Hãy tưởng tượng việc biến một tấm kim loại thông thường thành các bộ phận phức tạp, tinh xảo bằng khuôn chính xác và áp lực mạnh mẽ — đây là bản chất của dập kim loại. Là một trong những phương pháp sản xuất hiệu quả và tiết kiệm chi phí nhất, dập kim loại đóng một vai trò then chốt trong thiết kế và chức năng của sản phẩm. Nhưng nó hoạt động như thế nào? Các quy trình và loại hình khác nhau của nó là gì? Và nó được ứng dụng ở đâu? Bài viết này đi sâu vào thế giới đa diện của dập kim loại và vai trò quan trọng của nó trong sản xuất hiện đại.
Dập kim loại là một quy trình sản xuất tạo hình nguội, chuyển đổi các tấm hoặc cuộn kim loại thành các hình dạng cụ thể. Sử dụng các công cụ sắc bén và áp lực lớn, nó bao gồm việc cắt, đục, tạo hình và hoàn thiện vật liệu kim loại. Công nghệ này không chỉ tạo ra các bộ phận hai chiều chính xác mà còn chuyển đổi các tấm phẳng thành các cấu trúc ba chiều phức tạp.
Dập kim loại dựa vào nhiều quy trình chuyên biệt khác nhau, mỗi quy trình sử dụng các nguyên tắc vật lý riêng biệt để tạo hình vật liệu. Dưới đây là các kỹ thuật phổ biến nhất:
Đột bao gồm việc điều khiển một cú đấm xuyên qua một tấm kim loại để tạo ra các lỗ. Vật liệu phế liệu (được gọi là "slug") rơi vào khuôn bên dưới. Mặc dù thường là một quy trình tạo hình nguội, nhưng việc đột nóng được sử dụng trong các ứng dụng chuyên biệt. Do tính hiệu quả và giá cả phải chăng, đột là lý tưởng cho nhiều dự án sản xuất.
Cắt phôi là một bước trung gian để chuẩn bị phôi kim loại thô cho các hoạt động tiếp theo. Bằng cách cắt ra một hình dạng sơ bộ từ tấm, các nhà sản xuất giảm thiểu sự hình thành gờ ở các giai đoạn sau, nâng cao chất lượng và độ chính xác của bộ phận.
Dập nổi là một kỹ thuật tạo hình nguội tạo ra các hoa văn trang trí hoặc chức năng trên các bộ phận kim loại. Sử dụng khuôn đực và khuôn cái phù hợp, nó nén phôi để tạo ra các thiết kế ba chiều như logo, kết cấu hoặc gân gia cố.
Đúc tiền sử dụng áp lực cực lớn để ép kim loại vào khuôn, in các hoa văn vĩnh viễn trong khi làm mịn các cạnh và làm cứng vật liệu. Quá trình này thường loại bỏ sự cần thiết của việc hoàn thiện thứ cấp, giảm thời gian và chi phí.
Uốn chuyển đổi các tấm phẳng thành các bộ phận ba chiều bằng cách làm biến dạng kim loại dọc theo một trục đã chỉ định. Quá trình này tính đến độ dẻo của vật liệu — các kim loại khác nhau chịu được các mức độ căng thẳng khác nhau trước khi bị gãy. Sự liên kết hạt thích hợp đảm bảo kim loại kéo dài đồng đều thay vì bị nứt.
Vành uốn các phần nhỏ hoặc các tab của phôi ở góc 90 độ. Không giống như uốn chung, nó nhắm vào các khu vực cục bộ và có thể được tích hợp vào các khuôn tùy chỉnh để đạt hiệu quả.
Các kỹ thuật dập kim loại rất đa dạng, thường kết hợp nhiều quy trình. Các loại phổ biến nhất bao gồm:
Phương pháp này sử dụng khuôn đa trạm, với mỗi trạm thực hiện một hoặc nhiều thao tác. Phôi tiến dần dần cho đến khi bước cuối cùng tách nó ra khỏi nguyên liệu thô. Khuôn liên hoàn có tính kinh tế, thân thiện với người dùng và lý tưởng cho các thiết kế yêu cầu nhiều thao tác dập.
Dập sâu liên tục tạo hình các dải kim loại phẳng thành các bộ phận rỗng, lõm sâu như hình trụ. Mỗi lần đột dập làm sâu dần khoang cho đến khi đạt được hình dạng mong muốn. Thích hợp cho đồng thau, đồng, niken và thép không gỉ, kỹ thuật này được sử dụng rộng rãi trong sản xuất ô tô và thiết bị gia dụng.
Không giống như khuôn liên hoàn, dựa vào các dải kim loại để cấp phôi, khuôn chuyển loại bỏ các bộ phận sớm và sử dụng các hệ thống cơ học để di chuyển chúng giữa các trạm. Cách tiếp cận này phù hợp với các tính năng phức tạp (ví dụ: lỗ thủng, ren hoặc khía) và các thành phần quá khổ.
Được thiết kế cho các bộ phận có nhiều uốn hoặc hình dạng phức tạp, dập đa trượt tạo hình một số phần cùng một lúc. Nó thường được sử dụng cho các thành phần cuộn hoặc uốn liên tục.
So với các phương pháp sản xuất khác, dập kim loại thường mang lại những lợi thế vượt trội.
Đúc áp lực bơm kim loại nóng chảy vào khuôn dưới áp suất cao, tạo ra các bộ phận rắn sau khi làm nguội. Mặc dù chỉ giới hạn ở các kim loại màu, nó phù hợp với các hình dạng phức tạp nhưng phát sinh chi phí cao hơn. Ngược lại, dập hoạt động với cả vật liệu chứa sắt và không chứa sắt nhưng có thể gặp khó khăn với độ dày cực lớn hoặc thiết kế phức tạp.
Cắt laser làm bốc hơi vật liệu bằng chùm tia tập trung, mang lại các cạnh nhẵn và độ chính xác cao. Tuy nhiên, việc tiếp xúc với nhiệt có thể làm thay đổi tính chất của thép và quá trình này không thể tạo hình ba chiều. Dập xử lý các vật liệu dày hơn và các kim loại đa dạng trong khi tích hợp tạo hình và cắt trong một quy trình làm việc duy nhất.
Khuôn là các công cụ chuyên dụng để cắt và tạo hình các tấm kim loại. Được thiết kế bằng phần mềm CAD và các chương trình phân tích, chúng đảm bảo độ chính xác về kích thước. Khuôn thép dụng cụ hoặc khuôn cacbua chịu được áp lực cao và hao mòn trong quá trình sản xuất.
Khuôn thực hiện hai chức năng chính — cắt và tạo hình — đôi khi đồng thời.
Chúng tách kim loại bằng lực cắt, sử dụng các kỹ thuật như đột, cắt phôi và dập nổi.
Khuôn tạo hình định hình lại kim loại thông qua nén, sử dụng các phương pháp như uốn, vành và đúc tiền.
