau khi nó đã được nung nóng ở nhiệt độ khoảng 5000C. Buồng ép cũng được gia nhiệt bằng một dụng cụ chống điện tốt, nhằm đảm bảo Billet luôn được giữ ở nhiệt độ đồng nhất. Ram (pittông) sẽ tạo áp lực lên Billet và đầu của Ram (dummy block: chày ép) phải được thay định kỳ, bởi vì chức năng của nó là hấp thụ mài mòn do sự tiếp xúc với kim loại nóng gây ra. áp lực được thực hiện bởi Main piston (pitông chính) vận hành bằng dầu thuỷ lực. Dầu thủy lực sinh ra dưới áp lực của bơm dầu. áp lực này sẽ làm thanh nhôm được ép qua lỗ trong khuôn, tạo thành thanh có hình dạng giống với hình của lỗ trong khuôn. Chu trình phải dừng trước khi mũi Ram chạm khuôn. Container quay trở lại xilanh nhả khuôn còn giữ phần còn lại của Billet; Ram cũng sẽ lùi lại và mẩu Billet sẽ bị tách ra khỏi khuôn bởi một lưỡi cắt từ trên. Công suất lớn nhất mà pitông chính thực hiện được gọi là công suất ép. Công suất ép được đo bằng tấn. Các máy ép công nghiệp có công suất từ 500 đến 20.000 tấn, nhưng hầu hết nằm trong khoảng 1.200 - 3.500 tấn. I. Các kiểu máy ép Về ứng dụng thực tế, các kiểu cơ bản của máy đùn ép được chỉ ra. A. Máy đùn ép trực tiếp loại đơn giản Đây là kỹ thuật cơ bản. B. Máy đùn ép trực tiếp có lõi rỗng Kiểu này được sử dụng để đùn ép các thanh rỗng vì nó không thể sử dụng các khuôn truyền thống. Các bước cơ bản của máy ép này được thực hiện như sau: Pitông và thiết bị rỗng cùng tiến lên cho đến khi Ram chạm đến Billet Lõi rỗng trung tâm tiến trong khi Ram dừng lại, tạo đường qua Billet và xuyên qua nó (nhưng thường thì Billet được khoan trước) và dừng lại khi đầu của nó đã vào lỗ khuôn. Lúc này thiết bị rỗng dừng trong khi Ram tiến và Billet được đùn qua khoảng hình khuyên giữa khuôn và lõi rỗng. C. Máy đùn ép gián tiếp hoặc máy ép ngược (bản vẽ C, hình 2) Trong quá trình đùn ép gián tiếp, lực máy ép tạo ra một áp lực rất cao trong buồng ép. lực ép này làm bề mặt của billet dính chặt vào thành buồng ép. Khi Billet tiến vào buồng ép, các tầng bên trong buống ép di chuyển dễ dàng hơn các tầng gần bè mặt. Điều này do phản ứng ma sát đáng kể tạo ra.Các phản ứng này có thể hấp thụ hơn 20% lực ép khi vận hành trên các hợp kim cứng. Điều này làm hạn chế khả năng đùn ép, đặc biệt với các thanh mỏng. Đối với loại máy ép ngược, buồng ép được làm để di chuyển cùng tốc độ và cùng hướng với Ram , để mà không có sự di chuyển tương ứng giữa Billet và buồng ép , không có các phản ứng ma sát và toàn bộ lực ép sẽ được tận dụng để đùn ép Billet. Vì có cùng lực ép, do đó, có thể đạt được tốc độ ép cao hơn: ví dụ đối với các máy ép có vách mỏng hơn. Một thuận lợi khác đối với loại máy ép nghịch này là với hệ thống này thì có thể tránh được điểm làm việc cứng và hạn chế được hiện tượng tạo ra thớ kết tinh ở phía cuối khi sử dụng hợp kim cứng, giảm số các thanh bị khuyết tật. Tuy nhiên, cùng với các thuận lợi trên thì kiểu máy ép này cũng có những bất lợi đáng kể. Một trong những bất lợi chính là, đối với loại máy ép trực tiếp, vỏ của Billet có chứa nhiều oxit và chất kết tủa còn nằm ở trên vách buồng ép và được Ram thu lại sẽ được chuyển đến khu thải. Quá trình này lại không xảy ra với máy ép nghịch nơi mà vỏ Billet hình thành trực tiếp trên bề mặt của thanh ép, gồm cả các khuyết tật bề mặt. Một hạn chế quan trọng khác của máy ép nghịch là các sản phẩm được đùn ép phải đi qua bên trong trục giữ khuôn và điều này làm hạn chế các thanh đạt được. II. Hợp kim đúc Có hàng trăm loại nhôm hợp kim đúc. Tuy nhiên, đa số thanh đùn ép liên quan đến một số thành phần dưới đây (Bảng 1 và 2). Nhóm kí hiệu Si Fe Cu Mn Mg Cr Ni Zn Ga V thành phần khác Ti Tạp chất Nhôm Mỗi TP Tổng 1000 1050A 0.25 0.40 0.05 0.05 0.05 - - 0.05 - 0.05 - 0.03 0.03 - 99.50 1350 0.10 0.40 0.05 0.01 - 0.01 - 0.05 0.03 0.05B 0.02V+Ti Nhóm kí hiệu Si Fe Cu Mn Mg Cr Ni Zn Ga V thành phần khác Ti Tạp chất Mỗi TP Tổng 2000 2014 0.05-1.2 0.7 3.9-5.0 0.04-1.2 0.2-0.8 0.10 - 0.25 - - - 0.15 0.05 0.15 2017A 0.2-0.8 0.7 3.5-4.5 0.04-1 0.10 0.4-1.0 - 0.25 - - 0.25Zr+Ti - 0.05 0.15 3000 3003 0.6 0.7 0.05-0.2 1-1.5 - - - 0.1 - - - - 0.05 0.15 5052 0.25 0.4 0.1 0.1 2.2-2.8 0.15-0.35 - 0.1 - - - 0.2 0.05 0.15 5154 0.25 0.4 0.1 0.1 3.1-3.9 0.15-0.35 - 0.2 - - - 0.2 0.05 0.15 5454 0.25 0.4 0.1 0.5-1 2.4-3 0.05-0.2 - 0.25 - - - 0.15 0.05 0.15 Hîp kim Al-MgSi: C¸c hîp kim cã seri Al- Mg-Si chøng minh c¸c ®Æc tÝnh kinh tÕ vµ kÜ thuËt nhÊt ®èi víi lo¹i kiÓu øng dông nµy, cho thÊy kh¶ n¨ng lµm viÖc vµ tèc ®é Ðp cao, sù ®¬n gi¶n cña xö lý nhiÖt, tÝnh dÉn ®iÖn tèt, c¸c ®Æc tÝnh c¬ khÝ hoµn h¶o, kh¶ n¨ng d­a ra c¸c thµnh phÈm cã bÒ mÆt tèt, ®é chÞu mµi mßn cao vµ tÝnh dÔ hµn. ¦íc tÝnh r»ng vµi triÖu tÊn hîp kim lo¹i nµy ®­îc ®ïn Ðp hµng n¨m, ®«i khi cã h×nh d¸ng phøc t¹p, ®­îc sö dông cho cöa vµ khung cöa, trang trÝ xe h¬i, cÊu tróc nhµ cao tÇng, thanh dÉn ®iÖn, m¸y trao ®æi nhiÖt, v.v.... Nh÷ng hîp kim nh«m ®¹i diÖn nhÊt vµ næi tiÕng nhÊt trong seri nµy, bao gåm mét sè thµnh phÇn tiªu chuÈn ho¸ ë mét sè quèc gia ®­îc chi tiÕt ë h×nh d­íi. 6060 vµ 6063: næi tiÕng d­íi c¸i tªn Al-Mg-Si 0.5. Nh÷ng hîp kim nµy lµ nh÷ng vËt liÖu cã kh¶ n¨ng ®ïn Ðp tèt nhÊt vµ chóng ®­îc ®ïn Ðp ë tèc ®é rÊt cao (h×nh 3). Chóng chÞu mßn trong ®iÒu kiÖn m¹nh vµ cã thÓ dïng cho viÖc ®¸nh bãng bÒ mÆt, anod vµ s¬n. Cã nh÷ng thµnh phÈm dïng cho trang trÝ, vÝ dô nh­ trang trÝ « t«, hay sö dông lo¹i 6463 hoÆc 6763. C¸c lo¹i nµy cã nh«m nguyªn chÊt ®¹t treen 99.8% vµ hµm l­îng Fe cùc thÊp. Al-Mg-Si 0.7 (6005): Hîp kim nµy , víi c¸c biÕn thÓ 6005 A, 6105 v.v...lµ mét trong nh÷ng c«ng thøc phæ biÕn nhÊt trong sè c¸c hîp kim Al-Mg-Si cã ®é m¹nh c¬ khÝ trung b×nh. Møc ®é cao h¬n cña hîp kim khi ®­îc so s¸nh víi 6060 cho thÊy cã sù gia t¨ng c­êng ®é c¬ khÝ mµ cho phÐp nã ®­îc sö dông cho c¸c môc ®Ých x©y dùng vµ b¸n x©y dùng. ViÖc thuËn lîi khi lµm viÖc víi hîp kim nµy lµ mét nÒn t¶ng tèt ®èi víi sù ph¸t triÓn réng r·i h¬n c¸c øng dông. Al-Mg-Si-Cu (6061) vµ Al-Mg-Si-Mn (6082): C¸c hîp kim nµy cã c¸c ®Æc tÝnh c¬ khÝ rÊt tèt trong sè c¸c hîp kim ®ang ®­îc sö dông réng r·i d·y 6000, vµ ®Æc biÖt lµ 6082. 6061 ®­a ra ®Æc tÝnh bÒn, dai rÊt tèt. §©y lµ mét nh©n tè cã tÝnh quan träng trong viÖc quyÕt ®Þnh chÝnh x¸c ®óng ®¾n nh÷ng hîp kim cho c¸c môc ®Ých x©y dùng. Hîp kim nµy còng ®­îc ­a chuéng bëi v× tÝnh nh¹y ®èi víi kh¶ n¨ng t«i trong c¸c ho¹t ®éng hµn, cho thÊy ®Æc tÝnh c¬ khÝ cùc tèt trong vïng hµn chØ th«ng qua b»ng ho¸ giµ mµ kh«ng cÇn gi¶i ph¸p xö lý nhiÖt. Kh«ng cã sù kh¸c biÖt trong kh¶ n¨ng chÞu mßn vµ trong ®Æc tÝnh s¶n phÈm gi÷a hai hîp kim 6061 vµ 6068. Tãm l¹i, C¶ hai lo¹i hîp kim nµy ®Òu phï hîp cho luyÖn kim. C¸c hîp kim d·y 7000 Al-Zn-Mg víi c­êng ®é trung b×nh. Trong vßng 30 n¨m qua ®· cã sù quan t©m ®¸ng kÓ ®Õn bé ba hîp kim Al-Zn-Mg (7020, 7005, 7003 vµ c¸c lo¹i t­¬ng tù) mµ cã øng dông ®Æc biÖt trong thanh cuèn ®­êng ray vµ c¸c kÕt cÊu hµn nãi chung. C¸c hîp kim ®­îc xö lý nhiÖt nµy cho thÊy kh¶ n¨ng tù t«i cùc tèt vµ kh¶ n¨ng phôc håi c¸c ®Æc tÝnh c¬ khÝ trong vïng luyÖn kim bÞ thay ®æi do hµn mµ kh«ng cÇn xö lý nhiÖt toµn bé. C¸c hîp kim nµy cã c­êng ®é c¬ khÝ tèt. VÒ khÝa c¹nh kü thuËt th× cã kh¶ n¨ng c¹nh tranh víi thÐp ë c¸c cÊu tróc hµn. Chóng cã ®é bÒn tèt. §iÒu nµy cã nghÜa r»ng chóng cã thÓ ®­îc dïng cho c¸c thanh kh«ng phøc t¹p vµ khÐp kÝn. trong mét sè tr­êng hîp, nÕu kh«ng ®­îc sö dông hîp lý, chóng cã thÓ bÞ trãc vµ ¨n mßn. C¸c hîp kim d·y 2000 Al-Cu vµ c¸c hîp kim d·y 7000 Al-Zn-Mg-Cu víi c­êng ®é cao. Líp hîp kim nµy bao gåm c¸c hîp kim cña d·y Al-Cu (lo¹i 2014, 2024, 2017) vµ cña d·y Al-Zn-Mg-Cu (lo¹i 7075 vµ 7021). Nh÷ng hîp kim nµy lµ nh÷ng hîp kim yÕu, cã xö lý nhiÖt, cã ®é m¹nh c¬ khÝ cao nhÊt, víi gi¸ trÞ chÞu c¨ng cao b»ng 700 N/mm2 hoÆc h¬n thÕ. Kh¶ n¨ng lµm viÖc cña chóng h¹n chÕ, vÝ dô, chóng cã thÓ ®­îc sö dông cho c¸c thanh ®ïn Ðp mÆt c¾t hë nÕu h×nh d¹ng kh«ng qu¸ phøc t¹p vµ c¸c thanh mÆt c¾t kÝn b»ng c¸ch sö dông mét lâi rçng. C¸c chÊt liÖu nµy hoÆc lµ kh«ng thÓ ®­îc hµn hoÆc cã thÓ ®­îc hµn nh­ng rÊt khã kh¨n. ThËm chÝ khi hµn ®­îc th× còng cã thÓ g©y ra nh÷ng thay ®æi kÕt cÊu víi ®Æc tÝnh c¬ khÝ bÞ gi¶m m¹nh. BÊt lîi nµy lµm cho chóng Ýt ®­îc lùa chän trong hµn. TÊt c¶ c¸c hîp kim nµy ph¶i ®­îc b¶o vÖ chèng ¨n mßn. C¸c hîp kim cña d·y 2000 vµ 7000 th­êng ®­îc sö dông cho kÕt cÊu m¸y bay, vµ nãi chung, chóng ®­îc sö dông trong c¸c tr­êng hîp cã tØ lÖ c­êng ®é/träng l­îng lµ mét trong nh÷ng môc tiªu c¬ b¶n cña thiÕt kÕ. Hîp kim kh«ng xö lý nhiÖt d·y 3000 Al-Mn vµ c¸c hîp kim ®ïn Ðp d·y 5000 Al-Mg. Hîp kim Al-Mn d·y 3000 rÊt thÝch hîp cho nhµ m¸y ho¸ chÊt vµ c¸c èng trao ®æi nhiÖt, b¶n vÏ s©u vµ cho ®ïn Ðp va ®Ëp.Kh¶ n¨ng chÞu mµi mßn cao, tèt nh­ nh«m nguyªn chÊt. C¸c hîp kim nh«m tèt nhÊt mµ kh«ng thÓ bÞ lµm cøng b»ng xö lý nhiÖt lµ nh÷ng lo¹i thuéc seri 5000 Al-Mg. T¨ng l­îng Mg (TØ lÖ cao nhÊt trong nh«m th­¬ng m¹i lµ 5%) n©ng cao ®Æc tÝnh c¬ khÝ nh­ng l¹i gi¶m kh¶ n¨ng lµm viÖc, mµ thËm chÝ trong nh÷ng tr­êng hîp tèt nhÊt còng kh«ng bao giê cao. V× lÝ do nµy mµ c¸c thanh Ðp trong 5000 hîp kim lu«n cã nh÷ng h×nh d¹ng ®¬n gi¶n hoÆc chØ h¬i phøc t¹p mét chót. C¸c hîp kim Al-Mg chÞu mµi mßn cao. Nh÷ng sö dông c¬ b¶n ®èi víi 5000 hîp kim bao gåm c¸c øng dông trang trÝ , kiÕn tróc, c¸c biÓn chØ ®­êng, tµu thuyÒn vµ b×nh ®«ng l¹nh. III. C¸c ®Æc tÝnh kü thuËt vµ ®Æc tÝnh c¬ khÝ cña c¸c hîp kim ®­îc chän cho ®ïn Ðp §Ó tæng kÕt bøc tranh c¸c chÊt liÖu nµy, b¶ng 3 vµ b¶ng 4, chØ ra c¸c ®Æc tÝnh kü thuËt vµ c¬ khÝ cña mét sè hîp kim ®­îc dïng biÕn phæ nhÊt. Nh÷ng d÷ liÖu trong b¶ng ®Ò cËp ®Õn c¸c gi¸ trÞ chØ thÞ th­êng ®­îc øng dông cho nhiÒu lo¹i hîp kim kh¸c nhau. Nh÷ng con sè trong b¶ng ®­îc ®­a ra kh«ng ph¶i ®Ó ®inh nghÜa mµ lµ ®­îc dïng ®Ó so s¸nh. 1. D©y chuyÒn ®ïn Ðp. (Xem ph¸c ho¹ h×nh 4) Tr­íc khi ®­îc ®­a vµo m¸y Ðp, c¸c billet ph¶i ®­îc nung nhiÖt tr­íc trong mét lß hîp lý. Nãi chung ®é dµi cña billet ®· ®­îc tiªu chuÈn ho¸. Vµ do ®ã, trong thùc tÕ kh«ng thÓ ®­a ra ®é dµi chÝnh x¸c cña thanh theo yªu cÇu. §Ó kh¾c phôc khã kh¨n nµy, lß ph¶i ®­îc thiÕt kÕ phï hîp víi toµn bé chiÒu dµi thanh billet, vµ chiÒu dµi thanh sau ®ã ®­îc c¾t nãng theo yªu cÇu b»ng m¸y c¾t t¹i ®Çu ra cña lß, do ®ã cho phÐp chiÒu dµi billet ®­îc n¹p vµo trong m¸y Ðp võa víi chiÒu dµi cña thanh ®ïn Ðp ®Æc biÖt ®­îc chÕ t¹o. Kh«ng nh÷ng Billet mµ cßn c¶ khu«n còng ph¶i ®­îc nung trong mét lß nung khu«n ®Æc biÖt tr­íc khi cho vµo m¸y. T¹i cöa ra cña m¸y, c¸c thanh profile ph¶i qua chu tr×nh “press-quenching (t«i-Ðp)” b»ng c¸ch qua n­íc, sau ®ã chuyÓn lªn bµn dÉn ra, ®Ó tr¸nh bÞ x­íc vµ mßn. Ph­¬ng ph¸p thay thÕ lµ xö lý nhiÖt truyÒn thèng trong lß, theo ®ã lµ lµm m¸t nhanh trong n­íc hoÆc trong mét sè dông cô t«i kh¸c. Xö lý nhiÖt truyÒn thèng ch¾c ch¾n lµ an toµn nhÊt, vµ lµ ph­¬ng ph¸p duy nhÊt phï hîp víi c¸c hîp kim nhÊt ®Þnh. Tuy nhiªn, mét bÊt lîi lµ nã cã thÓ g©y ra biÕn d¹ng ë c¸c thanh v¸ch máng. VÊn ®Ò cña t«i kh«ng ph¸t sinh víi ®¹i ®a sè c¸c thanh ®ïn Ðp, ®­îc lµm tõ hîp kim 6060/6063 hoÆc c¸c hîp kim t­¬ng tù. §èi víi c¸c s¶n phÈm nh­ thÕ nµy, lµm m¸t cÈn thËn b»ng qu¹t trªn m¸y Ðp ®ñ ®Ó ®¶m b¶o r»ng c¸c thanh Ðp cã thÓ ®­îc lµm cøng b»ng ho¸ giµ. ThËm chÝ ®èi víi c¸c hîp kim mµ kh¸ nh¹y c¶m víi tØ lÖ t«i, nh­ 6082, 6061 vµ 6005 th× lµm m¸t ë m¸y Ðp còng ®ñ miÔn lµ ph¶i sö dông phun n­íc t¸n nhá. ChØ ®èi víi c¸c hîp kim c¬ b¶n cã chøa ®ång lµ 2000 vµ 7000 th× lu«n cÇn thiÕt ph¶i sö dông c¸c lß ®Æc biÖt ®Ó xö lý tr­íc khi t«i. Quay trë l¹i quy tr×nh vËn hµnh, trong ®ïn Ðp th× c¸c thanh profile sÏ ®­îc kÐo b»ng mét m¸y kÐo cã lùc kÐo thÊp nhÊt lµ 0.25kg/mm2 cña thanh s¶n phÈm. chøc n¨ng cña m¸y kÐo lµ gi÷ c¸c thanh trong ®iÒu kiÖn hîp lý vµ lo¹i bá xo¾n, cong, vµ c¸c khuyÕt tËt kh¸c trong giíi h¹n nhÊt ®Þnh. M¸y kÐo cßn cã chøc n¨ng quan träng kh¸c lµ kÑp gi÷ c¸c thanh khi chóng lßi ra tõ khu«n. Mét m¸y c­a nãng sÏ c¾t c¸c thanh ®ïn Ðp ë cuèi mçi billet. Sau khi c¾t xong, thanh Ðp ®­îc chuyÓn ®Õn m¸y kÐo c¨ng th«ng qua mét lo¹t c¸c b¨ng ®ai ®­îc lµm m¸t b»ng qu¹t phÝa d­íi. Trong thùc tÕ, rÊt quan träng r»ng c¸c thanh Ðp cÇn ®­îc lµm m¸t khi ®­a tíi m¸y kÐo c¨ng bëi v× nÕu kh«ng lµm nh­ vËy th× viÖc kÐo c¨ng sÏ t¹o ra trªn bÒ mÆt thanh c¸i gäi lµ “vá cam”. KÐo c¨ng cã môc ®Ých lo¹i bá biÕn d¹ng chÝnh trªn thanh vµ ®­îc thùc hiÖn b»ng c¸ch ¸p dông lùc kÐo cÇn thiÕt ®Ó g©y ra ®é kÐo æn ®Þnh 2-3%. NÕu v­ît qu¸ tØ lÖ nµy, th× hiÖn t­îng “vá cam” cã thÓ xuÊt hiÖn thËm chÝ ®èi víi c¶ c¸c thanh ®· qua lµm m¸t l¹nh. Tõ m¸y kÐo c¨ng, s¶n phÈm ®­îc chuyÓn tíi bµn c¾t. T¹i ®©y, s¶n phÈm ®­îc c¾t víi chiÒu dµi phï hîp bëi mét m¸y c­a tù ®éng. Sau ®ã, chóng ®­îc n¹p vµo giá ®Ó chuyÓn ®Õn lß ho¸ giµ. ViÖc vËn chuyÓn tõ mét bé phËn nµy ®Õn mét bé phËn kh¸c cña nhµ m¸y ®­îc thùc hiÖn b»ng c¸c gi¸ di chuyÓn ®­îc hoÆc b»ng c¸c ®ai, nh­ng nÕu sù x¾p xÕp kh«ng hîp lý th× c¸c s¶n phÈm cã thÓ bÞ h­ h¹i, ®Æc biÖt lµ trong khi chóng vÉn cßn rÊt nãng. H­ háng sÏ n»m ë d¹ng mµi mßn, mµ x¶y ra chñ yÕu khi b¾t ®Çu vËn chuyÓn tõ bµn dÉn ra. Mét h­ h¹i kh¸c g©y ra bëi viÖc dì xÕp kh«ng tèt c¸c s¶n phÈm lªn gi¸ , hoÆc xö lý bÊt cÈn khi gi¸ chøa s¶n phÈm di chuyÓn. Mét khuyÕt tËt rÊt phæ biÒn kh¸c cã thÓ x¶y ra trªn c¸c b¨ng ®ai chuyÓn lµ lµm m¸t kh«ng ®ång ®Òu bëi v× c¸c qu¹t vËn hµnh tõ bªn d­íi hoÆc mét sè bé phËn bÞ che ch¾n bëi c¸c tÊm cña chÝnh b¨ng ®ai. CÊu tróc luyÖn kim cña c¸c thanh ®ïn Ðp cã thÓ g©y ra c¸c sù cè trong sö dông hoÆc trong c¸c giai ®o¹n s¶n xuÊt, vÝ dô nh­: mµu bÞ loang læ khi anod ho¸. Mét d©y chuyÒn ®ïn Ðp yªu cÇu cã c¸c thiÕt bÞ phô kiÖn quan träng d­íi ®©y. ThiÕt bÞ lß cho xö lý dung dÞch vµ t«i c¸c thanh ®ïn Ðp (vËn hµnh ë nhiÖt ®é lµm viÖc kho¶ng 500 0C ) dïng cho c¸c s¶n phÈm kh«ng thÓ ®­îc t«i t¹i m¸y Ðp. ViÖc t«i ®­îc thùc hiÖn b»ng c¸ch nhóng c¸c s¶n phÈm vµo n­íc hoÆc vµo m«i tr­êng t«i kh¸c. ViÖc lµm m¸t nh­ vËy còng cã thÓ g©y ra biÕn d¹ng ë thanh. Cã thÓ sö dông mét lß kiÓu th¸p däc vµ quenching ®Ó h¹n chÕ nh­îc ®iÓm nµy, khi träng l­îng cña chÝnh s¶n phÈm cã khuynh h­íng gi÷ cho chóng th¼ng. Nh­ng rÊt quan träng khi ph¶i lu«n nhí r»ng t«i b»ng nhóng n­íc c¸c s¶n phÈm v¸ch máng hoÆc c¸c s¶n phÈm cã d¹ng kÐo dµi bÊt th­êng lu«n lu«n lµ mét vÊn ®Ò khã kh¨n, ®«i ki kh«ng thÓ gi¶i quyÕt ®­îc. Mét m¸y kÐo c¨ng ®éc lËp cho viÖc kÐo c¨ng c¸c thanh sau khi t«i. Mét lß ho¸ giµ nh©n t¹o cã nhiÖt ®é lµm viÖc kho¶ng 200 0C Mét lß t«i nÕu c¸c s¶n phÈm ®­îc t«i ®­îc s¶n xuÊt, cã nhiÖt ®é lµm viÖc tõ 300 ®Õn 500 0C. Mét m¸y cuèn ®Ó söa ®­êng nÐt h×nh d¹ng (nh­ c¸c gãc....) Mét m¸y c­a ®éc lËp ®Ó c¾t c¸c thanh ®ïn Ðp hoÆc c¾t cÊc ®Çu thõa cña thanh mµ ®­îc kÐo c¨ng trªn m¸y kÐo c¨ng hoÆc dïng cho c¸c lý do kh¸c. Mét nhµ x­ëng ®Ó s¶n xuÊt dông cô vµ khu«n, ®Ó b¶o d­ìng vµ söa ch÷a. 2. Khu«n Ðp C¸c tiªu chÝ thiÕt kÕ c¬ b¶n cho viÖc chÕ t¹o khu«n ph¶i theo c¸c nh©n tè nÒn t¶ng d­íi ®©y: Khu«n lµ mét kÕt cÊu c¬ khÝ phøc t¹p, ®­îc lµm b»ng chÊt liÖu cøng vµ bÒn.Do ®ã, khu«n cµng nhá cµng tèt v× lÝ do chi phÝ vµ lÝ do lµm viÖc. Khu«n ph¶i qua ¸p lùc cao vµ ph¶i chÞu ®­îc ¸p lùc Ðp cña m¸y Ðp mµ kh«ng bÞ nøt g·y. Tõ hai nguyªn t¾c c¬ b¶n ®¬n gi¶n nµy, khu«n cÇn cã c¸c thiÕt bÞ phô kiÖn cô thÓ ®Ó trî gióp nã thùc hiÖn ®óng chøc n¨ng. Còng cã c¸c tiªu chÝ quan träng mµ cã nhiÒu hoÆc Ýt ¶nh h­ëng ®Õn d¹ng khu«n t­¬ng øng kiÓu m¸y Ðp ®­îc sö dông. Khu«n Ðp cã thÓ ®­îc chia thµnh 3 lo¹i c¬ b¶n dùa trªn nh÷ng nh©n tè trªn: Khu«n ®Æc: §©y lµ lo¹i khu«n dïng cho ®ïn Ðp c¸c thanh lé thiªn, vµ h×nh 5 chØ c¸ch l¾p r¸p khu«n lo¹i kiÓu nµy. §Çu tiªn, mét vßng kÑp khu«n (die ring), ®ñ lín cho phÐp viÖc l¾p ®Æt ®­îc chÌn vµo phÇn tr­ît ®ì khu«n(die holder slide), ®­îc hç trî bëi mét Die Backer cã miÖng réng h¬n mét chót so víi khu«n vµ c¸c vßng ®Öm ®ång bé cho sù hç trî vµ lµm kÝn kho¶ng c¸ch trªn phÇn tr­ît. C¸c bé phËn nµy (khu«n, vßng khu«n, backer vµ ®Öm khu«n) t¹o thµnh c¸i gäi lµ “bé trän gãi” cña sù l¾p r¸p dông cô ®ïn Ðp. Khu«n “porhole”: dïng cho ®ïn Ðp c¸c thanh rçng. DÔ dµng thÊy r»ng vÊn ®Ò liªn quan ë ®©y lµ viÖc t¹o ra mét lç vµ h×nh 6 ®· chØ ra c¸ch gi¶i quyÕt vÊn ®Ò nµy b»ng mét èng cã mÆt c¾t h×nh trßn. Mét khu«n sau t¹o ra h×nh d¸ng bªn ngoµi cña thanh vµ mét lç trôc (mandrel) t¹o h×nh d¸ng bªn trong. Mandrel ®­îc g¾n víi khu«n tr­íc, vµ d­íi søc Ðp cña Ram ¸p lùc, billet ®­îc chia thµnh 4 luång t­¬ng øng víi c¸c kªnh n¹p hoÆc c¸c lç ABCD cña khu«n tr­íc. Sau ®ã, bëi v× cã ¸p lùc cao, 4 luång nµy tù g¾n víi nhau lÇn n÷a, vµ kim lo¹i ®­îc Ðp qua mét kho¶ng gi÷a miÖng cña Mandrel vµ miÖng khu«n sau, t¹o thµnh thanh Ðp rçng ®¬n. Khu«n kiÓu “spider” cho c¸c thanh rçng (h×nh 7): §­îc sö dông theo c¸ch t­¬ng tù víi kiÓu “porhole”. Tuy nhiªn kh¸c biÖt ë chç Mandrel hoµn toµn më, víi c¶ Mandrel vµ khu«n ®­îc thiÕt lËp theo bÒ mÆt h×nh nãn. §iÒu ®ã cã nghÜa lµ vßng kÑp khu«n ph¶i ®­îc lµm cã vá bªn trong h×nh nãn. C¸i tªn “spider-con nhÖn” xuÊt ph¸t tõ d¹ng cña Mandrel tøc lµ cã c¸c ch©n. C«ng nghÖ tiªn tiÕn cã khuynh h­íng sö dông lo¹i khu«n kiÓu “spider’ bëi v× kiÓu d¹ng cña Mandrel lµm cho chóng dÔ b«i tr¬n h¬n vµ gi¶m chi phÝ vµ v× cã thÓ ®¹t ®­îc tèc ®é Ðp cao h¬n víi dông cô nµy. Tuy nhiªn, do sù hç trî t­¬ng ®èi yÕu, ®iÒu nµy cã nghi· lµ c¸c lo¹i khu«n kiÓu nµy sÏ cã ®é chÞu thÊp ®èi víi l­u l­îng kim lo¹i khi ®ïn Ðp, vµ do ®ã chóng phï hîp nhÊt ®èi víi c¸c profile ®èi xøng.Tõ quan ®iÓm nµy th× lo¹i khu«n “porthole” sÏ phï hîp víi c¸c profile kh«ng ®èi xøng vµ phøc t¹p. Râ rµng r»ng, mçi hÖ thèng cã thuËn lîi vµ h¹n chÕ riªng. Vµ c¸c nhµ thiÕt kÕ khu«n ph¶i dùa nhiÒu vµo kinh nghiÖm cña m×nh vµ kh¶ n¨ng trùc gi¸c trong viÖc chän kiÓu khu«n phï hîp cho c¸c thanh ®ïn Ðp rçng, ®ång thêi xem xÐt lo¹i kiÓu thanh, hîp kim ®­îc sö dông còng nh­ chi phÝ vµ ®é bÒn cña chóng. §¸nh gi¸ cuèi cïng ph¶i ®­îc ®­a ra vÒ c¸c profile rçng. Trong nh÷ng tr­êng hîp nµy, kh«ng cã sù lùa chän nµo tèt h¬n viÖc sö dông mét Bore Mandrel mµ cho phÐp c¸c thanh ®ïn Ðp h×nh èng ®­îc s¶n xuÊt mµ kh«ng ph¶i ph©n chia kim lo¹i. TÊt nhiªn th­êng th× khi mét Bore Mandrel ®­îc sö dông th× Billet ph¶i ®­îc khoan tr­íc. Vµ trong thùc tÕ, khoÐt lç trªn m¸y Ðp cã thÓ dÉn tíi sù chÖch h­íng cña Mandrel, ®Æc biÖt lµ khi lµm viÖc víi c¸c hîp kim cøng hoÆc trong mäi tr­êng hîp cã thÓ t¹o nªn mét lç ®­îc khoÐt kh«ng ®ång ®Òu dÉn ®Õn h×nh d¹ng nghÌo nµn bªn trong èng. MÆc dÇu viÖc sö dông mét Bore Mandrel sÏ gi¶i quyÕt vÊn ®Ò nµy, tuy nhiªn lu«n ph¶i nhí r»ng kü thuËt nµy còng cã nh÷ng h¹n chÕ cña nã cho nªn tèt h¬n hÕt lµ chØ sö dông cho c¸c thanh r¾n ch¾c, ®¬n gi¶n vµ ®èi xøng. Kh«ng ®èi xøng dÉn tíi søc Ðp kh«ng ®èi xøng trªn Mandrel, g©y ra sù lÖch t©m cña lç hoÆc thËm chÝ g©y ra r¹n nøt cña chÝnh Mandrel. Khu«n lµ trung t©m cña qui tr×nh Ðp vµ ngay c¶ m¸y Ðp tinh vi nhÊt còng sÏ kh«ng thÓ s¶n xuÊt ra c¸c s¶n phÈmtèt mµ kh«ng cã khu«n phï hîp. V× lý do nµy, ®Ó c¶i thiÖn quy tr×nh Ðp cÇn cã nh÷ng nç lùc cho c¸c tiªu chÝ thiÕt kÕ vµ c¸c ph­¬ng ph¸p chÕ t¹o khu«n. KÝch th­íc thanh ®ïn Ðp Nh­ ®· ®­îc tr×nh bµy, kim lo¹i Billet bÞ Ðp m¹nh bëi c¸c tÊm v¸ch cña buång Ðp, vµ do ®ã c¸c ®iÓm hë cña khu«n mµ ë xa trung t©m nhÊt sÏ kh«ng bÞ ¶nh h­ëng bëi hiÖn t­îng nµy. TÊt nhiªn, ®iÒu nµy cã nghÜa r»ng cã mét h¹n chÕ kh¸ch quan ®èi víi kÝch cì thanh Ðp mµ ®­îc chÕ t¹o trªn bÊt k× m¸y Ðp ®Æc biÖt nµo. Theo c¸ch nµy, th× kh¶ n¨ng ®ïn Ðp mét thanh tõ mét buång Ðp (container) cã ®­êng kÝnh cô thÓ sÏ phô thuéc vµo “ quy luËt kÝch cì ®­êng trßn t­¬ng øng”, nghÜa lµ: thanh lín nhÊt cã thÓ ®­îc ®ïn Ðp víi mét buång Ðp mµ cã vßng trßn ngo¹i tiÕp víi ®­êng kÝnh kho¶ng 40 mm nhá h¬n ®­êng kÝnh lç trong container. §©y lµ mét quy luËt ®­îc quyÕt ®Þnh bëi c¸c kinh nghiÖm vµ h¬n n÷a lµ ®­îc t¹o thµnh c«ng thøc theo c¸c thuËt ng÷ h×nh häc v× trong thùc tÕ, ®· tiÕn hµnh tham kh¶o ®èi víi ®­êng trßn nhá nhÊt cã kh¶ n¨ng chøa thanh ngang mµ ®­êng kÝnh cña nã lu«n trïng khíp víi kho¶ng c¸ch n»m ngang lín nhÊt ngang víi thanh. NÕu kÝch th­íc cña Profile kh«ng lín h¬n nhiÒu so víi kÝch th­íc cã thÓ chÊp nhËn ®­îc, th× mét “Spreader” cã thÓ ®­îc sö dông mÆc dÇu hÖ thèng nµy khi sö dông ph¶i b¾t buéc cã lêi khuyÕn c¸o bëi v× thiÕt bÞ phô trî rÊt dÔ g·y vì vµ cã liªn quan ®Ðn c«ng nghÑ ®Æc biÖt. Khi kÝch th­íc lµ qu¸ lín cho c¸c kh¶ n¨ng kü thuËt cña m¸y th× kh«ng cã sù lùa chän nµo kh¸c ngo¹i trõ “ doubling” (to gÊp ®«i) nghÜa lµ ë ®©y lµ sù ph©n chia cña mét thanh thµnh hai hay nhiÒu thanh ®ïn Ðp. Tup nhiªn “doubling” còng yªu cÇu cã sù nghiªn cøu s¬ bé tØ mØ ®Ó quyÕt ®Þnh vÞ trÝ thuËn tiÖn nhÊt cho sù ph©n chia vµ c¸ch nèi hîp lý nhÊt c¸c thanh Ðp kh¸c nhau ®Ó t¹o ra h×nh d¹ng cuèi cïng. HiÖn t­îng ®èi lËp cã thÓ x¶y ra khi thanh profile qu¸ nhá ®­îc ®ïn Ðp víi mét container cô thÓ. C¸c h×nh d¹ng ®ïn Ðp mäi thanh Ðp mµ kh«ng ph¶i lµ thanh, thái hoÆc èng c¸c thanh Ðp mäi h×nh d¹ng mµ kh«ng gåm rçng or nöa rçng Thanh c¸c thanh ®Æc cã mÆt c¾t trßn cã ®­êng kÝnh kh«ng d­íi 10mm. D­íi møc cì nµy nã sÏ trë thµnh d©y. Thái C¸c thái ®Æc d­íi d¹ng h×nh ch÷ nhËt hoÆc vu«ng, cã gãc c¾t hoÆc trßn, hoÆc d¹ng 6 c¹nh, 8 c¹nh, cã mÆt c¾t kh«ng nhá h¬n 10 mm. H×nh d¹ng b¸n rçng c¸c d¹ng mµ c¸c thanh ngang cña chóng bao gåm mét hay nhiÒu kÏ hë ®· khÐp kÝn, n¬i cã tØ lÖ gi÷a khu vùc kÏ hë vµ diÖn tÝch kÏ hë lín h¬n gi¸ trÞ trong b¶ng ph©n lo¹i c¸c h×nh d¹ng b¸n rçng cho mçi kiÓu hîp kim vµ mçi líp, nh­ ®Þnh nghÜa d­íi ®©y: H×nh d¹ng líp A kh«ng cã nhiÒu h¬n hai khe hë, víi sù ph©n chia diÖn tÝch rçng vµ ®é dµy kim lo¹i khÐp kÝn c©n ®èi vÒ phÇn trung t©m cña khe hë. H×nh d¹ng líp B cã sù bè trÝ cña c¸c thanh rçng vµ ®é dµy v¸ch kh¸c víi líp tr­íc. H×nh d¹ng rçng Mäi h×nh d¹ng cã bÒ mÆt ngang hoµn toµn khÐp kÝn khe hë Líp 1) h×nh d¹ng rçng víi mét khe hë trßn cã ®­êng kÝnh lín h¬n 25 mm vµ träng l­îng ph©n bæ ®ång ®Òu quanh mét hoÆc nhiÒu trôc ®èi xøng. Líp 2) h×nh d¹ng rçng cã mét d¹ng kh¸c víi d¹ng ®­îc miªu t¶ ë tr­íc,mét thanh rçng ®¬n cã diÖn tÝch kh«ng nhá h¬n 0.280 cm2. Líp 3) Mäi thanh d¹ng rçng cã mÉu kh¸c víi mÉu ®­îc miªu t¶ èng ®ïn Ðp Mäi thanh d¹ng rçng biÓu hiÖn d­íi d¹ng h×nh trßn, vu«ng, ch÷ nhËt, lôc gi¸c, b¸t gi¸c hoÆc elip. Chóng cã gãc v¸t hoÆc trßn vµ cã ®é dµy v¸ch æn ®Þnh ngo¹i trõ gÇn c¸c gãc Chó ý: C¸c èng chÕ t¹o víi billet ®­îc khoan hoÆc b»ng ®ïn Ðp víi mét Mandrel ®­îc gäi lµ c¸c èng “seamless” (®óc, kh«ng cã mèi hµn) ®Ó ph©n biÖt chóng víi c¸c èng mµ sö dông lo¹i khu«n Porthole (khu«n lç) mµ cã thÓ ®­îc miªu t¶ nh­ seamles (®óc) Profile cña thanh ®­îc ®ïn Ðp cµng nhá th× lùc mµ m¸y Ðp sö dông ®Ó ®ïn Ðp nã cµng lín cho ®Õn khi kh«ng thÓ ®­îc n÷a.HiÖn t­îng nµy cã thÓ ®­îc ph©n tÝch víi TØ LÖ §ïn Ðp, E, tªn tØ lÖ gi÷a diÖn tÝch chøa thanh cña container vµ diÖn tÝch cña profile. Khi ®Ò cËp c¸c gi¸ trÞ cao h¬n cña E, th× cã mét luËt lÖ chung lµ kh«ng v­ît qu¸ gi¸ trÞ 50, trong khi phÇn ®èi diÖn cña tØ lÖ E kh«ng d­íi 10. Nãi chung, khi E qu¸ thÊp th× c«ng viÖc ®­îc chuyÓn sang mét container lín h¬n, trong khi nÕu qu¸ cao th× ph¶i sö dông hoÆc lµ mét container nhá h¬n hoÆc lµ mét khu«n nhiÒu lç ®­îc sö dông. HÖ thèng thø hai cã vÎ kinh tÕ h¬n, bëi v× Ýt nhÊt theo lý thuyÕt th× sÏ ®¹t ®­îc n¨ng xuÊt cao h¬n; nh­ng trong thùc tÕ th× ®iÒu nµy kh«ng ph¶i lu«n ®óng vµ sù lùa chän biÖn ph¸p tèt h¬n yªu cÇu sù ®¸nh gi¸ cÈn thËn chÝnh x¸c t×nh tr¹ng kü thuËt (c¸c ®é phøc t¹p liªn quan ®Õn khu«n vµ xö lý) vµ sù ®¸nh gi¸ chi phÝ. Mét nh©n tè kh¸c ®¸ng ®­îc l­u t©m lµ cïng víi kÝch th­íc cña profile lµ ¸p lùc cô thÓ. ¸p lùc nµy ®­îc t¹o ra bªn trong container khi m¸y Ðp ®ang lµm viÖc víi lùc lín nhÊt. Nã ®­îc biÓu hiÖn b»ng N/mm2 vµ ®­îc tÝnh to¸n b»ng c¸ch chia lùc cña m¸y Ðp (biÓu hiÖn b»ng N) cho profile thanh cña container (biÓu hiÖn b»ng mm2). DÔ dµng nhËn thÊy r»ng ®èi víi mét hîp kim cho tr­íc, ¸p lùc cô thÓ cµng lín th× thanh ®­îc ®ïn Ðp cµng nhá vµ v¸ch cµng máng. Trong khi ®èi víi cïng kiÓu s¶n phÈm, mét hîp kim cøng sÏ cÇn mét ¸p lùc cô thÓ cao h¬n mét hîp kim dÎo. §èi víi c¸c thanh Profile b×nh th­êng cÇn mét ¸p lùc kho¶ng 500 N/mm2, trong khi lµm viÖc víi c¸c hîp kim cøng ch¼ng h¹n kiÓu 2000 hoÆc 7000 th× cÇn ¸p lùc kho¶ng 1000 N/mm2. C¸c h×nh d¹ng thanh ®ïn Ðp ViÖc sö dông c¸c s¶n phÈm ra t¨ng bëi v×, khi xÐt vÒ khÝa c¹nh kinh tÕ, lµ kh¶ n¨ng chÕ t¹o ®a d¹ng nhiÒu kiÓu d¸ng. Khi xem xÐt vÒ kÝch cì vµ ë mét khÝa c¹nh nµo ®ã lµ c¸c hîp kim nh«m mµ cã thÓ ®­îc sö dông, kh«ng nªn qu¸ véi vµng khi ®¸nh gi¸ r»ng nh÷ng h¹n chÕ duy nhÊt cña h×nh d¹ng, kiÓu d¸ng lµ nh÷ng h¹n chÕ vÒ sù th«ng minh vµ trÝ t­ëng t­îng cña c¸c nhµ thiÕt kÕ trong viÖc t¹o ra c¸c mÉu h×nh häc míi. TÝnh ®a d¹ng trong thiÕt kÕ, khi ®­îc kÕt hîp víi sù tÝnh to¸n c¸c con sè hîp lý, th× cã thÓ ®¹t ®­îc mét møc ®é tèi ­u cao vÒ h×nh d¹ng thanh, c¶ tõ quan ®iÓm chøc n¨ng lÉn tÝnh thÈm mü. C¸c b­íc l¾p r¸p còng cã thÓ ®­îc ®¬n gi¶n ho¸ vµ rÊt kinh tÕ th«ng qua sù nghiªn cøu chi tiÕt kÕt cÊu ®Æc biÖt. Ph©n lo¹i s¶n phÈm ®ïn Ðp: Kh«ng dÔ dµng g× khi muèn x©y dùng mét sù ph©n lo¹i