<h2>TÓM TẮT</h2><p>Việc loại bỏ nứt viền trên các chi tiết dập, đặc biệt là trên Thép cường độ cao tiên tiến (AHSS), đòi hỏi phải chuyển trọng tâm từ độ dẻo toàn cục (necking) sang khả năng tạo hình cục bộ (fracture). Các quy tắc kinh nghiệm truyền thống, như khe hở cắt 10%, thường thất bại với các vật liệu hiện đại như thép Dual Phase (DP). Để giải quyết vấn đề này, kỹ sư cần tối ưu hóa khe hở cắt (thường tăng lên 15–20% độ dày vật liệu), chọn vật liệu có Tỷ lệ giãn lỗ cao (HER) đã được xác minh theo tiêu chuẩn ISO 16630, và áp dụng các chiến lược thiết kế khuôn như sử dụng &quot;metal gainers&quot; để giảm biến dạng tại mép. Việc xử lý vùng bị ảnh hưởng bởi cắt (SAZ) là phương pháp hiệu quả nhất duy nhất để ngăn ngừa hỏng hóc ở mép.</p><h2>Khoa học về nứt viền: Khả năng tạo hình toàn cục và cục bộ</h2><p>Một quan niệm sai lầm phổ biến trong dập kim loại là độ giãn dài khi kéo cao sẽ đảm bảo khả năng chống nứt. Trên thực tế, nứt viền là sự thất bại của <strong>khả năng tạo hình cục bộ</strong>, khác biệt so với <strong>khả năng tạo hình toàn cục</strong> được đo trong các thử nghiệm kéo tiêu chuẩn. Khả năng tạo hình toàn cục chi phối các hiện tượng hư hỏng như necking trên thân chi tiết, nơi biến dạng được phân bố đều. Nứt viền lại xảy ra tại mép cắt, nơi cấu trúc vi mô của vật liệu đã bị tổn hại do chính quá trình cắt.</p><p>Khi một chày tạo phôi, nó sinh ra một &quot;vùng bị ảnh hưởng bởi cắt&quot; (SAZ) hay còn gọi là vùng bị biến cứng. Trong vùng hẹp này, vật liệu trở nên cứng và giòn hơn đáng kể so với kim loại nền. Với các mác AHSS, hiệu ứng này càng được khuếch đại. Ví dụ, thép Dual Phase (DP) bao gồm các đảo martensite cứng phân tán trong nền ferrite mềm. Trong quá trình cắt, sự chênh lệch độ cứng cực lớn giữa các pha này gây ra sự hình thành các khoảng trống vi mô tại giao diện ferrite-martensite.</p><p>Khi mép này sau đó bị kéo giãn—trong quá trình vê mép hoặc mở rộng lỗ—các khoảng trống vi mô này hợp nhất thành các vết nứt vĩ mô, xảy ra lâu trước khi vật liệu đạt đến giới hạn giãn lý thuyết. Do đó, việc dựa vào dữ liệu chảy/giãn khi kéo để dự đoán hành vi mép là một sai lầm kỹ thuật cơ bản. Yếu tố quyết định không phải là mức độ giãn dài toàn cục của vật liệu, mà là mức độ giãn nở của mép bị tổn thương trước khi vết nứt lan rộng.</p><h2>Tối ưu hóa khe hở cắt: Quy tắc 10% đã lỗi thời</h2><p>Suốt nhiều thập kỷ, khe hở khuôn tiêu chuẩn là 10% độ dày vật liệu. Mặc dù hiệu quả với thép mềm, tỷ lệ này thường gây hại cho AHSS. Khe hở nhỏ hơn trên vật liệu cường độ cao có thể tạo ra &quot;cắt thứ cấp&quot;—một khuyết tật khi các vết nứt khởi phát từ chày và cối không gặp nhau liên tục. Sự lệch này buộc chày phải cắt qua phần vật liệu còn lại, tạo ra mép cắt răng cưa, bị biến cứng nặng với vùng bóng thứ cấp hoạt động như điểm tập trung ứng suất.</p><p>Dữ liệu gần đây từ các nghiên cứu ngành công nghiệp, bao gồm cả của <a href="https://www.metalformingmagazine.com/article/?/materials/high-strength-steel/edge-cracking-in-advanced-automotive-steels">MetalForming Magazine</a>, cho thấy rằng <strong>Khe hở được thiết kế kỹ lưỡng</strong> mới là giải pháp. Với nhiều mác DP và CP (Complex Phase), việc tăng khe hở lên <strong>15–20% độ dày vật liệu</strong> sẽ tạo ra vết đứt sạch hơn. Khe hở lớn hơn cho phép các mặt nứt phía trên và dưới hợp nhất mượt mà, giảm thiểu độ sâu của vùng bị ảnh hưởng bởi cắt và làm giảm đỉnh độ cứng tại mép.</p><p>Phương pháp phản trực giác này—tăng khe hở để cải thiện chất lượng—thường dẫn đến Tỷ lệ giãn lỗ (HER) cao hơn đáng kể. Tuy nhiên, điều này cần được cân bằng với chiều cao ba via. Dù khe hở lớn hơn có thể tạo ra ba via cao hơn, nhưng bản thân mép lại giữ được độ dẻo tốt hơn. Nếu ba via nằm ở phía chịu nén của bước uốn tiếp theo, nguy cơ nứt thường không đáng kể so với lợi ích từ bề mặt cắt sạch hơn.</p><h2>Chọn vật liệu: Tỷ lệ giãn lỗ (HER)</h2><p>Khi lựa chọn vật liệu cho các chi tiết có lỗ vê mép hoặc mép bị kéo giãn, <strong>Thử nghiệm giãn lỗ ISO 16630</strong> là tiêu chuẩn vàng để dự đoán, thay thế các chỉ số kéo truyền thống. Thử nghiệm này dùng một chày hình nón (góc đỉnh 60°) để mở rộng một lỗ đã đục cho đến khi xuất hiện vết nứt xuyên suốt chiều dày, cung cấp thước đo trực tiếp về độ dẻo của mép.</p><p>Việc chọn mác vật liệu đóng vai trò then chốt ở đây. Dù thép DP được ưa chuộng nhờ tỷ lệ cường độ/giá thành tốt, nhưng tính dị hướng cấu trúc vi mô (martensite cứng vs. ferrite mềm) khiến chúng dễ bị hỏng ở mép. <strong>Thép Pha phức (CP)</strong> thường mang lại hiệu suất vượt trội cho các chi tiết nhạy cảm với mép. Các mác CP sử dụng nền bainite và ferrite được gia cố kết tủa, tạo ra phân bố độ cứng đồng đều hơn. Tính đồng nhất này làm giảm sự hình thành khoảng trống vi mô trong quá trình cắt, giúp thép CP đạt giá trị HER cao hơn đáng kể so với thép DP có cùng cường độ kéo.</p><p>Hơn nữa, độ sạch của vật liệu là yếu tố bắt buộc. Như các chuyên gia tại <a href="https://www.ulbrich.com/blog/cracking-under-pressure-how-high-quality-metal-and-metallurgical-expertise-prevent-cracking-in-stamping/">Ulbrich</a> đã chỉ ra, các tạp chất và bao thể (như lưu huỳnh hay oxit) là nơi khởi phát vết nứt. Việc yêu cầu thép chất lượng cao, sạch với giới hạn bao thể được kiểm soát chặt chẽ sẽ đảm bảo rằng giá trị HER lý thuyết của vật liệu có thể đạt được trong sản xuất.</p><h2>Giải pháp về thiết kế khuôn và kỹ thuật quy trình</h2><p>Bên cạnh luyện kim, hình học quyết định vận mệnh. Khi một chi tiết yêu cầu vê mép kéo giãn vượt quá giới hạn vật liệu, kỹ sư quy trình phải thay đổi đường đi của biến dạng. Một kỹ thuật hiệu quả là sử dụng <strong>metal gainers</strong>. Bằng cách thiết kế thêm vật liệu dư (một &quot;gainer&quot;) vào khuôn kéo hoặc tấm ép, kỹ sư có thể cung cấp thêm nguyên liệu bổ sung, giúp vật liệu chảy vào vùng vê mép trong quá trình tạo hình. Điều này biến điều kiện kéo thuần túy thành tổ hợp kéo-uốn, giảm đáng kể biến dạng cục bộ tại mép.</p><p>Bảo trì công cụ cũng quan trọng không kém. Một cạnh cắt bị mẻ hoặc cùn sẽ làm tăng thể tích vùng vật liệu biến dạng, khiến mép bị biến cứng hơn nữa. Việc mài sắc định kỳ là bắt buộc trong sản xuất AHSS. Ngoài ra, việc sử dụng chày vát mép (thường có độ nghiêng mái 3–6 độ) có thể giảm tải xung kích và cải thiện chất lượng bề mặt cắt.</p><p>Việc triển khai các chiến lược tiên tiến này đòi hỏi các đối tác sản xuất có năng lực chuyên biệt. Ví dụ, <a href="https://www.shao-yi.com/auto-stamping-parts/">Shaoyi Metal Technology</a> tận dụng các máy ép công suất lớn (lên đến 600 tấn) và độ chính xác đạt chứng nhận IATF 16949 để quản lý các cửa sổ xử lý khắt khe của các loại thép ô tô hiện đại. Dù là chế tạo mẫu nhanh hay sản xuất hàng loạt, việc sử dụng nhà dập hiểu rõ sự tinh tế trong hành vi của AHSS sẽ tránh được những lần sửa chữa khuôn tốn kém.</p><h2>Tóm tắt các hành động khắc phục</h2><p>Việc loại bỏ nứt viền hiếm khi đạt được bằng một biện pháp đơn lẻ; nó đòi hỏi một điều chỉnh hệ thống ba yếu tố chính: Vật liệu, Khe hở và Hình học.</p><ul><li><strong>Vật liệu:</strong> Chuyển sang các mác có giá trị HER theo ISO 16630 cao (ví dụ: CP thay vì DP) và kiểm soát nghiêm ngặt các tạp chất.</li><li><strong>Khe hở:</strong> Tăng khe hở khuôn lên 15–20% đối với AHSS để đảm bảo mặt nứt sạch và giảm thiểu vùng bị ảnh hưởng bởi cắt.</li><li><strong>Hình học:</strong> Sử dụng metal gainers để cung cấp vật liệu vào vùng vê mép và đảm bảo chày luôn được mài sắc để tránh biến cứng quá mức.</li></ul><section><h2>Câu hỏi thường gặp</h2><h3>1. Sự khác biệt giữa khả năng tạo hình toàn cục và cục bộ trong dập là gì?</h3><p>Khả năng tạo hình toàn cục đề cập đến khả năng của vật liệu phân bố biến dạng trên một diện tích lớn, chống lại hiện tượng necking (mỏng dần) trong các thao tác kéo. Nó liên quan đến hệ số n (chỉ số gia cố do biến dạng). Khả năng tạo hình cục bộ, ngược lại, là khả năng của vật liệu chống lại sự gãy tại các điểm tập trung ứng suất cụ thể, như mép cắt. Nó liên quan đến Tỷ lệ giãn lỗ (HER) và là yếu tố chính để ngăn ngừa nứt viền.</p><h3>2. Khe hở cắt ảnh hưởng thế nào đến nứt viền trên AHSS?</h3><p>Khe hở cắt quyết định chất lượng mép cắt. Khe hở không đủ (ví dụ: 10% truyền thống) trên AHSS gây ra hiện tượng cắt thứ cấp, tạo ra mép cắt răng cưa, giòn, dễ nứt. Việc tăng khe hở lên 15–20% cho phép các vết nứt nứt từ chày và cối gặp nhau sạch sẽ, tạo ra mép cắt mịn hơn, ít biến cứng hơn và có độ dẻo cao hơn.</p><h3>3. Thử nghiệm giãn lỗ ISO 16630 là gì?</h3><p>ISO 16630 là phương pháp thử nghiệm tiêu chuẩn để đánh giá độ dẻo mép của các tấm kim loại. Một lỗ 10mm được đục vào mẫu (thường với khe hở 12%), sau đó một chày hình nón mở rộng lỗ cho đến khi xuất hiện vết nứt xuyên suốt chiều dày. Phần trăm tăng đường kính lỗ (HER) cung cấp chỉ số định lượng về khả năng của vật liệu chống lại nứt viền.</p><h3>4. Vì sao thép Dual Phase (DP) dễ bị nứt viền?</h3><p>Thép DP có cấu trúc vi mô gồm các đảo martensite cứng nằm trong nền ferrite mềm. Trong quá trình cắt, sự chênh lệch độ cứng giữa các pha này tạo ra các điểm tập trung ứng suất mạnh, dẫn đến sự hình thành các khoảng trống vi mô tại ranh giới pha. Những khoảng trống này làm yếu mép, khiến nó rất dễ bị nứt trong các thao tác tạo hình tiếp theo.</p><h3>5. Metal gainers trong thiết kế khuôn là gì?</h3><p>Metal gainers là các đặc điểm hình học được thêm vào vùng phụ trợ hoặc vùng tấm ép của thiết kế khuôn. Chúng cung cấp chiều dài vật liệu dư thừa ở các khu vực cụ thể. Trong quá trình tạo hình hoặc vê mép, vật liệu dư này chảy vào chi tiết, làm giảm lượng kéo cần thiết tại mép. Điều này làm giảm biến dạng cục bộ và ngăn mép đạt đến giới hạn gãy.</p></section>