Công nghiệp sản xuất gia công kim loại tấm hiện đại

Gia công kim loại tấm: ngành sản xuất gia công kim loại tấm hiện đại

Gia công kim loại tấm, đúng như tên gọi, là một quy trình gia công nguội toàn diện dành cho các tấm kim loại (thường dưới 6 mm). Nó định hình các tấm kim loại phẳng thành nhiều thành phần cấu trúc ba chiều phức tạp-thông qua một loạt quy trình như cắt, uốn, dập và hàn. Từ khung bên trong của điện thoại thông minh đến vách ngăn của các tòa nhà chọc trời, từ vỏ thiết bị gia dụng đến các bộ phận chính xác của phương tiện hàng không vũ trụ, các bộ phận kim loại tấm có mặt khắp nơi và là một trong những công nghệ sản xuất cơ bản và được sử dụng rộng rãi nhất trong ngành công nghiệp hiện đại.

 

1, Quy trình cốt lõi: Hành trình từ bản vẽ đến thành phẩm

Quy trình xử lý kim loại tấm điển hình là một chuỗi các công nghệ lồng vào nhau:

Thiết kế và Kỹ thuật (Điểm khởi đầu chính):

Chuyển đổi bản vẽ: Mở mô hình 3D thành bản mở rộng phẳng 2D, tính toán chính xác việc sử dụng vật liệu và bù uốn.

Phân tích DFM (Thiết kế cho khả năng sản xuất): Các kỹ sư xuất sắc sẽ xem xét các hạn chế gia công như bán kính uốn tối thiểu, khoảng cách cạnh lỗ, độ nhiễu của dụng cụ, v.v. và tối ưu hóa thiết kế để giảm chi phí và cải thiện năng suất.

Cắt (tạo đường viền):

Cắt laze: Công nghệ chủ đạo hiện nay sử dụng chùm tia laze năng lượng cao-để cắt không-tiếp xúc, có độ chính xác cao và tính linh hoạt tốt, phù hợp với đồ họa phức tạp và các lô từ nhỏ đến trung bình.

Máy đột dập CNC: sử dụng khuôn để đột và cắt, phù hợp với các chi tiết có số lượng lỗ và cửa chớp tiêu chuẩn lớn, mang lại hiệu quả sản xuất cao với số lượng lớn.

Cắt plasma: phù hợp với các tấm thép carbon dày hơn, tốc độ nhanh nhưng vùng chịu ảnh hưởng nhiệt tương đối kém và độ chính xác so với cắt laser.

Cắt tia nước: sử dụng dòng nước áp suất cực cao (mài mòn hỗn hợp) để cắt mà không bị biến dạng nhiệt, có thể cắt bất kỳ vật liệu nào nhưng với tốc độ chậm hơn.

Tạo hình (tạo hình):

Uốn: quá trình cốt lõi. Bằng cách sử dụng máy uốn CNC với khuôn trên và khuôn dưới khác nhau, tấm kim loại có thể được uốn theo góc mong muốn thông qua việc kiểm soát chính xác hành trình và áp suất. Độ chính xác có thể đạt tới ± 0,1 độ.

Dập/kéo dãn: Sử dụng áp lực của khuôn, máy đục lỗ gây biến dạng dẻo của tấm kim loại, tạo thành lồi lõm, lõm, gân gia cố hoặc lớp vỏ sâu hơn (như bồn rửa inox).

Kết nối và lắp ráp (chức năng hỗ trợ):

Hàn: Các phương pháp kết nối vĩnh viễn được sử dụng phổ biến nhất bao gồm hàn hồ quang argon (TIG/MIG, dùng cho thép không gỉ và nhôm), hàn điểm điện trở (dùng để chồng các tấm mỏng) và hàn laze (độ chính xác-cao, biến dạng thấp).

Kết nối dây buộc: Việc lắp ráp có thể tháo rời được thực hiện thông qua việc tán đinh, kéo tán đinh hoặc kết nối ren (chẳng hạn như đai ốc và ốc vít tán đinh).

Chất kết dính: Sử dụng chất kết dính kim loại chuyên dụng, phù hợp với các vật liệu khác nhau hoặc các tình huống tránh biến dạng.

Xử lý bề mặt (tạo vẻ ngoài và bảo vệ):

Xử lý trước: tẩy dầu mỡ, loại bỏ rỉ sét, photphat hóa, thụ động hóa, tạo lớp nền tốt cho các lớp phủ tiếp theo.

Lớp phủ: Sơn tĩnh điện (thân thiện với môi trường, -chống mài mòn, màu sắc đa dạng), điện di (phủ phủ đồng đều, chống ăn mòn tốt), mạ điện (mạ kẽm, mạ crom, mạ niken, mang lại hiệu ứng chống-ăn mòn hoặc trang trí).

Phim chuyển đổi: Anodizing (chủ yếu dùng cho vật liệu nhôm để cải thiện độ cứng, chống ăn mòn và khả năng tạo màu).
 

2, Lựa chọn vật liệu: cân bằng giữa hiệu suất và chi phí

Lựa chọn vật liệu phù hợp là một nửa cuộc chiến để thiết kế thành công:

Thép tấm cán nguội (SPCC): loại được sử dụng phổ biến nhất,-chi phí thấp, bền, dễ gia công và có thể được xử lý bằng nhiều phương pháp xử lý bề mặt khác nhau.

Tấm mạ kẽm (SECC/SGCC): có lớp chống gỉ và thường được sử dụng trong khung và tủ, nhưng các bộ phận hàn cần được xử lý đặc biệt.

Thép không gỉ (SUS304/316): chống ăn mòn-, có tính thẩm mỹ cao nhưng có độ cứng rõ ràng khi gia công, đòi hỏi yêu cầu cao đối với các công cụ và quy trình cắt.

Nhôm và hợp kim nhôm (như 5052-H32, 6061-T6): nhẹ, dẫn điện và dẫn nhiệt tốt, chống ăn mòn, dễ uốn cong nhưng tương đối mềm, giá thành cao.

Đồng/đồng thau: chủ yếu dùng để dẫn điện, dẫn nhiệt hoặc các bộ phận trang trí.

3, Xu hướng phát triển ngành và thách thức

Trí tuệ và tự động hóa:

Nhà máy đèn đen ": Dây chuyền sản xuất tự động, robot bốc xếp và hàn, AGV logistic, đạt được khả năng sản xuất liên tục 24 giờ.

Tích hợp phần mềm: Từ hệ thống CAD/CAM đến MES/ERP, đạt được quản lý kỹ thuật số toàn bộ quy trình, nâng cao hiệu quả lập kế hoạch và khả năng truy xuất nguồn gốc.

Tích hợp và đổi mới công nghệ:

Gia công hỗn hợp: Máy cắt và dập laser, kết hợp với trung tâm uốn và robot, giúp giảm chuyển đổi quy trình và nâng cao độ chính xác và hiệu quả.

Kết hợp sản xuất bồi đắp (in 3D): Đối với các thành phần cực kỳ phức tạp hoặc lô nhỏ, in 3D được sử dụng để sản xuất khuôn mẫu hoặc trực tiếp tạo hình chúng, sau đó kết hợp với các bộ phận kim loại tấm.

Sản xuất xanh:

Sử dụng lớp phủ thân thiện với môi trường (sơn-nước, bột có hàm lượng rắn cao), tối ưu hóa phần mềm lấy mẫu để giảm lãng phí vật liệu cũng như tái chế vật liệu thải và chất lỏng cắt.

Những thách thức của ngành:

Áp lực chi phí: giá nguyên vật liệu biến động và chi phí nhân công tăng cao.

Thiếu nhân tài: Thợ uốn, thợ hàn và kỹ sư gia công có kinh nghiệm đang khan hiếm.

Phân mảnh đơn hàng: Đơn hàng nhỏ, đa dạng, giao hàng nhanh đã trở thành thông lệ, đặt ra yêu cầu cao hơn về tính linh hoạt trong sản xuất.