I. Giới thiệu về uốn bằng máy chấn tôn

Uốn bằng máy chấn tôn là công nghệ gia công kim loại phổ biến dùng để uốn kim loại thành các hình dạng cụ thể. Nó đóng vai trò quan trọng trong các ngành công nghiệp gia công kim loại và sản xuất. Quá trình này sử dụng một loại máy gọi là máy chấn tôn.

Các loại máy chấn bao gồm máy chấn thủ công, máy chấn thủy lực, máy chấn CNC, máy chấn servo-điện và máy chấn cơ khí. Mỗi loại có những ưu điểm và đặc điểm riêng trong quá trình vận hành máy chấn tôn.

Trong quá trình uốn, tấm kim loại được đặt trên máy chấn tôn và có thể được uốn thành các góc và hình dạng yêu cầu bằng cách tác dụng lực.

Trong quá trình uốn, phôi được kẹp giữa chày trên và khuôn dưới và có thể được uốn bằng cách tác dụng lực. Toàn bộ quá trình uốn được lập trình và diễn ra trơn tru. Nắm vững kiến thức cơ bản về uốn bằng máy chấn tôn là rất quan trọng để thiết kế và sản xuất các sản phẩm bền vững, thông minh.

II. Tổng quan về quy trình uốn

1. Các bước trong máy chấn tôn

(1) Nạp vật liệu, căn chỉnh và cố định

Bước đầu tiên trong quá trình uốn là nạp tấm kim loại lên máy chấn tôn. Vật liệu thường được đặt trên bàn máy, đảm bảo căn chỉnh với đường tâm của dụng cụ. Việc căn chỉnh chính xác rất quan trọng để tránh bị lệch trong quá trình uốn tấm kim loại, có thể dẫn đến sai số trong sản phẩm cuối cùng.

Sau khi căn chỉnh, tấm kim loại được cố định tại chỗ bằng kẹp hoặc hệ thống chặn sau (backgauge). Các hệ thống này đảm bảo vật liệu giữ nguyên vị trí trong suốt quá trình uốn, ngăn chặn mọi chuyển động có thể ảnh hưởng đến độ chính xác của việc uốn.

(2) Thiết lập máy chấn tôn

Sau khi vật liệu được cố định, máy chấn tôn cần được thiết lập đúng cách. Việc này bao gồm chọn chày và khuôn phù hợp dựa trên loại vật liệu, độ dày và bán kính uốn mong muốn. Người vận hành cũng cần điều chỉnh góc uốn, hành trình và lực tác dụng của máy chấn.

Các thông số này rất quan trọng để đạt được góc uốn mong muốn với độ chính xác cần thiết. Ngoài ra, hệ thống điều khiển của máy có thể cần được hiệu chỉnh cho kích thước chi tiết cụ thể, đảm bảo góc uốn nằm trong dung sai quy định.

(3) Thao tác uốn

Khi việc thiết lập hoàn tất, quá trình uốn có thể bắt đầu. Máy chấn tôn tác dụng lực thông qua chày, ép tấm kim loại vào khuôn để tạo góc uốn mong muốn. Lượng lực tác dụng được kiểm soát cẩn thận để tránh nứt vật liệu hoặc uốn sai.

Trong suốt quá trình, người vận hành giám sát để đảm bảo độ sâu và góc uốn đạt chính xác. Nếu máy được trang bị CNC, các thông số uốn có thể được lập trình sẵn, cho phép máy tự động điều chỉnh để đạt kết quả tối ưu.

(4) Kiểm tra và điều chỉnh sau uốn

Sau khi uốn xong, người vận hành sẽ kiểm tra chi tiết để xác nhận góc uốn đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật. Nếu cần, có thể điều chỉnh máy hoặc dụng cụ.

Tùy thuộc vào độ phức tạp của chi tiết, các quy trình bổ sung như hoàn thiện hoặc cắt gọt cũng có thể được thực hiện để tinh chỉnh hình dạng và đảm bảo chi tiết vừa khít chính xác vào cụm lắp ráp cuối cùng.

2. Các loại kỹ thuật uốn bằng máy chấn và ứng dụng

Có nhiều loại kỹ thuật uốn khác nhau cho mỗi máy chấn:

(1) Uốn không chạm đáy

Quy trình

Uốn bằng không khí là một trong những công nghệ được sử dụng phổ biến trong uốn kim loại, trong đó kim loại sẽ không tiếp xúc trực tiếp với khuôn. Cối chấn sẽ ép các tấm kim loại vào khuôn đến một độ sâu nhất định mà không chạm đáy.

Nguyên lý uốn là tấm kim loại nằm trên đỉnh của khuôn hình chữ V ở phía dưới và tận dụng khoảng hở không khí ở đáy. Góc uốn được xác định bởi độ sâu mà cối chấn hạ xuống vào khuôn. Ngoài ra, uốn bằng không khí yêu cầu ít lực hơn so với các kỹ thuật khác, điều này có thể kéo dài tuổi thọ của máy móc.

Ưu điểm

Uốn bằng không khí nổi bật nhờ tính linh hoạt. Vì kim loại không hoàn toàn khớp với hình dạng của khuôn, nên việc sử dụng cùng một bộ dụng cụ có thể đạt được nhiều góc uốn khác nhau, giúp giảm thời gian thay dụng cụ và cải thiện hiệu suất. So với các phương pháp khác, uốn bằng không khí cần ít lực hơn, do đó có thể kéo dài tuổi thọ của máy.

Các yếu tố cần cân nhắc

• Độ bật lại: Vật liệu sẽ bật lại nhẹ sau khi uốn, vì vậy bạn cần uốn hơi quá để đạt được góc chính xác.
• Độ chính xác góc: Để đạt được góc chính xác có thể cần điều chỉnh thêm do hiện tượng bật lại.

Ứng dụng

Uốn bằng không khí được áp dụng rộng rãi trong máy chấn thủy lực nhờ tính linh hoạt, đặc biệt khi cần nhiều góc uốn khuôn khác nhau trong cùng một công việc. Nó có thể được sử dụng để uốn nhiều loại vật liệu kim loại và sản xuất các sản phẩm quy mô nhỏ đến trung bình.

Nhiều ngành công nghiệp đã hưởng lợi từ công nghệ này, chẳng hạn như ô tô, hàng không vũ trụ và xây dựng. Các ngành này không cần phải thay dụng cụ liên tục và có thể tạo ra nhiều loại linh kiện khác nhau.

(2) Uốn đáy

Quy trình

Trong uốn đáy, các tấm kim loại được ép hoàn toàn xuống đáy của khuôn hình chữ V. Cối chấn ép kim loại thành hình dạng giống hệt khuôn. Không giống như uốn bằng không khí, uốn đáy ép kim loại tiếp xúc hoàn toàn với đỉnh của cối chấn và hai bên của dụng cụ.

Tuy nhiên, so với phương pháp dập nổi, lực ép tác dụng tương đối nhỏ hơn. Do đó, góc uốn khó khớp hoàn toàn với khuôn.

Hiện tượng bật lại

Hiện tượng rõ ràng trong uốn đáy là “bật lại”. Khi các tấm kim loại đã được uốn và thả ra, chúng sẽ co lại nhẹ để trở về hình dạng ban đầu. Sự hồi phục đàn hồi này có thể gây ra vấn đề khi yêu cầu độ chính xác cao.

Để bù cho hiện tượng bật lại, cối chấn sẽ uốn vật liệu quá mức. Hoặc có thể sử dụng khuôn có góc nhỏ hơn để uốn trước nhằm đảm bảo góc uốn cuối cùng chính xác trong trường hợp xảy ra bật lại. Phương pháp này phù hợp để uốn các chi tiết có hình dạng tương đối đơn giản.

Ưu điểm

• Độ chính xác cao: Cung cấp khả năng kiểm soát tốt hơn đối với góc uốn, giảm nhu cầu điều chỉnh.
• Giảm hiện tượng bật lại: Giảm thiểu hiện tượng bật lại của kim loại, đảm bảo kết quả đồng nhất.

Các yếu tố cần cân nhắc

• Yêu cầu lực cao hơn: Cần nhiều lực hơn so với phương pháp uốn bằng không khí, làm tăng độ mài mòn của máy và dụng cụ.
• Mài mòn dụng cụ: Lực tăng cao có thể dẫn đến mài mòn nhanh phần chày và đáy khuôn.

Ứng dụng

Trong trường hợp nhấn mạnh sự đồng nhất và độ chính xác, phương pháp uốn đáy được ưu tiên. Nó được áp dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp yêu cầu sai số tối thiểu và các thành phần đồng đều, chẳng hạn như ngành điện tử.

(3) Dập thẳng (Coining)

Quy trình

Dập nổi là công nghệ sử dụng lực mạnh để ép tấm kim loại, buộc nó biến dạng, uốn cong và mỏng đi để vừa khít chính xác với hình dạng khuôn. Quy trình này nổi tiếng với lực ép cực lớn và khiến người ta liên tưởng đến quá trình dập tiền. quá trình dập tiền.

Nó yêu cầu máy chấn tấm có độ bền cao hơn và thiết kế dụng cụ phức tạp hơn, chủ yếu được sử dụng cho các thành phần yêu cầu sản xuất có độ chính xác cao.

Ưu điểm

• Độ chính xác cực cao: Tạo ra các đường uốn có độ chính xác rất cao với hầu như không có hiện tượng bật lại.
• Tính đồng nhất: Đảm bảo góc uốn đồng nhất trên nhiều chi tiết.

Các yếu tố cần cân nhắc

• Lực ép lớn: Yêu cầu lực đáng kể, có thể tạo áp lực lớn lên cả máy chấn tấm và dụng cụ.
• Căng thẳng cho dụng cụ: Áp lực mạnh có thể dẫn đến mài mòn nhanh và hư hỏng tiềm ẩn cho dụng cụ.

Liên hệ với sản xuất tiền xu

“Dập nổi” ban đầu đề cập đến phương pháp sản xuất tiền xu. Trong quá trình sản xuất tiền, các tấm kim loại thô sẽ được ép giữa hai khuôn dưới áp lực cực lớn, đảm bảo kim loại chảy và lấp đầy khuôn. Một đồng xu với thiết kế phức tạp sẽ được tạo ra. Tương tự, trong công nghệ dập nổi, kim loại sẽ được ép để ghi lại từng chi tiết nhỏ nhất của khuôn.

Bảng so sánh chính: Áp lực, Độ chính xác, Mài mòn dụng cụ và Ứng dụng phù hợp

III. Các yếu tố ảnh hưởng đến uốn bằng máy chấn tôn

1. Thuộc tính vật liệu

Các đặc tính của vật liệu được uốn đóng vai trò quan trọng trong quá trình uốn bằng máy chấn tôn. Các vật liệu khác nhau phản ứng khác nhau với lực uốn do sự khác biệt về đặc tính vật lý và cơ học. Hiểu rõ các đặc tính này là điều cần thiết để lựa chọn thông số uốn phù hợp và đảm bảo kết quả tối ưu.

Độ dày vật liệu

Độ dày của vật liệu là một trong những yếu tố quan trọng nhất trong uốn bằng máy chấn tôn. Vật liệu dày hơn cần nhiều lực hơn để uốn, điều này có thể ảnh hưởng đến việc lựa chọn dụng cụ và cài đặt máy. Lực uốn phải đủ để đạt được góc mong muốn mà không gây hư hỏng, chẳng hạn như nứt hoặc biến dạng quá mức.

Ngoài ra, vật liệu dày hơn thường có xu hướng đàn hồi ít hơn, giúp dễ dàng đạt được các góc uốn chính xác. Người vận hành phải tính toán độ dày để đảm bảo máy chấn tôn có khả năng xử lý lực yêu cầu một cách hiệu quả.

Độ cứng vật liệu

Độ cứng của vật liệu cũng ảnh hưởng đến quá trình uốn. Vật liệu cứng hơn, chẳng hạn như thép cường độ cao, cần nhiều lực hơn để uốn và dễ bị nứt nếu không được xử lý đúng cách. Vật liệu mềm hơn, chẳng hạn như nhôm, cần ít lực hơn nhưng dễ bị đánh dấu hoặc móp bề mặt.

Độ cứng của vật liệu ảnh hưởng đến việc lựa chọn chày và khuôn, cũng như phương pháp uốn (uốn không chạm đáy, uốn chạm đáy, hoặc dập). Việc lựa chọn dụng cụ phù hợp với độ cứng của vật liệu giúp đạt được kết quả ổn định mà không làm giảm chất lượng vật liệu.

Loại vật liệu

Các vật liệu khác nhau, bao gồm thép, nhôm, đồng và hợp kim của chúng, có những đặc tính riêng ảnh hưởng đến hành vi khi uốn. Ví dụ:

• Thép: Nổi tiếng với độ bền và độ chắc chắn, thép thường được sử dụng trong uốn bằng máy chấn tôn. Thép thường yêu cầu lực uốn cao hơn và cần xử lý cẩn thận để tránh các vấn đề như nứt hoặc đàn hồi quá mức.
• Nhôm: Vật liệu này dễ uốn hơn thép nhưng dễ bị biến dạng bề mặt hơn. Nó có xu hướng đàn hồi cao hơn, đòi hỏi điều chỉnh góc uốn để bù lại.
• Đồng: Đồng và hợp kim của nó có tính dẻo và dễ tạo hình, phù hợp cho các uốn phức tạp. Tuy nhiên, chúng dễ bị hư hại bề mặt, cần sử dụng vật liệu dụng cụ mềm hơn hoặc lớp phủ bảo vệ.

2. Các yếu tố cần xem xét về dụng cụ

Dụng cụ là một yếu tố quan trọng khác trong quá trình uốn bằng máy chấn tôn, vì lựa chọn chày và cối ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng và độ chính xác của các đường uốn. Việc lựa chọn và bảo dưỡng dụng cụ đúng cách là điều thiết yếu để đạt được kết quả ổn định và chính xác.

Lựa chọn chày và cối phù hợp

Việc lựa chọn bộ chày và cối là yếu tố then chốt quyết định thành công của quá trình uốn. Các yếu tố cần xem xét bao gồm:

• Góc và bán kính chày: Góc và bán kính của chày phải phù hợp với góc và bán kính uốn mong muốn. Đối với các đường uốn sắc nét, cần góc chày nhỏ hơn, trong khi bán kính lớn hơn có thể yêu cầu dụng cụ khác. Bán kính chày cũng ảnh hưởng đến bán kính uốn bên trong, từ đó tác động đến dòng chảy vật liệu và chất lượng uốn cuối cùng.
• Chiều rộng khe mở của cối: Chiều rộng khe mở của cối (V-width) phải tương ứng với độ dày vật liệu và bán kính uốn mong muốn. Khe mở V rộng hơn cho phép uốn dễ dàng hơn đối với vật liệu dày, trong khi khe mở V hẹp hơn phù hợp với tấm mỏng. Khe mở của cối phải được chọn cẩn thận để tránh hư hại vật liệu và đảm bảo đường uốn chính xác.
• Loại vật liệu của dụng cụ: Vật liệu của chính dụng cụ cũng quan trọng. Ví dụ, vật liệu dụng cụ cứng hơn như carbide phù hợp với kim loại có độ bền cao, trong khi vật liệu dụng cụ mềm hơn như nhôm hoặc đồng thau có phủ bảo vệ lại lý tưởng để tránh hư hại bề mặt đối với kim loại mềm như đồng hoặc nhôm.

Mài mòn và bảo dưỡng dụng cụ

Bảo dưỡng và kiểm tra thường xuyên dụng cụ máy chấn tôn là rất quan trọng để duy trì độ chính xác và kéo dài tuổi thọ dụng cụ. Mòn dụng cụ có thể dẫn đến sai lệch và lỗi trong quá trình uốn. Các phương pháp bảo dưỡng chính bao gồm:

• Kiểm tra thường xuyên: Dụng cụ cần được kiểm tra dấu hiệu mòn như nứt, sứt mẻ hoặc biến dạng. Dụng cụ hư hỏng phải được sửa chữa hoặc thay thế ngay lập tức để tránh ảnh hưởng đến chất lượng uốn.
• Vệ sinh dụng cụ: Giữ cho dụng cụ sạch sẽ, không có bụi bẩn và chất bám giúp vận hành trơn tru và kéo dài tuổi thọ dụng cụ. Chất bẩn có thể gây phân bố lực không đều, dẫn đến sai lệch.
• Bảo quản đúng cách: Dụng cụ cần được bảo quản theo cách tránh hư hại và ăn mòn. Các giải pháp bảo quản thích hợp như giá để dụng cụ và tấm che bảo vệ là cần thiết để duy trì độ nguyên vẹn của dụng cụ.

Khả năng tương thích với tự động hóa

Với sự phát triển của công nghệ CNC, máy chấn tôn ngày càng dựa vào hệ thống tự động để nâng cao độ chính xác và hiệu suất. Dụng cụ phải tương thích với các hệ thống này để tận dụng tối đa lợi ích của tự động hóa.

Dụng cụ tương thích CNC cho phép thay đổi dụng cụ nhanh và chính xác, giảm thời gian thiết lập và cải thiện năng suất sản xuất. Ngoài ra, các hệ thống dụng cụ tiên tiến có thể bao gồm cảm biến và cơ chế phản hồi để giám sát và điều chỉnh thông số uốn theo thời gian thực, đảm bảo chất lượng ổn định trong suốt quá trình sản xuất.

IV. Công nghệ tiên tiến trong uốn bằng máy chấn tôn

Uốn bằng máy chấn tôn là một quy trình tạo hình kim loại được sử dụng rộng rãi, liên quan đến sự biến dạng đàn hồi của các tấm kim loại dưới áp lực của chày trên và khuôn dưới của máy chấn tôn, cùng với biến dạng dẻo.

1. Hệ thống CNC (Điều khiển số bằng máy tính)

Máy chấn tôn áp dụng nhiều công nghệ tiên tiến, và CNC là một trong số đó. Thông qua công nghệ CNC, vận hành máy chấn tôn không hoàn toàn phụ thuộc vào thao tác thủ công. Thay vào đó, việc lập trình trước được thực hiện tiên tiến.

Điều này có nghĩa là kỹ sư và người vận hành có thể thiết kế và nhập các thông số cụ thể trên máy tính. Máy có thể vận hành theo những hướng dẫn này. Lợi ích của việc sử dụng CNC trong máy chấn tôn như sau:

• Độ chính xác được cải thiện: công nghệ CNC có thể điều khiển quy trình uốn một cách chính xác, từ đó đạt được độ uốn chính xác và đồng nhất.
• Khả năng lặp lại: do máy được vận hành bằng các chương trình thiết kế sẵn, mỗi lần uốn đều đạt kết quả đồng nhất cao, bất kể số lượng sản xuất.
• Năng suất được cải thiện: việc vận hành tự động giảm nhu cầu thao tác thủ công. Máy CNC có thể thực hiện các thao tác uốn phức tạp với hiệu suất cao, giảm thời gian sản xuất và nâng cao năng suất.
• Tính linh hoạt: công nghệ CNC cho phép người dùng dễ dàng thay đổi và điều chỉnh các thông số uốn để đáp ứng yêu cầu của các nhiệm vụ khác nhau.
• Thời gian thiết lập giảm: máy CNC có thể lưu trữ và gọi lại các chương trình uốn mà không cần thiết lập thủ công, giảm thời gian chuyển đổi giữa các phôi.
• Giảm lãng phí: độ chính xác và khả năng lặp lại cao đồng nghĩa với ít lỗi và ít phế liệu hơn, từ đó giảm nguyên liệu và chi phí.

2. Đo góc bằng laser

Hệ thống đo góc bằng laser cung cấp phản hồi thời gian thực về góc uốn, đảm bảo kiểm soát chính xác và giảm nhu cầu đo và điều chỉnh thủ công. Công nghệ này nâng cao độ chính xác và khả năng lặp lại trong các thao tác uốn.

Hệ thống laser liên tục giám sát góc uốn, cho phép điều chỉnh ngay lập tức. Các phép đo chính xác đảm bảo mỗi lần uốn đạt đúng góc yêu cầu, giảm thiểu việc làm lại và phế liệu. Việc tích hợp hệ thống đo laser với điều khiển CNC đơn giản hóa quá trình uốn, giúp người vận hành dễ dàng đạt kết quả chính xác.

Trong ngành công nghiệp ô tô, hệ thống đo góc bằng laser giúp sản xuất các tấm thân xe với độ uốn chính xác, đảm bảo các bộ phận khớp với nhau đúng cách và đáp ứng các thông số thiết kế. Một nhà sản xuất ô tô báo cáo giảm 15% việc làm lại và tăng 10% tốc độ sản xuất sau khi áp dụng hệ thống đo góc bằng laser.

3. Hệ thống chặn sau tiên tiến

Hệ thống chặn sau tiên tiến nâng cao độ chính xác định vị của tấm kim loại, đảm bảo mỗi lần uốn được thực hiện đúng vị trí. Các hệ thống này có thể được điều khiển bằng CNC, cung cấp khả năng định vị tự động và cực kỳ chính xác.

Hệ thống chặn sau tiên tiến mang lại khả năng định vị chính xác và lặp lại của phôi. Hệ thống chặn sau điều khiển CNC tự động hóa quá trình thiết lập, giảm thiểu can thiệp thủ công. Các hệ thống này có thể xử lý nhiều kích thước và độ dày tấm khác nhau, đáp ứng các nhiệm vụ uốn đa dạng.

Trong các hoạt động sản xuất quy mô lớn, hệ thống chặn sau tiên tiến cải thiện hiệu suất và độ chính xác, cho phép sản xuất các linh kiện phức tạp với dung sai chặt chẽ. Một nhà máy sản xuất báo cáo tăng 20% năng lực sản xuất và giảm 15% tỷ lệ phế liệu sau khi tích hợp hệ thống chặn sau tiên tiến.

Các công nghệ tiên tiến này hoàn toàn thay đổi quá trình uốn bằng máy chấn, giúp nhiều ngành công nghiệp hiệu quả hơn và tiết kiệm chi phí hơn.

Ⅴ. Nguyên lý cốt lõi được hé lộ: Khoa học phía sau quá trình uốn

1. Nguyên lý cốt lõi: Khoa học phía sau việc uốn kim loại

Để thực sự làm chủ quá trình tạo hình kim loại, cần hiểu cách vật liệu phản ứng dưới tác động của lực bên ngoài mạnh mẽ. Đây không chỉ là một hành động cơ học — mà là sự tương tác tinh tế giữa khoa học vật liệu và kỹ thuật cơ khí ở cấp độ vi mô. Nắm vững các nguyên lý nền tảng này là chìa khóa để chuyển từ một người vận hành chỉ biết “thực hiện công việc” thành một kỹ thuật viên có thể “dự đoán, chẩn đoán và tối ưu hóa” quy trình.

(1) Độ đàn hồi và độ dẻo: Logic nền tảng của biến dạng kim loại

Hãy tưởng tượng một tấm kim loại trong tay bạn. Khi máy chấn tác dụng lực, nó trải qua hai giai đoạn biến dạng khác nhau — hành vi kép này là nền tảng của mọi quá trình tạo hình kim loại.

1) Biến dạng đàn hồi:

Ở giai đoạn đầu khi chịu tải, kim loại hoạt động giống như một chiếc lò xo có độ bền cao. Nó uốn cong, nhưng cấu trúc tinh thể bên trong vẫn nguyên vẹn. Nếu lực được giải phóng ở thời điểm này, độ đàn hồi của vật liệu cho phép nó trở lại hoàn toàn hình dạng phẳng ban đầu. Sự thay đổi có thể đảo ngược này không phải là điều chúng ta mong muốn trong sản phẩm hoàn thiện.

2) Biến dạng dẻo:

Khi lực tác dụng vượt qua ngưỡng tới hạn — gọi là Giới hạn chảy — quá trình tạo hình thực sự bắt đầu. Lúc này, lực đủ lớn để gây ra sự trượt và dịch chuyển vĩnh viễn giữa các lớp nguyên tử trong kim loại. Sự biến dạng này là không thể đảo ngược. Ngay cả khi áp lực bên ngoài được loại bỏ, kim loại vẫn giữ nguyên hình dạng mới. Bản chất của quá trình uốn nằm ở việc khai thác và kiểm soát chính xác biến dạng dẻo này.

Nhận thức then chốt: Trong mỗi hoạt động uốn, biến dạng đàn hồi và biến dạng dẻo xảy ra đồng thời. Khi chày ép xuống, vật liệu trải qua biến dạng dẻo, tạo ra góc uốn mong muốn; đồng thời, ứng suất đàn hồi tích tụ bên trong kim loại. Ngay khi chày rút lên và áp lực được giải phóng, năng lượng đàn hồi “bị nén” đó sẽ cố gắng bật lại — khiến góc uốn hồi phục nhẹ. Hiện tượng này, gọi là hồi lò xo, là một trong những khía cạnh vừa thách thức vừa nền tảng của quá trình uốn.

2. Trục trung hòa và hệ số K: Giải mã uốn chính xác

Khi một tấm kim loại bị uốn, sự phân bố ứng suất bên trong không hề đồng đều. Hãy hình dung mặt cắt ngang của một tấm đã uốn:

• Bề mặt ngoài của chỗ uốn bị kéo giãn vì nó phải đi theo một quãng đường dài hơn.
• Bề mặt trong bị nén lại vì nó đi theo một quãng đường ngắn hơn.

Giữa hai lực đối nghịch này tồn tại một lớp lý thuyết có chiều dài không thay đổi trong suốt quá trình uốn. Lớp đặc biệt này được gọi là Trục Trung hòa.

Định nghĩa

Trục trung hòa là gì và nó dịch chuyển như thế nào trong quá trình uốn? Về lý thuyết, trục trung hòa là vùng mà cả ứng suất và biến dạng đều bằng không. Đối với một tấm phẳng, nó nằm chính xác ở điểm giữa của bề dày. Tuy nhiên, khi bắt đầu uốn, lực cản nén ở mặt trong thường lớn hơn lực cản kéo ở mặt ngoài, khiến trục trung hòa dịch chuyển tự nhiên về phía trạng thái năng lượng ổn định hơn — bán kính trong của chỗ uốn. Sự dịch chuyển tưởng chừng nhỏ này lại là chìa khóa cho mọi tính toán chính xác về mẫu phẳng.

Hệ số K: Dự đoán hành vi giãn của vật liệu

Để định lượng vị trí của trục trung hòa, các kỹ sư đã đưa ra một thông số vô hướng quan trọng gọi là Hệ số K.

Hệ số K = Khoảng cách từ trục trung hòa đến bề mặt trong (t) / Tổng bề dày vật liệu (T)

• Nếu trục trung hòa nằm chính xác ở giữa bề dày, hệ số K bằng 0,5.
• Vì trục trung hòa dịch chuyển vào trong, hệ số K thực tế hầu như luôn nhỏ hơn 0,5, thường nằm trong khoảng từ 0,33 đến 0,48.

Hệ số K không phải là hằng số — nó phụ thuộc vào loại vật liệu, bề dày, độ cứng, bán kính uốn và phương pháp uốn. Nó đóng vai trò như “mã” thiết yếu liên kết hình học uốn ba chiều với bố trí phôi hai chiều. Thiết lập chính xác hệ số K trong hệ thống CAD hoặc CNC là tuyến phòng thủ đầu tiên để đảm bảo kích thước gờ chính xác.

3. Thuật ngữ thiết yếu: Nói ngôn ngữ của các chuyên gia

Bằng cách nắm vững các thuật ngữ ngành sau đây, bạn sẽ có thể mô tả vấn đề chính xác, đọc hiểu bản vẽ kỹ thuật đúng cách và giao tiếp trôi chảy với các kỹ sư giàu kinh nghiệm.

(1) Chiều dài cho phép uốn (BA) so với Chiều dài khấu trừ uốn (BD)

Hai khái niệm này thể hiện các cách tiếp cận khác nhau để tính chiều dài phẳng của tấm, cuối cùng dẫn đến cùng một kết quả.

1) Chiều dài cho phép uốn (BA):

Chỉ chiều dài cung theo trục trung hòa trong vùng uốn. Có thể hiểu đây là phần chiều dài vật liệu bổ sung cần thiết để tạo ra chỗ uốn. Công thức tính theo logic cộng:

Chiều dài phẳng = Chiều dài gờ A + Chiều dài gờ B + Chiều dài cho phép uốn.

2) Chiều dài khấu trừ uốn (BD):

Chỉ lượng bị trừ từ tổng chiều dài của hai gờ kéo dài đến điểm giao lý thuyết (đỉnh) để có được chiều dài phẳng chính xác. Công thức sử dụng logic trừ:

Chiều dài phẳng = (Gờ A đến đỉnh) + (Gờ B đến đỉnh) – Chiều dài khấu trừ uốn.

Trong thực tế, các nhà thiết kế thường làm việc với các giá trị BA trong phần mềm CAD, trong khi các công nhân tại xưởng thường sử dụng bảng BD để nhanh chóng xác định kích thước phôi.

(2) Độ hồi

“Hiệu ứng ghi nhớ” của kim loại. Như đã giải thích trước đó, khi áp lực uốn được giải phóng, năng lượng đàn hồi tích trữ trong vật liệu khiến góc uốn bật trở lại một chút, dẫn đến góc cuối cùng lớn hơn góc của dụng cụ. Ví dụ, để đạt được góc uốn chính xác 90°, bạn có thể cần “uốn quá” bằng khuôn 88° để bù trước cho hiện tượng hồi lò xo. Vật liệu càng cứng và bán kính uốn càng lớn thì hiện tượng hồi lò xo càng rõ rệt.

(3) Bán kính uốn tối thiểu

Điều này xác định bán kính uốn trong nhỏ nhất mà vật liệu có thể chịu được mà không bị nứt ở bề mặt ngoài. Nó phản ánh độ dẻo của vật liệu. Bất kỳ nỗ lực nào để uốn dưới bán kính này sẽ làm kéo quá mức các sợi ngoài và gây nứt gãy, khiến chi tiết bị lỗi. Giá trị này thường được biểu thị theo bội số của chiều dày vật liệu (T) — ví dụ khoảng 0.5T đối với nhôm mềm và lên đến 3T hoặc hơn đối với thép cường độ cao.

(4) Lực uốn (Tonnage)

Tổng lực tạo hình mà máy chấn phải áp dụng để hoàn thành một lần uốn, được đo bằng tấn. Áp dụng đúng lực uốn là rất quan trọng: quá ít thì không thể tạo hình đúng, quá nhiều thì có nguy cơ làm hỏng dụng cụ, máy móc hoặc để lại vết lõm trên chi tiết. Lực uốn cần thiết phụ thuộc chủ yếu vào độ bền kéo của vật liệu, chiều dày tấm, chiều dài uốn và độ rộng của khe khuôn (V-width).

4. Những hiểu lầm phổ biến: Tránh sai lầm ban đầu

Ban đầu, một số giả định tưởng chừng “hợp lý” thực ra có thể trở thành nguyên nhân gốc rễ của các lỗi sau này. Hãy làm rõ những cái bẫy này trước khi chúng đánh lừa bạn:

(1) Hiểu lầm 1: Hệ số K luôn là 0.5 Làm rõ

Đây là một trong những sai lầm phổ biến — và nghiêm trọng nhất — mà người mới thường mắc phải. Trục trung hòa luôn dịch chuyển vào trong, nghĩa là hệ số K hầu như không bao giờ chính xác là 0.5. Sử dụng giá trị mặc định đó một cách mù quáng sẽ khiến tất cả các tính toán mẫu phẳng sai cơ bản, dẫn đến lỗi kích thước hàng loạt trong sản xuất.

(2) Hiểu lầm 2: Dập ép (Coining) là giải pháp tối ưu cho hiện tượng hồi lò xo Làm rõ

Mặc dù dập ép có thể gần như loại bỏ hoàn toàn hiện tượng hồi lò xo bằng cách áp dụng áp lực cực lớn, nhưng nó gây mài mòn nghiêm trọng cho máy và dụng cụ (cần lực uốn gấp 5–10 lần so với uốn không khí) và có thể làm biến dạng cấu trúc vi mô của vật liệu. Trong công nghệ uốn CNC hiện đại độ chính xác cao, phương pháp uốn không khí — được tối ưu bằng cách uốn quá có tính toán — đã trở thành lựa chọn ưu tiên, cân bằng giữa độ chính xác, hiệu quả và chi phí.

(3) Hiểu lầm 3: Nếu góc cuối cùng đúng thì kích thước chi tiết cũng đúng
Làm rõ

Góc và kích thước là hai dung sai độc lập cần phải đạt được cả hai. Một chi tiết có chiều dài mép sai do tính toán hệ số K sai là sản phẩm bị loại, ngay cả khi góc uốn của nó hoàn hảo. Uốn chuyên nghiệp thực sự đạt độ chính xác cả về góc lẫn kích thước.

(4) Hiểu lầm 4: Tính chất vật liệu hoàn toàn đồng nhất trong cùng một lô
Làm rõ:

Ngay cả trong một cuộn thép có cùng số lô, vẫn có thể xảy ra những biến đổi nhỏ về độ dày, độ cứng và thành phần hóa học. Những sai khác này là nguyên nhân chính gây ra sai lệch kích thước và góc trong sản xuất hàng loạt. Đây chính là lý do tại sao các máy chấn hiện đại cao cấp tích hợp các tính năng tiên tiến như đo góc bằng laser và bù biến dạng động — để liên tục chống lại những biến đổi này và đảm bảo độ chính xác ổn định, lặp lại.

Ⅵ. Đơn giản hóa tính toán: Biến toán học phức tạp thành sức mạnh thực tiễn

Chúng tôi hiểu rằng đối với nhiều người mới, việc nhìn thấy các công thức toán học phức tạp có thể cảm giác như gặp phải bức tường. Nhưng hãy yên tâm — trong thế giới uốn, những công thức này không phải là trở ngại; chúng là công cụ mạnh mẽ nhất của bạn. Chúng kết nối lý thuyết và thực hành, cho phép kiểm soát chính xác. Nhiệm vụ của chương này là “dịch” những công thức đáng sợ đó thành công cụ thực tiễn mà bạn có thể hiểu, áp dụng và sử dụng để tạo ra giá trị thực. Hãy cùng nhau phân tích chúng và khiến toán học phục vụ bạn.

1. Tính toán thực tiễn về chiều dài cộng uốn (BA) và chiều dài trừ uốn (BD)

Như đã thảo luận ở Chương 2, chiều dài cộng uốn (BA) và chiều dài trừ uốn (BD) là hai phương pháp cốt lõi để xác định chiều dài mẫu phẳng cho các chi tiết kim loại tấm. Thành thạo chúng cho phép bạn dự đoán chính xác kích thước thành phẩm ngay từ giai đoạn cắt phôi.

(1) Phần bù uốn (BA) – logic “cộng thêm”

Dùng khi bắt đầu từ tổng các đoạn thẳng và cộng thêm chiều dài vùng uốn.

Công thức: BA = (π / 180) * A * (IR + K * T)

Phân tích tham số:

• A: Góc uốn (ví dụ, dùng 90 cho góc uốn 90°)
• IR: Bán kính uốn trong, xác định bởi bán kính chày hoặc điều kiện tạo hình thực tế
• K: Hệ số K, biểu thị vị trí trục trung hòa
• T: Độ dày vật liệu

(2) Chiều dài phẳng cuối cùng

L = L1 + L2 + BA (trong đó L1 và L2 là chiều dài cánh)

(3) Phần trừ uốn (BD) – logic “trừ đi”

Dùng khi bắt đầu từ tổng chiều dài kéo dài đến các điểm giao ảo và trừ đi một giá trị hiệu chỉnh.

Công thức: BD = 2 * OSSB - BA

(4) Khoảng lùi ngoài (OSSB)

OSSB = tan(A / 2) * (IR + T)

(5) Chiều dài phẳng cuối cùng

L = (L1 đến giao điểm ảo) + (L2 đến giao điểm ảo) - BD

2. Nghiên cứu tình huống: Tính toán từng bước với thép và nhôm thông dụng
Kịch bản:

Chúng ta cần uốn một chi tiết 90° làm từ thép mềm dày 2mm. Bản vẽ yêu cầu bán kính trong (IR) là 2mm, và hai chiều dài mép lần lượt là 50mm và 30mm.

(1) Xác định các thông số:

A = 90°IR = 2mmT = 2mm

Tham khảo bảng hệ số K (xem Mục 3.2).

Đối với thép mềm, khi IR = T, giá trị xấp xỉ K là 0.42.

(2) Tính toán Chiều dài uốn (BA):

BA = (π / 180) * 90 * (2 + 0.42 * 2)BA = 1.5708 * (2 + 0.84)BA = 1.5708 * 2.84 ≈ 4.46 mm

(3) Tính toán chiều dài phôi phẳng:

L = 50mm + 30mm + 4.46mm = 84.46 mm

Để sản xuất một chi tiết với kích thước mép cuối cùng là 50mm × 30mm, bạn nên cắt phôi phẳng với tổng chiều dài là 84.46mm.

(4) Công cụ hiệu suất: Máy tính trực tuyến và bảng tham chiếu nhanh được khuyến nghị
Mặc dù việc hiểu các phép tính thủ công là cần thiết, hiệu suất là yếu tố quan trọng trong môi trường sản xuất tốc độ cao. Chúng tôi khuyến nghị mạnh mẽ việc đánh dấu và sử dụng các công cụ sau:

• Máy tính tấm kim loại trực tuyến: Chỉ cần tìm kiếm “Sheet Metal Bend Calculator” — bạn sẽ tìm thấy nhiều công cụ miễn phí cho kết quả tức thì khi nhập thông số.
• Ứng dụng di động: Nhiều ứng dụng trong ngành tấm kim loại được trang bị sẵn tính năng tính BA/BD.
• Bảng tham chiếu Excel tùy chỉnhNhập các công thức vào Excel để tạo mô hình riêng cho các vật liệu và độ dày thường dùng.

Công cụ giúp cải thiện hiệu suất, nhưng sự thành thạo thực sự đến từ việc hiểu rõ các nguyên lý. Khi công cụ hỏng hoặc bạn gặp điều kiện không tiêu chuẩn, chính sự hiểu biết đó sẽ giúp bạn trở thành người giải quyết vấn đề.

3. Tài liệu tham khảo nhanh và hướng dẫn ứng dụng hệ số K

Hệ số K là nền tảng của mọi phép tính triển khai bản phẳng. Một hệ số K không chính xác có thể làm sai lệch toàn bộ kích thước của lô sản phẩm. Mặc dù hệ số K chính xác nhất chỉ có thể xác định thông qua thử nghiệm uốn và tính ngược, bảng tham khảo dựa trên ngành dưới đây cung cấp một điểm khởi đầu tuyệt vời.

(1) Giá trị tham khảo hệ số K điển hình (uốn không chạm)

(2) Cách triển khai chính xác tấm kim loại bằng hệ số K

1) Xác định vật liệu và quy trình:

Xác nhận loại vật liệu, độ dày và bán kính uốn trong được chỉ định theo bản vẽ thiết kế.

2) Ước lượng bằng bảng tham khảo:

Từ bảng trên, chọn hệ số K phù hợp nhất với vật liệu và điều kiện uốn của bạn.

3) Áp dụng vào tính toán:

Thay thế hệ số K này vào công thức BA hoặc BD được mô tả trong Mục 3.1 để tính chiều dài bản phẳng.

4) Xác minh uốn thử (Bước quan trọng):

Thực hiện một lần uốn thử trên chi tiết đầu tiên và đo chính xác kích thước mép gấp. Nếu có sai lệch, tinh chỉnh hệ số K (giảm K nếu chi tiết quá lớn, tăng K nếu quá nhỏ), tính toán lại và thử lại cho đến khi kích thước chính xác.

5) Ghi chép và lưu trữ:

Khi đã xác định chính xác hệ số K cho một tổ hợp cụ thể của vật liệu, độ dày, bán kính và dụng cụ, hãy ghi chép cẩn thận. Xây dựng cơ sở dữ liệu quy trình của riêng bạn — một nguồn tài nguyên vô giá cho sản xuất hiệu quả trong tương lai.

4. Những điều cần biết về tính toán lực ép: Ngừng đoán và bắt đầu đo lường

Thiết lập lực ép dựa trên trực giác là một trong những thói quen nguy hiểm nhất đối với người mới bắt đầu. Nó có thể làm hỏng khuôn và thiết bị đắt tiền, đồng thời gây ra sự không đồng đều nghiêm trọng trong quá trình tạo hình. Tính toán lực ép chính xác là ranh giới giữa một người chuyên nghiệp và một người nghiệp dư.

(1) Công thức tính lực ép cơ bản và các biến số chính (uốn không chạm đáy)

Một công thức ước tính được sử dụng rộng rãi là:

Lực ép (tấn) = [1.42 * σb * S² * L] / (1000 * V)

• σb: Giới hạn bền kéo của vật liệu (MPa). Ví dụ, thép cacbon thấp Q235 khoảng 400 MPa.
• S: Độ dày vật liệu (mm)
• L: Chiều dài đoạn uốn (mm)
• V: Chiều rộng khe mở của khuôn dưới V (mm)

Điểm mấu chốt: Lực ép cần thiết tăng tỷ lệ thuận với bình phương độ dày vật liệu! Nói cách khác, khi độ dày tăng gấp đôi thì lực ép cần thiết tăng khoảng gấp bốn lần.

(2) Cách đọc và sử dụng bảng lực ép

Trong hoạt động thực tế tại xưởng, thợ vận hành máy chấn thường dựa vào Bảng lực ép do nhà sản xuất máy cung cấp — một công cụ đơn giản và trực quan.

Các bước sử dụng:

1) Tìm đúng bảng: Đảm bảo bạn đang sử dụng bảng dành riêng cho loại vật liệu hiện tại (ví dụ: thép cacbon thấp, thép không gỉ).

2) Xác định độ dày vật liệu: Tìm độ dày tấm của bạn trên trục dọc hoặc ngang của bảng.

3) Xác định chiều rộng khe V: Tìm chiều rộng của khe V của khuôn dưới theo trục còn lại.

4) Đọc giá trị: Điểm giao nhau của hai đường biểu diễn lực ép cần thiết trên mỗi mét chiều dài uốn.

5) Tính toán cuối cùng: Tổng lực ép = Lực ép trên mỗi mét × Chiều dài uốn thực tế (m)

6) Cảnh báo an toàn: Không bao giờ vượt quá lực ép tối đa được định mức của máy chấn tôn. Luôn duy trì ít nhất 20% khoảng an toàn cho máy của bạn.

5. Tính toán bán kính uốn tối thiểu: Tuyến phòng thủ đầu tiên chống nứt gãy

Các nhà thiết kế có thể hướng tới các góc uốn sắc nét, gọn gàng, nhưng việc ép vật liệu vượt quá giới hạn vật lý của nó là cơn ác mộng của mọi kỹ sư. Bất kỳ góc uốn nào nhỏ hơn giới hạn độ dẻo của vật liệu sẽ gây ra vết nứt rõ ràng trên bề mặt ngoài, ngay lập tức khiến chi tiết bị lỗi.

(1) Các yếu tố quyết định bán kính uốn tối thiểu

Chủ yếu phụ thuộc vào độ dẻo (hoặc tính dẻo) của vật liệu. Độ dẻo càng cao (ví dụ: nhôm mềm), khả năng biến dạng cho phép càng lớn và bán kính uốn đạt được càng nhỏ.

(2) Hướng dẫn điển hình về bán kính uốn tối thiểu (Biểu thị bằng bội số của chiều dày vật liệu, T)

(3) Hướng dẫn tối ưu

Các giá trị trên cung cấp tham khảo quý giá từ kinh nghiệm, nhưng dữ liệu đáng tin cậy nhất luôn đến từ Bảng Dữ Liệu Vật Liệu do nhà cung cấp cung cấp. Khi làm việc với vật liệu lạ, đắt tiền hoặc có tính chất kết cấu quan trọng, việc tham khảo bảng dữ liệu không phải là tùy chọn—mà là bắt buộc.

Cũng cần nhớ: Uốn theo hướng cán của tấm làm tăng nguy cơ nứt—uốn vuông góc với thớ vật liệu ít có khả năng hỏng hơn. Bất cứ khi nào có thể, hãy định hướng đường uốn vuông góc với thớ vật liệu.

Một chuyên gia được kính trọng và không thể thay thế trong nghề thủ công kỹ thuật.

Ⅶ. Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao xảy ra hiện tượng đàn hồi trở lại trong quá trình uốn bằng máy chấn, và làm thế nào để kiểm soát?

Hiện tượng đàn hồi trở lại xảy ra do sự phục hồi đàn hồi của vật liệu sau khi lực uốn được giải phóng. Nó rõ rệt hơn ở các vật liệu có giới hạn chảy cao hơn.

Các yếu tố ảnh hưởng đến đàn hồi trở lại bao gồm:

• Thuộc tính vật liệu: Vật liệu cứng hơn có hiện tượng đàn hồi trở lại nhiều hơn.
• Bán kính và góc uốn: Bán kính nhỏ hơn và góc sắc hơn làm tăng đàn hồi trở lại.
• Phương pháp uốn: Uốn không chạm đáy, không ép vật liệu vào khuôn, cho thấy hiện tượng đàn hồi trở lại nhiều hơn so với phương pháp chạm đáy hoặc dập.

Chiến lược kiểm soát đàn hồi trở lại:

• Uốn quá mức: Uốn vượt nhẹ góc yêu cầu để bù cho hiện tượng đàn hồi trở lại.
• Lựa chọn vật liệu: Chọn các loại vật liệu có xu hướng hồi đàn hồi thấp hơn.
• Dụng cụ mài chính xác: Sử dụng các dụng cụ được thiết kế để tính đến hiện tượng hồi đàn hồi.
• Điều chỉnh CNC: Các hệ thống CNC hiện đại có thể điều chỉnh động các thông số uốn trong thời gian thực để chống lại hiện tượng hồi đàn hồi.

2. Sự khác biệt giữa uốn không chạm đáy và uốn chạm đáy trong uốn bằng máy chấn tôn là gì?

Uốn không chạm đáy và uốn chạm đáy là hai phương pháp khác nhau được sử dụng trong uốn bằng máy chấn tôn, mỗi phương pháp có đặc điểm và ứng dụng riêng.

Uốn không chạm đáy là đặt phôi lên trên khuôn và sử dụng chày để uốn kim loại mà không ép hoàn toàn vào khuôn. Vật liệu không bị ép vào hình dạng chính xác của khuôn, cho phép một mức độ hồi đàn hồi nhất định. Phương pháp này linh hoạt và có thể xử lý nhiều độ dày vật liệu và góc uốn khác nhau bằng cùng một bộ dụng cụ. Một trong những ưu điểm chính của uốn không chạm đáy là hiệu quả chi phí và tính linh hoạt, mặc dù nó thường kém chính xác hơn so với các phương pháp khác do ảnh hưởng của hồi đàn hồi.

Uốn chạm đáy, còn được gọi là "uốn tại điểm chết dưới", ép vật liệu hoàn toàn vào khuôn, buộc nó bám sát hình dạng của khuôn. Phương pháp này cung cấp khả năng kiểm soát góc uốn chính xác hơn và cho kết quả có độ chính xác và nhất quán cao hơn. Uốn chạm đáy đòi hỏi lực lớn hơn so với uốn không chạm đáy và thường được sử dụng cho các ứng dụng yêu cầu độ chính xác tuyệt đối. Tuy nhiên, lực tăng lên có thể dẫn đến hao mòn dụng cụ nhiều hơn.

Ⅷ. Kết luận

Ngày nay, máy chấn tôn uốn là không thể thiếu trong sản xuất kim loại. Quy trình này nổi tiếng với lịch sử lâu đời, công nghệ tiên tiến và sự sử dụng rộng rãi, khiến nó trở thành yếu tố then chốt trong nhiều ngành công nghiệp như hàng không vũ trụ, ô tô và xây dựng.

Việc ứng dụng công nghệ CNC đã cải thiện đáng kể quá trình uốn bằng máy chấn tôn. Bạn cần chọn các nhà sản xuất có kinh nghiệm để tìm hiểu sâu về công nghệ này và nền tảng cơ khí sản xuất của nó.

Với tư cách là một công ty hàng đầu với hơn 40 năm kinh nghiệm sản xuất máy chấn tôn, ADH Machine Tool có thể cung cấp cho bạn các giải pháp và tư vấn chuyên nghiệp nhất. Để biết thêm chi tiết, hãy khám phá tài liệu giới thiệu hoặc liên hệ với chúng tôi trực tiếp.

Tải xuống Infographic với độ phân giải cao