Kết quả bước đầu trong nghiên cứu công nghệ dập liên tục tại Viện IMI

Kết quả bước đầu trong nghiên cứu công nghệ dập liên tục tại Viện IMI TS. Nguyễn Đức Minh, Ths. Đinh Văn Duy Tóm tắt Công nghệ dập liên tục (Progressive stamping) trong dập tấm đang rất phát triển trên thế giới, tuy nhiên ở Việt Nam đây vẫn còn là vấn đề “mới” và ứng dụng hạn chế do chưa làm chủ về công nghệ, trang thiết bị và vật liệu. Để bắt kịp những thành tựu trên thế giới, một số đơn vị trong nước đã đầu tư cho công nghệ này. Việc nghiên cứu công nghệ dập liên tục, chủ động đáp ứng nhu cầu trong nước có ý nghĩa cao về khoa học và thực tiễn công nghiệp. Lời mở đầu Dập liên tục là công nghệ đặc thù, khuôn liên tục tích hợp nhiều nguyên công dập tấm kim loại trên một hành trình của máy dập. Thiết kế và chế tạo khuôn liên tục là một quá trình phức tạp, tỉ mỉ, đòi hỏi người thiết kế nắm vững các nguyên công dập tấm, đồng thời nắm vững các công nghệ gia công tiên tiến hiện nay. Việc ứng dụng các công nghệ thiết kế, mô phỏng và gia công hiện đại đã ngày càng làm tăng độ chính xác, tốc độ, hiệu quả của khuôn dập bước liên tục nhằm đáp ứng nhu cầu sản xuất các chi tiết loạt lớn, có tính lắp lẫn cao, giá thành hạ cho các ngành công nghiệp. Hình 1. Một số chi tiết được chế tạo bằng công nghệ dập liên tục Trong những năm gần đây, Viện Máy và Dụng cụ Công nghiệp (IMI) đã tiến hành các nghiên cứu trong thiết kế và chế tạo các bộ khuôn liên tục để sản xuất các linh kiện trong các sản phẩm tiêu dùng. Những đặc tính và ứng dụng khuôn liên tục trong công nghiệp Khuôn dập liên tục (gọi tắt là khuôn liên tục) đã được nghiên cứu và ứng dụng trong các ngành công nghiệp, đặc biệt là công nghiệp điện, điện tử, ô tô,... từ nhiều năm nay trên thế giới. Khuôn liên tục là khuôn dập bao gồm nhiều cặp chày cối được bố trí trên cùng một đế khuôn thực hiện các nguyên công dập tấm khác nhau (dập vuốt, uốn, dập nổi, dập cắt...) sau một hành trình của máy ép. Mỗi một vị trí làm việc (một cặp chày cối) thực hiện một hoặc nhiều bước công nghệ riêng biệt, nhờ cơ cấu cấp phôi tự động phôi được chuyển dịch liên tục và tuần tự qua các vị trí để hoàn thành chi tiết cần chế tạo. Hình 2. Sơ đồ công nghệ Sử dụng khuôn liên tục trong lĩnh vực dập tấm đang được ứng dụng rất rộng rãi trên thế giới bởi vì nó có những ưu điểm như: Năng suất dập cao, sản phẩm được đảm bảo về cơ tính cũng như chất lượng bề mặt... Khuôn liên tục có thể chia ra làm một số loại như: Khuôn liên tục dập vuốt, khuôn liên tục dập uốn, khuôn liên tục cắt hình - đột lỗ, khuôn liên tục thực hiện nhiều bước công nghệ khác nhau (uốn, đột, cắt...). Hình 2 thể hiện sơ đồ các bước công nghệ bố trí trên phôi (dày 0,1 mm, vật liệu là Nhôm A0) để dập tấm tản nhiệt điều hoà KTS trên khuôn liên tục do Viện IMI thiết kế. Những đặc điểm khi thiết kế và chế tạo khuôn liên tục: - Bố trí các bước dập phải tối ưu - Khuôn phải được chế tạo rất chính xác - Khuôn liên tục đòi hỏi phải có thiết bị tháo phôi cuộn, bộ nắn phôi, bộ cấp phôi tự động với các bước dịch chuyển phôi có độ chính xác cao - Vật liệu làm khuôn phải là thép hợp kim chất lượng cao vì việc sửa chữa và tháo lắp trên khuôn liên tục là rất khó khăn - Lực dập và kích thước khuôn liên tục lớn đòi hỏi máy ép phải đủ lớn để có thể thực hiện được. Vì những lý do trên cho nên việc sử dụng khuôn sẽ đòi hỏi đầu tư ban đầu rất lớn chỉ phù hợp với sản xuất loạt lớn. Nghiên cứu về khuôn liên tục tại Viện IMI Việc nghiên cứu công nghệ, tính toán thiết kế khuôn liên tục đã được Viện IMI (Bộ Công Thương) đã thực hiện thông qua hai đề tài cấp Bộ trong 2 năm 2007 và 2008 với mục tiêu là nghiên cứu quá trình công nghệ dập bước liên tục, thiết kế khuôn liên tục và chế tạo hoàn chỉnh bộ khuôn cho sản xuất tấm tản nhiệt điều hoà không khí. Có thể nói IMI là đơn vị đầu tiên chính thức công bố các kết quả nghiên cứu trong lĩnh vực này (hình 3, hình 4). Các thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm có cấu tạo từ nhiều tấm kim loại, bề mặt gấp nếp định hình có sẵn các lỗ dành cho hai loại môi chất khác nhau đi qua để tiến hành trao đổi nhiệt với nhau, các tấm kim loại này được ép thành một khối. Số lượng và kích thước các tấm kim loại được xác định bởi lưu lượng của môi chất, tính chất vật lý, tổn hao áp suất, nhiệt độ vào/ra của môi chất… Các tấm tản nhiệt này có đặc điểm là rất mỏng (thông thường nhỏ hơn 0,25 mm), trên bề mặt có các vị trí lỗ, cắt trích và dập nổi để lắp ráp và tăng độ cứng vững. Trên cơ sở những đặc điểm của sản phẩm đã lựa chọn là tấm tản nhiệt của điều hoà không khí, các nghiên cứu về khuôn liên tục thực hiện tại Viện IMI đã tập trung vào các các nội dung: + Nghiên cứu tổng quan về công nghệ dập bước liên tục + Nghiên cứu ứng dụng module Progressive die của phần mềm CAD/CAM/CAE Unigraphics (SIEMENS) thiết kế công nghệ và khuôn bước liên tục. + Nghiên cứu thiết kế bộ khuôn dập bước liên tục cho sản phẩm tấm tản nhiệt điều hoà không khí kỹ thuật số: Hình 3. Tấm trao đổi nhiệt sau khi lắp ráp. + Nghiên cứu và đưa ra qui trình công nghệ chế tạo tấm tản nhiệt điều hoà không khí kỹ thuật số, tính toán, thiết kế bộ khuôn dập bước liên tục hoàn chỉnh + Nghiên cứu thiết kế bộ cấp phôi cho khuôn dập bước liên tục tấm tản nhiệt điều hoà không khí kỹ thuật số + Nghiên cứu thiết kế công nghệ chế tạo các chi tiết khuôn bước liên tục cho sản phẩm tấm tản nhiệt điều hoà không khí. Hình 4. Khuôn liên tục dập tấm tản nhiệt do Viện IMI thiết kế, chế tạo + Chế tạo bộ khuôn dập liên tục. + Chế tạo bộ cấp phôi tự động (sử dụng để cấp phôi cho khuôn liên tục) + Chế tạo thử nghiệm tấm tản nhiệt điều hoà không khí kỹ thuật số loại 12.000 BTU đạt chất lượng tương đương với sản phẩm nhập ngoại Kết quả của cả hai đề tài được thực hiện tại Viện IMI là đã nghiên cứu công nghệ, thiết kế và chế tạo thành công khuôn liên tục dập tấm tản nhiệt điều hoà không khí, sản phẩm tấm tản nhiệt điều hoà không khí loại 12000 BTU được sản xuất trên bộ khuôn liên tục này không bị biến dạng, kích thước hình học ổn định, đạt các dung sai cho phép; bộ khuôn liên tục và bộ cấp phôi tự động làm việc ổn định. Sản phẩm phục vụ trực tiếp trên dây chuyền công nghiệp của Công ty DIREA – Chuyên về thiết bị lạnh và điều hoà kỹ thuật số đặt tại Khu công nghiệp Quang Minh. Qua quá trình thực hiện các đề tài trên, nhóm nghiên cứu cũng nhận thấy cần hoàn thiện hơn nữa thiết kế các bộ khuôn liên tục theo một số hướng chủ yếu như sau: - Nghiên cứu các hệ thống cảm biến bảo vệ và nâng cao tuổi thọ của khuôn liên tục - Nghiên cứu ứng dụng các vật liệu mới sử dụng cho khuôn liên tục. - Nghiên cứu chế tạo các loại máy dập chính xác tốc độ cao (High speed precision) press), để sử dụng cho khuôn liên tục. Sản phẩm Kết luận Khuôn liên tục với những ưu điểm như: năng suất và độ chính xác sản phẩm cao, giảm diện tích sản xuất… đang có xu hướng được sử dụng rộng rãi hơn ở nước ta. Do vậy, việc nghiên cứu thiết kế, chế tạo các bộ khuôn liên tục chất lượng cao là hết sức cần thiết và cấp bách đối với sản xuất. Khuôn dập liên tục được thiết kế và chế tạo trong nước với giá thành phù hợp có thể đảm bảo nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm, đồng thời mở ra khả năng phát triển và đa dạng hoá sản phẩm, thay thế dần việc nhập khẩu, nâng cao giá trị gia tăng, tạo sức cạnh tranh của các sản phẩm trong nước. Kết quả của đề tài đặt ra hướng nghiên cứu chuyên sâu công nghệ dập bước liên tục tại Viện IMI, ứng dụng các công nghệ thiết kế hiện đại trên thế giới, làm chủ được công nghệ thiết kế và công nghệ chế tạo khuôn liên tục, có thể chuyển giao cho các cơ sở sản xuất.