1. Đặc điểm của vật liệu đùn chính xác đặc biệt nhôm và hợp kim nhôm
Loại sản phẩm này có hình dạng đặc biệt, độ dày thành mỏng, trọng lượng đơn vị nhẹ và yêu cầu dung sai rất nghiêm ngặt. Các sản phẩm như vậy thường được gọi là hợp kim nhôm chính xác (hoặc siêu chính xác) (ống), và công nghệ sản xuất các sản phẩm như vậy được gọi là đùn chính xác (hoặc siêu chính xác).
Các đặc điểm chính của hợp kim nhôm đùn có độ chính xác đặc biệt (hoặc siêu chính xác) là:
(1) Có nhiều loại, lô nhỏ, và phần lớn là vật liệu đùn chuyên dụng, được sử dụng trong hầu hết mọi lĩnh vực và mọi khía cạnh của cuộc sống con người, bao gồm tất cả các sản phẩm đùn, chẳng hạn như ống, thanh, thanh định hình và dây, liên quan đến nhiều loại hợp kim và trạng thái. Do tiết diện nhỏ, độ dày thành mỏng, trọng lượng nhẹ và lô nhỏ, nói chung không dễ để tổ chức sản xuất.
(2) Hình dạng phức tạp và đường viền đặc biệt, chủ yếu là hình dạng, phẳng, rộng, có cánh, răng cưa, hình ống hoặc ống xốp. Diện tích bề mặt trên một đơn vị thể tích lớn, công nghệ sản xuất khó khăn.
(3) Ứng dụng rộng rãi, hiệu suất đặc biệt và yêu cầu chức năng. Để đáp ứng yêu cầu sử dụng của sản phẩm, nhiều trạng thái hợp kim được lựa chọn, bao gồm hầu hết các hợp kim từ loạt 1××× đến 8××× và hàng chục trạng thái xử lý, có hàm lượng kỹ thuật cao.
(4) Hình thức tinh xảo, độ dày thành mỏng, thường dưới 0,5mm, thậm chí có loại đạt khoảng 0,1mm, trọng lượng mỗi mét chỉ từ vài gam đến vài chục gam, nhưng chiều dài có thể lên tới vài mét, thậm chí hàng trăm mét.
5) Yêu cầu về độ chính xác về kích thước và dung sai hình học của phần rất nghiêm ngặt. Nhìn chung, dung sai của các cấu hình hợp kim nhôm nhỏ chính xác nghiêm ngặt hơn gấp đôi so với dung sai cấp đặc biệt trong các tiêu chuẩn JIS, GB và ASTM. Dung sai độ dày thành của các cấu hình hợp kim nhôm chính xác thông thường phải nằm trong khoảng từ ±0,04mm đến 0,07mm, trong khi dung sai kích thước phần của các cấu hình hợp kim nhôm siêu chính xác có thể cao tới ±0,01mm. Ví dụ, trọng lượng của cấu hình nhôm chính xác được sử dụng cho biến trở là 30g/m và phạm vi dung sai của kích thước phần là ±0,07mm. Dung sai kích thước mặt cắt ngang của các cấu hình nhôm chính xác cho máy dệt là ±0,04mm, độ lệch góc nhỏ hơn 0,5° và độ uốn là 0,83×L. Một ví dụ khác là ống phẳng siêu mỏng có độ chính xác cao dành cho ô tô, có chiều rộng 20mm, chiều cao 1,7mm, độ dày thành ống là 0,17 ± 0,01mm và 24 lỗ, đây là loại ống hợp kim nhôm có độ chính xác cao điển hình.
(6) Có hàm lượng kỹ thuật cao, rất khó sản xuất, có yêu cầu đặc biệt về thiết bị đùn, dụng cụ, phôi và quy trình sản xuất. Hình 1 là ví dụ về mặt cắt của một số thanh hợp kim nhôm chính xác nhỏ.
2. Phân loại vật liệu đùn chính xác đặc biệt hợp kim nhôm
Đùn hợp kim nhôm chính xác hoặc siêu chính xác được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị điện tử, thiết bị truyền thông và khoa học tiên tiến, công nghiệp quốc phòng và quân sự, dụng cụ cơ khí chính xác, thiết bị dòng điện yếu, hàng không vũ trụ, công nghiệp hạt nhân, năng lượng và điện, tàu ngầm và tàu thủy, ô tô và công cụ vận tải, thiết bị y tế, công cụ phần cứng, chiếu sáng, nhiếp ảnh và thiết bị điện tử. Nhìn chung, đùn hợp kim nhôm chính xác hoặc siêu chính xác có thể được chia thành hai loại theo đặc điểm ngoại hình của chúng: loại thứ nhất là các cấu hình có kích thước nhỏ. Loại cấu hình này còn được gọi là cấu hình siêu nhỏ hoặc hình dạng mini. Kích thước tổng thể của nó thường chỉ vài milimét, độ dày thành tối thiểu nhỏ hơn 0,5mm và trọng lượng đơn vị là vài gam đến hàng chục gam trên một mét. Do kích thước nhỏ, chúng thường yêu cầu dung sai chặt chẽ. Ví dụ, dung sai của kích thước mặt cắt ngang nhỏ hơn ±0,05mm. Ngoài ra, các yêu cầu về độ thẳng và độ xoắn của các sản phẩm đùn cũng rất nghiêm ngặt.
Loại còn lại là các thanh có kích thước mặt cắt ngang không quá nhỏ nhưng yêu cầu dung sai kích thước rất nghiêm ngặt hoặc các thanh có hình dạng mặt cắt ngang phức tạp và độ dày thành mỏng mặc dù kích thước mặt cắt ngang lớn. Hình 2 cho thấy ống có hình dạng đặc biệt (nhôm nguyên chất công nghiệp) được một công ty Nhật Bản đùn trên máy ép thủy lực ngang 16,3MN với khuôn tách đặc biệt cho bộ ngưng tụ điều hòa không khí ô tô. Độ khó của quá trình đùn thanh loại này không hề kém so với loại thanh siêu nhỏ trước đây. Các thanh đùn có kích thước mặt cắt lớn và yêu cầu dung sai rất nghiêm ngặt không chỉ đòi hỏi công nghệ thiết kế khuôn tiên tiến mà còn đòi hỏi công nghệ quản lý chặt chẽ cho toàn bộ quá trình sản xuất từ phôi đến thành phẩm.
Từ đầu những năm 1980, do ứng dụng thực tế của công nghệ đùn liên tục Conform và sự phát triển của công nghệ công nghiệp, việc đùn các cấu hình nhỏ và siêu nhỏ đã phát triển nhanh chóng. Tuy nhiên, do nhiều lý do như hạn chế về thiết bị, yêu cầu về chất lượng sản phẩm và những tiến bộ trong công nghệ đùn, việc sản xuất các cấu hình nhỏ trên các thiết bị đùn thông thường vẫn chiếm tỷ lệ lớn. Hình 2 cho thấy các cấu hình chính xác của quá trình đùn khuôn chia thông thường. Tuổi thọ của khuôn (đặc biệt là độ bền và khả năng chống mài mòn của cầu phân luồng và lõi khuôn) và dòng vật liệu trong quá trình đùn trở thành các yếu tố chính ảnh hưởng đến sản xuất của nó. Điều này là do khi đùn cấu hình, kích thước của lõi khuôn nhỏ và hình dạng phức tạp, trong khi độ bền và khả năng chống mài mòn là những yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến tuổi thọ của khuôn, tuổi thọ của khuôn ảnh hưởng trực tiếp đến chi phí sản xuất. Mặt khác, nhiều cấu hình chính xác có thành mỏng và hình dạng phức tạp, và dòng vật liệu trong quá trình đùn ảnh hưởng trực tiếp đến hình dạng và độ chính xác về kích thước của các cấu hình.
Để ngăn chặn màng oxit và dầu trên bề mặt phôi chảy vào sản phẩm và đảm bảo chất lượng đồng đều và đáng tin cậy của sản phẩm, phôi được nung nóng đến nhiệt độ cài đặt có thể được bóc tách trước khi đùn (gọi là bóc tách nóng), sau đó nhanh chóng đưa vào thùng đùn để đùn. Đồng thời, miếng đệm đùn phải được giữ sạch để tránh dầu và bụi bẩn bám vào miếng đệm trong quá trình loại bỏ áp suất dư sau một lần đùn và lắp miếng đệm vào lần đùn tiếp theo.
Theo độ chính xác kích thước tiết diện và dung sai hình dạng và vị trí, đùn hợp kim nhôm chính xác đặc biệt có thể được chia thành các thanh hợp kim nhôm chính xác đặc biệt và các thanh hợp kim nhôm chính xác cực cao nhỏ (thu nhỏ). Nhìn chung, độ chính xác của nó vượt quá tiêu chuẩn quốc gia (như GB, JIS, ASTM, v.v.) độ chính xác cực cao được gọi là các thanh hợp kim nhôm chính xác đặc biệt, ví dụ, dung sai kích thước là trên ±0,1mm, dung sai độ dày thành của bề mặt bị vỡ nằm trong các thanh và ống ±0,05mm ~ ±0,03mm.
Khi độ chính xác của nó cao hơn gấp đôi tiêu chuẩn quốc gia về độ chính xác cực cao thì được gọi là hợp kim nhôm định hình siêu chính xác nhỏ (thu nhỏ), chẳng hạn như dung sai hình dạng là ±0,09mm, dung sai độ dày thành là ±0,03mm ~ ±0,01mm đối với định hình hoặc ống nhỏ (thu nhỏ).
3. Triển vọng phát triển của vật liệu đùn chính xác đặc biệt nhôm và hợp kim nhôm
Năm 2017, sản lượng và doanh số vật liệu gia công nhôm trên thế giới vượt quá 6000kt/năm, trong đó sản lượng và doanh số vật liệu đùn nhôm và hợp kim nhôm vượt quá 25000kt/năm, chiếm hơn 40% tổng sản lượng và doanh số nhôm. Thanh đùn nhôm trung bình chiếm 90%, trong đó thanh và thanh thông thường và thanh thông thường xây dựng dân dụng vừa và nhỏ chiếm hơn 80% thanh, thanh thông thường lớn và thanh thông thường đặc biệt chỉ chiếm khoảng 15%. Ống chiếm khoảng 8% vật liệu đùn hợp kim nhôm, trong khi ống định hình và ống đặc biệt đặc biệt chỉ chiếm khoảng 20% ống. Từ những điều trên có thể thấy rằng sản lượng và doanh số lớn nhất của vật liệu đùn nhôm và hợp kim nhôm và được sử dụng rộng rãi nhất là thanh thông thường xây dựng dân dụng vừa và nhỏ, thanh thông thường và thanh thông thường. Còn thanh thông thường, thanh thông thường và ống thông thường chỉ chiếm khoảng 15%, đặc điểm chính của các sản phẩm như vậy là: có chức năng hoặc hiệu suất đặc biệt; Dành riêng cho một mục đích cụ thể; Có kích thước thông số kỹ thuật lớn hoặc nhỏ; Có độ chính xác kích thước hoặc yêu cầu bề mặt cực kỳ cao. Do đó, sự đa dạng nhiều hơn và lô ít hơn, cần tăng quy trình đặc biệt hoặc thêm một số thiết bị và công cụ đặc biệt, sản xuất khó khăn và hàm lượng kỹ thuật cao, chi phí sản xuất tăng lên và giá trị gia tăng tăng lên.
Với sự tiến bộ của khoa học công nghệ và sự cải thiện liên tục về mức sống của người dân, các yêu cầu ngày càng cao hơn đã được đưa ra đối với sản lượng, chất lượng và sự đa dạng của các sản phẩm đùn nhôm và hợp kim nhôm, đặc biệt trong những năm gần đây, sự xuất hiện của việc cá nhân hóa sản phẩm đã thúc đẩy sự phát triển của các cấu hình và ống đặc biệt có đặc điểm cá nhân hóa và mục đích sử dụng cụ thể.
Các cấu hình siêu chính xác được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị điện tử, thông tin liên lạc, thiết bị bưu chính viễn thông, máy móc chính xác, dụng cụ chính xác, thiết bị dòng điện yếu, hàng không vũ trụ, tàu ngầm hạt nhân và tàu thủy, ngành công nghiệp ô tô và các lĩnh vực khác của các bộ phận có thành mỏng, nhỏ, kích thước tiết diện rất chính xác. Thông thường các yêu cầu về dung sai rất nghiêm ngặt, ví dụ, dung sai kích thước phác thảo tiết diện nhỏ hơn ±0,10mm, dung sai độ dày thành nhỏ hơn ±0,05mm. Ngoài ra, độ phẳng, độ xoắn và các dung sai hình dạng và vị trí khác của các sản phẩm đùn cũng rất nghiêm ngặt. Ngoài ra, trong quá trình đùn các cấu hình hợp kim nhôm siêu chính xác nhỏ đặc biệt, thiết bị, khuôn, quy trình đều có các yêu cầu rất nghiêm ngặt. Do sự phát triển nhanh chóng của ngành công nghiệp hiện đại, quốc phòng tiên tiến và nghiên cứu khoa học cùng các hoạt động khác và sự cải thiện về mức độ cá nhân hóa, số lượng, chủng loại và chất lượng của các thanh định hình siêu chính xác nhỏ ngày càng cao, mặc dù trong những năm gần đây, đã phát triển và sản xuất rất nhiều thanh định hình hợp kim nhôm siêu chính xác nhỏ chất lượng cao, nhưng vẫn chưa đáp ứng được nhu cầu của thị trường, đặc biệt là công nghệ và thiết bị sản xuất thanh định hình hợp kim nhôm siêu chính xác nhỏ trong nước và trình độ tiên tiến quốc tế vẫn còn khoảng cách lớn, chưa đáp ứng được nhu cầu của thị trường trong và ngoài nước và phải bắt kịp.
4. Kết luận
Nhôm và hợp kim nhôm ép đùn chính xác đặc biệt (hình dạng và ống) là một loại hình dạng phức tạp, độ dày thành mỏng, dung sai kích thước và yêu cầu về độ chính xác hình dạng và vị trí rất khắt khe, hàm lượng kỹ thuật cao, sản xuất vật liệu cao, mịn khó khăn, là vật liệu then chốt không thể thiếu của nền kinh tế quốc dân và quốc phòng, phạm vi sử dụng rất rộng, triển vọng phát triển của vật liệu hứa hẹn. Việc sản xuất sản phẩm này có yêu cầu đặc biệt đối với phôi, dụng cụ và thiết bị đùn và quy trình đùn, và một loạt các vấn đề kỹ thuật quan trọng phải được giải quyết để có được sản phẩm tuyệt vời theo lô.
Biên tập bởi May Jiang từ MAT Aluminum
Thời gian đăng: 07-04-2024
