TÓM TẮT NHANH

Ngăn ngừa nứt trong dập vuốt sâu đòi hỏi sự phân biệt chính xác giữa hai dạng hỏng cơ bản: chia (hỏng do kéo dài do mỏng hóa) nứt (hỏng do nén gây ra bởi hiện tượng biến cứng). Ngăn ngừa hiệu quả bắt đầu bằng chẩn đoán hình học của khuyết tật; các vết nứt nằm ngang "hình miệng cười" gần các góc lượn thường chỉ ra hiện tượng xé rách, trong khi các vết nứt dọc trên thành đứng cho thấy nứt nén. Kỹ sư phải kiểm tra ba biến số quan trọng: đảm bảo Tỷ số vuốt giới hạn (LDR) luôn nhỏ hơn 2,0, duy trì bán kính khuôn trong khoảng 4–10 lần độ dày vật liệu, và tối ưu hóa ma sát học để giảm ứng suất do ma sát gây ra. Hướng dẫn này cung cấp một khung phân tích nguyên nhân gốc để loại bỏ các khuyết tật sản xuất tốn kém này.

Vật lý của sự hỏng: Xé rách so với Nứt

Trong dập kéo sâu, các thuật ngữ "tách lớp" và "nứt vỡ" thường được dùng thay thế cho nhau tại khu vực sản xuất, nhưng chúng mô tả hai cơ chế hỏng hóc hoàn toàn đối lập. Việc hiểu rõ sự khác biệt này là bước quan trọng nhất trong quá trình xử lý sự cố, bởi việc áp dụng biện pháp khắc phục sai có thể làm cho khuyết tật trở nên nghiêm trọng hơn.

Chia là dạng hỏng hóc do kéo căng, xảy ra khi kim loại bị kéo giãn vượt quá giới hạn bền kéo của nó. Dạng hỏng này đặc trưng bởi hiện tượng mỏng quá mức (thắt cổ) của tấm vật liệu. Về mặt trực quan, tách lớp xuất hiện dưới dạng các vết rách nằm ngang hoặc hình "nụ cười", thường nằm ngay phía trên bán kính chày hoặc gần bán kính cối. Dạng hỏng này cho thấy vật liệu đang bị giữ lại quá mạnh — do ma sát, lực kẹp phôi hoặc kết cấu kín — khiến vật liệu phải kéo giãn thay vì chảy đều.

Nứt (hoặc "nứt theo mùa" trong đồng thau và thép không gỉ) thường là hiện tượng phá hủy do nén gây ra bởi gia công nguội quá mức. Khi phôi được kéo vào cối, chu vi của kim loại giảm xuống, khiến vật liệu bị nén lại. Nếu độ nén này vượt quá khả năng chịu đựng của vật liệu, cấu trúc hạt sẽ liên kết chặt chẽ với nhau và trở nên giòn (cứng nguội). Khác với hiện tượng nứt rách, vật liệu tại vị trí nứt nén thường dày hơn vấn đề nứt rách là một hạn chế lưu lượng vấn đề dư thừa dòng chảy vấn đề (dẫn đến hiện tượng cứng nguội) giúp kỹ sư xác định đúng nguyên nhân gốc rễ một cách hiệu quả.

Hình học dụng cụ quan trọng: Bán kính, Khe hở và Tỷ lệ kéo sâu giới hạn (LDR)

Hình học dụng cụ quyết định cách kim loại chảy vào buồng khuôn. Nếu hình học hạn chế dòng chảy, ứng suất kéo sẽ tăng vọt; nếu cho phép quá nhiều tự do, hiện tượng nhăn nheo sẽ dẫn đến phá hủy do nén. Ba thông số hình học — bán kính, độ hở và tỷ lệ dập — đóng vai trò là các đòn bẩy điều khiển chính.

• Bán kính cối và chày: Các bán kính sắc nhọn hoạt động như lưỡi cắt, làm ngừng dòng vật liệu và gây ra hiện tượng rách ngay lập tức. Một quy tắc kinh nghiệm phổ biến trong kỹ thuật gợi ý rằng cả bán kính cối và chày đều nên từ 4 đến 10 lần độ dày vật liệu (t) . Bán kính nhỏ hơn 4t sẽ hạn chế dòng chảy, gây mỏng cục bộ. Ngược lại, bán kính lớn hơn 10t làm giảm diện tích tiếp xúc của mâm kẹp phôi, cho phép hình thành nếp nhăn, sau đó các nếp nhăn này bị cứng lại và nứt khi bị kéo vào buồng khuôn.
• Độ hở khuôn Khe hở giữa chày và cối phải đủ để chứa độ dày vật liệu cộng thêm khoảng dư cho dòng chảy. Mức tiêu chuẩn trong ngành được khuyến nghị là độ hở từ 10% đến 15% trên độ dày vật liệu (1,10t đến 1,15t). Khe hở không đủ sẽ ủi phẳng vật liệu (nén chặt nó), gây ra ma sát và hiện tượng biến cứng do biến dạng. Khe hở quá lớn sẽ làm mất kiểm soát, dẫn đến cong vênh thành sản phẩm và mất ổn định cấu trúc.
• Tỷ lệ kéo sâu giới hạn (LDR): LDR là tỷ lệ giữa đường kính phôi và đường kính chày. Đối với một phép kéo sâu đơn mà không ủ, tỷ lệ này thường không nên vượt quá 2.0. Nếu đường kính phôi lớn hơn hai lần đường kính chày, thể tích vật liệu cố di chuyển vào cổ khuôn sẽ tạo ra lực cản nén cực lớn, gần như chắc chắn dẫn đến thất bại trừ khi áp dụng quy trình kéo lại.

Khoa học Vật liệu: Luyện kim và Biến cứng do biến dạng

Việc kéo sâu thành công phụ thuộc rất nhiều vào tính chất luyện kim của phôi. Hai giá trị quan trọng có trên chứng nhận vật liệu—hệ số chỉ số n (chỉ số tăng cường biến dạng) và hệ số giá trị R (tỷ số biến dạng dẻo) — dự đoán cách một kim loại sẽ hành xử dưới tác dụng của ứng suất. Một giá trị n cao cho phép vật liệu giãn đều mà không bị thắt cổ tại chỗ, trong khi một giá trị r cao cho thấy khả năng chống mỏng đi.

Thép không gỉ, đặc biệt là dòng series 300, đặt ra những thách thức riêng biệt do xu hướng cứng nguội nhanh chóng. Khi mạng tinh thể bị biến dạng, nó có thể chuyển từ austenite sang martensite, một pha cứng và giòn hơn. Sự chuyển đổi này là nguyên nhân chính gây ra nứt trễ , khi một chi tiết có thể trông hoàn hảo sau khi rời khỏi máy ép nhưng lại bị gãy vỡ sau vài giờ hoặc vài ngày do các ứng suất nội dư. Để giảm thiểu hiện tượng này, kỹ sư thường phải đưa vào quá trình ủ trung gian để tái tạo cấu trúc hạt hoặc chuyển sang các vật liệu có hàm lượng niken cao hơn nhằm ổn định pha austenite.

Các biến số quá trình: Bôi trơn và Áp lực kẹp phôi

Khi hình học và vật liệu đã được xác định, các biến quy trình sẽ quyết định sự thành công của quá trình sản xuất. Ma sát học—nghiên cứu về ma sát và bôi trơn—đóng vai trò then chốt. Trong quá trình dập sâu, mục tiêu là tách biệt dụng cụ và phôi bằng một lớp màng biên giới để ngăn ngừa hiện tượng dính (mài mòn dính). Hiện tượng dính tạo ra lực cản, làm tăng đột ngột ứng suất kéo và dẫn đến nứt rách. Đối với các quá trình dập chịu tải nặng, các chất bôi trơn áp lực cực cao (EP) chứa lưu huỳnh hoặc clo thường là cần thiết để duy trì lớp màng này dưới nhiệt độ cao.

Áp lực kẹp phôi hoạt động như bộ điều khiển dòng chảy vật liệu. Nếu áp lực quá cao, phôi bị ghim chặt, gây ra hiện tượng nứt kéo tại bán kính đầu chày. Nếu áp lực quá thấp, vật liệu bị nhăn ở phần bích. Những nếp nhăn này về hiệu quả làm dày thêm vật liệu, khiến nó bị kẹt khi đi vào lòng khuôn, dẫn đến nứt nén. Vùng "vừa phải" đối với áp lực tấm kẹp rất hẹp và đòi hỏi phải được theo dõi liên tục.

Đạt được sự cân bằng này giữa các biến số — trọng tải, dụng cụ chính xác và hành vi vật liệu phức tạp — thường đòi hỏi những năng lực chuyên biệt vượt quá khả năng của các xưởng dập tiêu chuẩn. Đối với các bộ phận ô tô và công nghiệp nơi sự cố là điều không thể chấp nhận được, Các giải pháp dập toàn diện của Shaoyi Metal Technology thu hẹp khoảng cách giữa chế tạo mẫu thử và sản xuất hàng loạt. Tận dụng khả năng dập chính xác đạt chứng nhận IATF 16949 và lực ép lên đến 600 tấn, họ cung cấp các bộ phận then chốt như đòn dẫn hướng với sự tuân thủ nghiêm ngặt các tiêu chuẩn toàn cầu của nhà sản xuất thiết bị gốc (OEM), đảm bảo rằng ngay cả những hình dạng kéo sâu khó nhất cũng được thực hiện mà không có khuyết tật.

Ma trận xử lý sự cố: Giao thức từng bước

Khi một khuyết tật xuất hiện trên dây chuyền, một phương pháp tiếp cận hệ thống sẽ tiết kiệm thời gian và giảm phế phẩm. Sử dụng ma trận chẩn đoán này để xác định nguyên nhân có khả năng cao nhất dựa trên triệu chứng.

Kết luận: Kiến thức rút thăm

Ngăn ngừa vết nứt trong đập ấn kéo sâu hiếm khi là về việc cố định một biến đơn; nó là về cân bằng phương trình dòng chảy. Bằng cách phân biệt giữa cơ học kéo của việc tách và cơ học nén của nứt, các kỹ sư có thể áp dụng các giải pháp nhắm mục tiêu hơn là phỏng đoán. Thành công nằm trong việc áp dụng nghiêm ngặt các quy tắc hình họcgiữ LDR bảo thủ và bán kính hào phóngvà quản lý cẩn thận nhiệt và ma sát quá trình. Khi các nguyên tắc vật lý này phù hợp với kim loại chất lượng cao và công cụ chính xác, ngay cả những lần rút sâu mạnh nhất cũng có thể đạt được với không khiếm khuyết.