Đạt được Độ chính xác: Gia công Thứ cấp cho Các chi tiết Rèn

TÓM TẮT NHANH

Các công đoạn gia công thứ cấp là những quá trình quan trọng sau khi rèn như phay, tiện và mài. Chúng hoàn thiện các chi tiết đã được rèn gần đúng hình dạng cuối cùng để đạt được độ chính xác kích thước cao, bề mặt nhẵn mịn vượt trội và các chi tiết phức tạp mà riêng quá trình rèn không thể tạo ra. Cách tiếp cận kết hợp này hiệu quả trong việc kết hợp độ bền vốn có của chi tiết rèn với độ chính xác cao của gia công cơ khí.

Định nghĩa gia công thứ cấp trong bối cảnh rèn

Trong sản xuất, quá trình rèn được đánh giá cao vì tạo ra các chi tiết có độ bền và tuổi thọ vượt trội. Bằng cách tác dụng lực nén lên một miếng kim loại, quá trình rèn định hình chi tiết đồng thời cải thiện cấu trúc hạt bên trong của nó. Kết quả là một thành phần, thường được gọi là chi tiết rèn "gần đúng hình dạng cuối", gần với hình dạng cuối cùng nhưng thiếu độ chính xác cần thiết cho nhiều ứng dụng. Đây chính là lúc các công đoạn gia công thứ cấp cho chi tiết rèn trở nên thiết yếu.

Gia công thứ cấp là một quá trình loại bỏ vật liệu được thực hiện sau công đoạn rèn chính. Quá trình này bao gồm việc loại bỏ vật liệu một cách kiểm soát để đưa chi tiết về đúng thông số kỹ thuật cuối cùng. Trong khi rèn tạo nên độ bền cơ bản, thì gia công lại đảm bảo độ chính xác cuối cùng. Theo Princeton Industrial, các thao tác này được thực hiện nhằm cải thiện hình dạng bên ngoài hoặc dung sai của chi tiết. Nếu không có bước này, các yếu tố như lỗ ren, bề mặt ghép nối nhẵn mịn và đường kính chính xác sẽ không thể đạt được trên một chi tiết đã rèn.

Sự khác biệt giữa rèn chính và gia công thứ cấp là rất cơ bản. Rèn liên quan đến việc định hình và tăng cường độ bền cho khối vật liệu, trong khi gia công tập trung vào tinh chỉnh và độ chính xác. Chi tiết gần đúng hình dạng cuối (near-net-shape) từ công đoạn rèn đóng vai trò là phôi có độ bền cao, giúp giảm thiểu lượng vật liệu cần phải loại bỏ ở các bước tiếp theo – đây là lợi thế chính so với việc gia công chi tiết từ một khối nguyên liệu đặc.

Các Loại Phổ Biến Của Các Công Đoạn Gia Công Thứ Cấp

Sau khi một chi tiết đã được rèn, có thể thực hiện nhiều công đoạn gia công và hoàn thiện thứ cấp khác nhau để tạo thành chi tiết hoàn chỉnh. Các quy trình cụ thể được sử dụng phụ thuộc vào thiết kế, vật liệu và yêu cầu ứng dụng cuối cùng của chi tiết. Những công đoạn này bao gồm từ cắt, tạo hình đến các xử lý bề mặt nhằm cải thiện ngoại quan và độ bền.

Dưới đây là một số công đoạn thứ cấp phổ biến nhất được thực hiện trên các chi tiết rèn:

• Gia công phay: Quy trình này sử dụng các dao phay quay để loại bỏ vật liệu khỏi phôi. Nó được dùng để tạo ra các bề mặt phẳng, rãnh, khoang và các đặc điểm ba chiều phức tạp khác trên chi tiết rèn.
• Tiện: Trong quá trình tiện, phôi quay trong khi dụng cụ cắt đứng yên để định hình chi tiết. Phương pháp này rất phù hợp để tạo ra các chi tiết hình trụ, rãnh và các bề mặt côn với độ chính xác cao.
• Khoan: Một thao tác cơ bản, khoan tạo ra các lỗ trên chi tiết rèn. Những lỗ này sau đó có thể được gia công thêm bằng tarô (tạo ren) hoặc doa (để đạt được đường kính chính xác).
• Mài: Mài sử dụng một bánh mài để đạt được độ hoàn thiện bề mặt rất tốt và dung sai cực kỳ chặt chẽ. Đây thường là một trong những bước cuối cùng để tạo ra bề mặt nhẵn, độ chính xác cao ở những khu vực quan trọng của chi tiết.
• Phun bi: Đây là quá trình hoàn thiện, trong đó các hạt kim loại nhỏ được phun lên bề mặt để loại bỏ vảy ôxy hóa từ quá trình rèn, làm sạch chi tiết và tạo lớp hoàn thiện mờ đồng đều.
• Mạ và Anot hóa: Để cải thiện khả năng chống ăn mòn, khả năng chịu mài mòn hoặc tính thẩm mỹ, các chi tiết rèn có thể được phủ bằng kim loại khác (mạ) hoặc làm dày lớp oxit bề mặt (anot hóa, đối với nhôm).

Tầm quan trọng chiến lược: Vì sao chi tiết rèn cần phải gia công

Quyết định sử dụng quy trình kết hợp giữa rèn và gia công cơ khí là một lựa chọn chiến lược, nhằm cân bằng những ưu điểm độc đáo của từng phương pháp. Rèn mang lại độ bền vượt trội bằng cách sắp xếp dòng hạt kim loại theo đường viền của chi tiết, tạo ra một bộ phận có khả năng chống chịu va chạm và mỏi tốt hơn đáng kể so với bộ phận được gia công từ phôi. Tuy nhiên, bản thân quá trình rèn không thể đạt được độ chính xác cao và các chi tiết phức tạp mà kỹ thuật hiện đại đòi hỏi.

Gia công thứ cấp giúp thu hẹp khoảng cách này, mang lại độ chính xác cần thiết. Nhiều bộ phận yêu cầu dung sai được đo bằng micromet, các bề mặt ghép nối phẳng tuyệt đối hoặc hình học bên trong phức tạp—tất cả những yêu cầu này đều nằm trong phạm vi của gia công CNC. Bằng cách bắt đầu với phôi rèn gần đúng hình dạng cuối cùng, các nhà sản xuất giảm được lượng gia công cần thiết, từ đó tiết kiệm thời gian, giảm mài mòn dụng cụ và tối thiểu hóa lượng phế liệu vật liệu. Đối với các ngành công nghiệp như ô tô, nơi hiệu suất là yếu tố then chốt, các nhà cung cấp chuyên biệt là điều thiết yếu. Ví dụ, các công ty như Shaoyi Metal Technology tập trung vào rèn nóng chất lượng cao cho các bộ phận ô tô, quản lý toàn bộ quy trình từ chế tạo khuôn đến chi tiết hoàn thiện, đảm bảo cả độ bền lẫn độ chính xác.

Phương pháp thay thế, gia công một chi tiết hoàn toàn từ một khối kim loại đặc (billet), thường kém hiệu quả hơn. Phương pháp này cắt ngang qua cấu trúc thớ tự nhiên của vật liệu, có thể làm giảm độ bền cơ học. Hơn nữa, nó tạo ra lượng lớn phế liệu, điều này có thể rất tốn kém, đặc biệt khi làm việc với các hợp kim đắt tiền.

Lợi ích của việc kết hợp rèn với gia công cơ khí thứ cấp

Phương pháp lai ghép giữa rèn và gia công cơ khí thứ cấp mang lại sự kết hợp mạnh mẽ các lợi ích, tạo ra các bộ phận vượt trội về hiệu suất và thường cả về tính hiệu quả chi phí tổng thể trong sản xuất số lượng lớn. Phương pháp này tận dụng ưu điểm tốt nhất từ cả hai quy trình để đáp ứng các yêu cầu ứng dụng khắt khe.

1. Tăng cường sức mạnh và độ bền

   Lợi thế chính đến từ bản thân quá trình rèn. Cấu trúc hạt liên tục, được tinh chỉnh của chi tiết rèn mang lại độ bền kéo, độ dẻo dai va chạm và khả năng chống mỏi vượt trội mà không thể sao chép được bằng đúc hay gia công cơ khí đơn thuần. Điều này làm cho bộ phận thành phẩm trở nên đáng tin cậy và bền hơn khi chịu ứng suất cực đại.

2. Độ chính xác cao và độ phức tạp về hình học

   Trong khi rèn tạo nên nền tảng chắc chắn, thì gia công thứ cấp lại tạo ra hình dạng và độ chính xác cuối cùng. Bước này cho phép tạo ra các chi tiết phức tạp, lỗ ren và bề mặt nhẵn mịn với dung sai nhỏ tới ±0,01 mm, đảm bảo các bộ phận hoạt động chính xác trong các cụm lắp ráp phức tạp.

3. Giảm lãng phí vật liệu và chi phí

   Bắt đầu với phôi rèn gần đúng hình dạng cuối cùng làm giảm đáng kể thể tích vật liệu cần được gia công so với việc bắt đầu từ một thanh đặc nguyên khối. Điều này không chỉ giảm chi phí vật liệu mà còn rút ngắn thời gian gia công và giảm mài mòn dụng cụ, dẫn đến hiệu quả cao hơn trong sản xuất số lượng lớn.

4. Độ bền bề mặt vượt trội

   Khác với các chi tiết đúc, có thể gặp phải hiện tượng xốp hoặc rỗ khí bên trong bị lộ ra trong quá trình gia công, các chi tiết rèn có cấu trúc đặc chắc và đồng nhất. Điều này đảm bảo bề mặt sạch, không khuyết tật sau khi gia công, điều này rất quan trọng đối với hiệu suất cũng như các quá trình hoàn thiện tiếp theo như anot hóa.

Các câu hỏi thường gặp

1. Gia công thứ cấp là gì?

Quy trình gia công thứ cấp là bất kỳ thao tác nào được thực hiện trên chi tiết sau quá trình tạo hình chính như rèn hoặc đúc. Mục đích của nó là hoàn thiện chi tiết bằng cách loại bỏ vật liệu để đạt được kích thước cuối cùng, thêm các đặc điểm chính xác hoặc cải thiện độ nhẵn bề mặt.

2. Chi tiết rèn có mạnh hơn chi tiết gia công không?

Có, các chi tiết được rèn gần đúng hình dạng cuối cùng thường bền hơn so với các chi tiết được gia công từ khối đặc cùng loại vật liệu. Quá trình rèn làm định hướng lại cấu trúc hạt bên trong kim loại theo hình dạng của chi tiết, nhờ đó tăng đáng kể độ bền, độ dẻo dai và khả năng chống mỏi. Trong khi đó, gia công cắt gọt qua các thớ hạt này, có thể làm giảm độ bền tối đa của chi tiết.