Xu hướng mềm trong gia công kim loại

Các kim loại mềm (độ cứng thấp) có khả năng biến dạng tương đối lớn. Trong đó có đồng, nhôm và một số hợp kim khác như đồng thau, có thể xem là mềm hơn so với các kim loại khác như sắt và thép. Vì vậy sẽ có một vài cân nhắc cần được lưu ý đến khi gia công những kim loại này.

Các kim loại mềm (độ cứng thấp) có khả năng biến dạng tương đối lớn. Trong đó có đồng, nhôm và một số hợp kim khác như đồng thau, có thể xem là mềm hơn so với các kim loại khác như sắt và thép. Vì vậy sẽ có một vài cân nhắc cần được lưu ý đến khi gia công những kim loại này.

Do những kim loại này có độ cứng, rắn không cao nên các dao cơ khí dễ dàng cắt, vì thế phế phẩm cắt (mạt giũ) có thể dính vào tấm kính kim loại hoặc lưỡi cắt, làm cho chi tiết khó được gia công, tăng độ mài mòn và giảm tuổi thọ của dao. Độ phản xạ tốt của của các kim loại mềm cũng làm cho một số phương pháp gia công không tiếp xúc, như phương pháp laze không hiệu quả. Vì vậy, quá trình gia công cần dùng các dụng cụ, máy móc và công nghệ đặc biệt.

Để giảm sự tích lũy mạt giũ, người ta dùng các chất bôi trơn đặc biệt. Một trong những chất bôi trơn là Alumtap. Alumtap là một hỗn hợp không độc hại được đặc chế cho phù hợp với các tính chất gia công của nhôm và những kim loại mềm khác. Khi được sử dụng trực tiếp, Alumtap sẽ hạn chế hàn điểm và giảm xu hướng kim loại mềm dính vào lưỡi của dụng cụ cắt. Điều này cải thiện năng suất, kéo dài tuổi thọ của dụng cụ, và giúp bề mặt cực mịn, vừa sạch vừa sáng.

Oxit Ziriconi Nitơ

Một ví dụ khác là lớp phủ Oxit Ziriconi Nitơ (ZOX), không có titan và được tìm thấy trong một số dụng cụ nhất định. Nó được đưa vào sử dụng ở dao phay trong loạt hàng Garant HPC mới được đánh giá cao của tập đoàn Hoffmann. Lớp phủ ZOX giảm thiểu hệ số ma sát ở mặt cắt và đảm bảo sự phân tán hiệu quả của các phoi gia công. Các dao kết hợp lớp phủ của Garant còn có những rãnh lớn được đánh bóng và các hốc rỗng được thiết kế đặc biệt để tối ưu hóa quá trình quét bỏ mạt giũ

Các dao cắt được phủ ZOX, cụ thể, phù hợp với các phôi gia công nhôm vốn đòi hỏi chất lượng bề mặt cao. Do lớp phủ không có titan, dao cũng thỏa mãn được các yêu cầu của ngành công nghiệp hàng không là gia công hợp kim nhôm không nhiễm tạp chất. Có 7 loại dao phay đầu HPC từ carbide nguyên khối với lớp phủ ZOX, bao gồm các mũi khoan rãnh siêu nhỏ từ carbide nguyên khối 2 răng, dao cắt hình xuyến siêu nhỏ 2 răng, các dao phay ngón thô 3 và 4 răng không có hình khuỷu, dao phay ngón 6 và 8 răng và một loạt các loại mũi khoan rãnh cầu siêu nhỏ 2 răng.

Các thử nghiệm đã được tiến hành bằng cách gia công hợp kim nhôm AlCuMg2 với tốc độ cắt là 1130m/phút, với lượng chạy dao là 0.224mm và độ sâu của vết cắt là 20mm, bằng dao phay ngón thô từ carbide nguyên khối. Kết quả chứng minh rằng dao phủ ZOX giảm thời gian gia công và chi phí sản xuất song song với cải thiện chất lượng mặt cắt

Gia công cơ khí

Nhiều loại thiết bị khác nhau được sử dụng trong gia công mà ở đó, các loại dao cắt, dao phay và các trung tâm gia công là trụ cột.

Một ví dụ của dao cắt dành cho các kim loại mềm là dao phay ngón loạt hàng 4081 từ nhà sản xuất dao cắt chuyên nghiệp ITC. Loạt hàng 4081 là dao phay ngón carbide nguyên khối 4 rãnh được phủ AlTin với cấu trúc hình học rãnh hài hòa giúp quét bỏ mạt giũ cực tốt. Loạt hàng 4081 chuôi đơn, thẳng, đầu vuông với đường xoắn ốc phải có khoảng cách rãnh hướng tâm không bằng nhau tạo độ vững chắc và lượng quét bỏ kim loại cao khác thường, trong khi khoảng cách rãnh của loạt hàng 4081 giảm tiếng ồn gia công bằng cách giảm hiệu quả hòa âm.

Các dao cắt dùng cho kim loại mềm không được sơn phủ cũng có thể ở dạng dao cắt carbide nguyên khối. Ví dụ, loạt hàng dao phay carbide nguyên khối 93033 từ WNT với đường kính từ 3mm đến 20mm và có dạng hình mài đơn không có góc sau. Hình dáng này làm cho lưỡi cắt rất bền và sắc, tạo tốc độ cắt và lượng chạy dao trong quá trình gia công nhôm cao hơn rất nhiều so với các dao cắt thông thường.

Các dao cắt dùng cho kim loại mềm không được sơn phủ cũng có thể ở dạng dao cắt carbide nguyên khối. Ví dụ, loạt hàng dao phay carbide nguyên khối 93033 từ WNT với đường kính từ 3mm đến 20mm và có dạng hình mài đơn không có góc sau. Hình dáng này làm cho lưỡi cắt rất bền và sắc, tạo tốc độ cắ và lượng chạy dao trong quá trình gia công nhôm cao hơn rất nhiều so với các dao cắt thông thường.

Thực ra, WNT (Anh) đang báo cáo sự gia tăng tốc độ cắt tới 25% và lượng ăn dao tăng vọt lên 250% trong những lần cắt thực nghiệm. Cấu trúc hình học và góc xoắn được thiết kế đặc biệt tăng độ phân tán mạt giũ và góp phần vào hiệu suất dụng cụ. Những dao cắt này lý tưởng cho gia công những rãnh đầy, do lõi của nó cực kì chắc chắn, với khả năng phay rãnh toàn phần gấp tới 1,5 lần so với bán kính gia công bởi quá trình trực tiếp.

WNT cũng có nhiều loại insert dành cho gia công nhôm, titan và các hợp kim nhẹ khác, cung cấp cho người sử dụng lợi ích rõ rệtgiá/cạnh rõ rệt. Trước đó, những insert cần có lưỡi cắt sắc phải được mài để đạt được độ chính xác, phải thỏa mãn những yêu cầu về khả năng lặp lại cũng như chất lượng bề mặt trên phần được gia công.

Tiết kiệm chi phí

Hiện nay, với sự tiến bộ của công nghệ nén, các insert có thể đạt được khoảng 90% hiệu suất và năng suất của insert tán sẵn với chi phí tiết kiệm có thể tăng lên tới 40%. Ví dụ, insert điển hình DCXT 11T304 từ loại hàng mới này có giá 2,84 bảng Anh trong khi insert tán sẵn tương đương DCGT 11T304 có giá 4,11 bảng. Trong khi các insert dùng cho gia công nhôm và các hợp kim nhẹ đã xuất hiện, insert này mang lại nhiều lợi nhuận hơn cho những nhà thầu con trong gia công những mẻ sản phẩm nhỏ.

Hệ thống dao tháo lắp hiệu suất cao sử dụng các insert là OvalFlex, được thiết kế bởi Ceratizit, dùng cho gia công các bánh hợp kim nhôm. Hình oval đã đăng kí bằng sáng chế của các hệ thống làm cho chiều cao lắp ráp của dao cao hơn các dao tròn bình thường, cải thiện độ bền và hiệu suất cho toàn bộ hệ thống dao. Giao diện hình oval liên kết chuôi dao với đầu dao. Bốn bề mặt dạng côn xung quanh giao diện tạo kết nối chính xác với mặt định vị theo cả phương hướng tâm và trục.

Hệ thống OvalFlex cũng gia tăng khả năng linh hoạt để ráp nhiều loại đầu dao vào chuôi. Trong hầu hết các trường hợp, dao chuyên dụng không còn cần thiết nữa. Các insert với nhiều bán kính khác nhau có thể được sử dụng trong cùng một dao. Ví dụ, X32, một insert đặc biệt của Ceratizit, lớn hơn các insert khác và cực kì bền vững. Nhờ vào các mặt chóp có góc 30 độ, vị trí chính xác không còn là vấn đề. Bên cạnh đó, insert cân bằng lực cắt ngang tốt hơn. X32 được bảo vệ chống lại cắt kéo nhờ vào các mặt chóp dạng hình côn. Insert có bán kính 4mm, 3mm hoặc 2mm, dạng carbide hoặc PCD (kim cương đa tinh thể), trong đó các insert PCD có rãnh phoi laser để tối ưu hóa việc kiểm soát mạt giũ.

Như vậy, có thể nói đến nay xu hướng mềm trong gia công kim loại đang có những ưu thế nhất định. Vì vậy, nó cũng hứa hẹn một tương lai khả quan trong ngành công nghiệp nói chung và công nghiệp cơ khí nói riêng.

Nguồn : cơ khí chế tạo Hải Phòng

June 2017

Tin Liên Quan