LỰA CHỌN CHÀY ĐỘT & KHUÔN ĐỘT: BÍ QUYẾT ĐỘT KIM LOẠI HOÀN HẢO

Trong quy trình gia công kim loại bằng máy đột, chày đột (punch) và khuôn đột (die) là hai bộ phận làm việc trực tiếp với vật liệu, đóng vai trò quyết định đến hình dạng, kích thước, chất lượng của sản phẩm đột ra, cũng như tuổi thọ của dụng cụ và sự ổn định của máy. Việc lựa chọn chày đột và khuôn đột phù hợp, đặc biệt là dựa trên loại vật liệu cần gia công, là yếu tố then chốt để đạt được hiệu quả sản xuất cao nhất. Bài viết này sẽ cung cấp hướng dẫn chi tiết giúp bạn đưa ra lựa chọn đúng đắn.

Tầm Quan Trọng Của Việc Lựa Chọn Khuôn Đột Phù Hợp Với Vật Liệu

Sử dụng bộ khuôn đột không phù hợp với loại vật liệu có thể dẫn đến nhiều hậu quả nghiêm trọng:

• Chất lượng sản phẩm kém: Lỗ đột không sắc nét, có nhiều ba via (burr), biến dạng không mong muốn, hoặc kích thước sai lệch.

• Giảm tuổi thọ dụng cụ: Chày và khuôn bị mài mòn nhanh chóng, sứt mẻ hoặc gãy vỡ sớm hơn dự kiến, tăng chi phí thay thế.
• Gây hư hại cho máy: Lực đột tăng đột ngột do sử dụng sai khuôn có thể gây quá tải cho máy.

• Tăng chi phí sản xuất: Do phải làm lại, thay dụng cụ thường xuyên, và tiêu hao vật liệu.

Vật Liệu Ảnh Hưởng Đến Lựa Chọn Khuôn Đột Như Thế Nào?

Loại vật liệu kim loại bạn định đột (ví dụ: thép carbon, thép không gỉ, nhôm, đồng, đồng thau...) với các đặc tính khác nhau về độ cứng, độ bền kéo, độ giãn dài và khả năng chống mài mòn, sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến việc lựa chọn khuôn đột ở các khía cạnh sau:

1. Vật Liệu Chế Tạo Chày Đột & Khuôn Đột:
   
    

   • Đối với vật liệu kim loại thông thường (thép carbon mềm): Thường sử dụng các loại thép làm khuôn (tool steel) tiêu chuẩn như SKD11, SKH9 do có độ cứng và độ bền phù hợp.
   • Đối với vật liệu cứng hơn (thép không gỉ, thép cường độ cao): Cần phải lựa chọn các loại thép làm khuôn có độ cứng cao hơn hoặc thậm chí là carbide (hợp kim cứng) để chống mài mòn và duy trì độ sắc bén lâu hơn. Carbide có giá thành cao hơn nhưng mang lại tuổi thọ dụng cụ vượt trội cho các ứng dụng khắc nghiệt ở cường độ cao.
2. Hình Dạng và Kích Thước Khuôn:
   
    
   • Hình dạng và kích thước cơ bản của chày và khuôn được xác định bởi thiết kế của chi tiết cần đột.
   • Tuy nhiên, độ dày của vật liệu ảnh hưởng đến kích thước tối thiểu của lỗ có thể đột. Nói chung, đường kính lỗ đột không nên nhỏ hơn độ dày của vật liệu để tránh gãy chày.
   • Đối với các vật liệu rất mỏng hoặc rất dày, hình dạng đặc biệt của mặt cắt chày (ví dụ: mặt cắt xiên) có thể được sử dụng để giảm lực đột yêu cầu.
3. Yếu Tố QUAN TRỌNG NHẤT: Khe Hở Khuôn (Die Clearance)
   
    
   • Định nghĩa: Khe hở khuôn là khoảng cách giữa cạnh cắt của chày đột và cạnh cắt của khuôn đột (phần dưới).
     
      
   • Tầm quan trọng: Đây là thông số kỹ thuật quan trọng nhất khi lựa chọn khuôn đột dựa trên vật liệu. Khe hở khuôn tối ưu giúp đảm bảo quá trình cắt vật liệu diễn ra sạch sẽ, giảm thiểu ba via và tối đa hóa tuổi thọ dụng cụ.
     
      
   • Ảnh hưởng của vật liệu và độ dày:
     
      
     • Vật liệu cứng và bền (ví dụ: thép không gỉ) thường yêu cầu khe hở giữa chày và khuôn lớn hơnso với các vật liệu mềm hơn như nhôm hoặc đồng có cùng độ dày để tránh mài mòn nhanh và nứt gãy dụng cụ.
     • Vật liệu dày thường yêu cầu khe hở khuôn cũng cần được tăng tương ứng để đảm bảo phoi thoát dễ, lực cắt phân bố đều, và giảm nguy cơ biến dạng cạnh lỗ hoặc gãy chày. Ngược lại, với vật liệu mỏng, khe hở cần nhỏ để duy trì độ chính xác mép cắt.
   • Hậu quả của khe hở không phù hợp:
     
      
     • Khe hở quá nhỏ: Gây ra lực đột tăng cao, làm tăng áp lực lên chày và khuôn, dẫn đến mài mòn nhanh, sứt mẻ dụng cụ, và tạo ra ba via nhỏ nhưng cứng.
     • Khe hở quá lớn: Gây ra hiện tượng "kéo" vật liệu thay vì cắt sạch, tạo ra ba via lớn, làm biến dạng vật liệu xung quanh lỗ đột, giảm tuổi thọ của khuôn do lực cắt không tập trung.
   • Nguyên tắc chung về Khe Hở Khuôn:
     
      
     • Thường được tính bằng một tỷ lệ phần trăm của độ dày vật liệu, áp dụng cho mỗi bên của chu vi lỗ đột (do đó thì ta có tổng khe hở = 2 x khe hở 1 bên).
     • Ví dụ: Thép carbon mềm có thể yêu cầu tổng khe hở khoảng 10-15% độ dày vật liệu. Thép không gỉ có thể yêu cầu 15-25% độ dày vật liệu. Nhôm có thể yêu cầu 6-10% độ dày vật liệu.

     • Lưu ý: Đây chỉ là nguyên tắc chung mang tính chất kham khảo. Giá trị chính xác cần xem bảng hướng dẫn từ nhà sản xuất khuôn đột hoặc nhà cung cấp vật liệu, vì nó còn phụ thuộc vào độ cứng cụ thể của vật liệu và loại thao tác đột.

Hướng Dẫn Lựa Chọn Cụ Thể Cho Một Số Loại Vật Liệu Phổ Biến:

• Thép Carbon (Thép nhẹ/Thép mềm):

  • Vật liệu khuôn: Thép làm khuôn tiêu chuẩn (SKD11).
  • Khe hở khuôn: Tùy thuộc độ dày, thường trong khoảng 10-15% độ dày vật liệu (tổng khe hở).
• Thép Không Gỉ (Stainless Steel):
  • Vật liệu khuôn: Thép làm khuôn có độ cứng cao hơn hoặc carbide cho tuổi thọ dài hơn.
  • Khe hở khuôn: Cần lớn hơn thép carbon, thường trong khoảng 15-25% độ dày vật liệu (tổng khe hở), tùy thuộc vào loại thép không gỉ (độ cứng).
• Nhôm (Aluminum):
  • Vật liệu khuôn: Thép làm khuôn tiêu chuẩn. Cần chú ý bề mặt khuôn nhẵn để tránh nhôm dính vào.
  • Khe hở khuôn: Thường nhỏ hơn thép, khoảng 6-10% độ dày vật liệu (tổng khe hở).
• Đồng (Copper) / Đồng Thau (Brass):
  • Vật liệu khuôn: Thép làm khuôn tiêu chuẩn.

  • Khe hở khuôn: Tương tự như nhôm hoặc hơi lớn hơn tùy thuộc vào độ cứng của hợp kim.

Các Yếu Tố Bổ Trợ Khác Liên Quan Đến Vật Liệu:

• Lực Đột Yêu Cầu: Vật liệu cứng hơn và dày hơn đòi hỏi lực đột lớn hơn. Điều này cần được tính toán để đảm bảo máy đột có đủ công suất (tấn) để thực hiện thao tác.

• Lớp Phủ Bề Mặt Dụng Cụ: Các lớp phủ như TiN, TiCN, AlTiN có thể được áp dụng lên bề mặt chày và khuôn để tăng độ cứng, giảm ma sát và kéo dài tuổi thọ dụng cụ, đặc biệt khi làm việc với vật liệu mài mòn hoặc có xu hướng dính vào khuôn (như nhôm).

• Chất Bôi Trơn: Sử dụng chất bôi trơn phù hợp trong quá trình đột giúp giảm ma sát giữa dụng cụ và vật liệu, làm mát, giảm mài mòn và cải thiện chất lượng cắt. Loại chất bôi trơn cũng cần được chọn dựa trên loại vật liệu.

Khuôn đột lỗ oval, lỗ tròn

Lời Khuyên Để Tối Ưu Hóa Tuổi Thọ Dụng Cụ và Chất Lượng Sản Phẩm:

• Luôn tham khảo hướng dẫn: Tham khảo bảng thông số khe hở khuôn và khuyến nghị vật liệu từ nhà sản xuất chày đột, khuôn đột hoặc nhà cung cấp vật liệu.

• Đảm bảo sự đồng tâm: Sự ăn khớp chính xác giữa chày và khuôn là cực kỳ quan trọng. Sai lệch tâm sẽ gây mài mòn không đều và làm hỏng dụng cụ nhanh chóng.
• Bảo trì và làm sắc định kỳ: Dụng cụ đột cần được kiểm tra và làm sắc định kỳ để duy trì độ sắc bén và khe hở phù hợp.
• Đột thử: Luôn đột thử trên một vài miếng vật liệu để kiểm tra chất lượng lỗ đột và điều chỉnh nếu cần trước khi sản xuất hàng loạt.

• Sử dụng chất bôi trơn phù hợp: Đảm bảo sử dụng chất bôi trơn đúng loại và đủ lượng.

Kết Luận:

Lựa chọn chày đột và khuôn đột phù hợp với loại vật liệu là một bước thiết yếu để đảm bảo hiệu quả, chất lượng và độ bền trong quy trình gia công kim loại bằng máy đột. Đặc biệt chú ý đến khe hở khuôn, vì đây là yếu tố kỹ thuật quan trọng nhất cần được điều chỉnh dựa trên đặc tính và độ dày của vật liệu. Bằng cách hiểu rõ những nguyên tắc này và tham khảo hướng dẫn từ các chuyên gia hoặc nhà sản xuất, bạn sẽ có thể tối ưu hóa quy trình đột dập của mình và đạt được kết quả tốt nhất.