Các vật liệu cơ khí và công nghệ kim loại phổ biến hiện nay

Hiện nay, cùng với sự tiến bộ không ngừng của các ngành công nghiệp sản xuất, để xây dựng chiến lược phát triển bền vững, doanh nghiệp cần tìm hiểu và áp dụng những giải pháp về vật liệu cơ khí và công nghệ kim loại. Trong đó, mỗi vật liệu đều có những tính chất, đặc điểm và ứng dụng công nghệ nhất định. Vì vậy, việc hiểu rõ về vật liệu cơ khí cũng như công nghệ kim loại sẽ giúp doanh nghiệp có thể cân nhắc và lựa chọn phương pháp gia công thích hợp trong sản xuất. Từ đó, nâng cao chất lượng sản phẩm và cải thiện lợi thế cạnh tranh. Và trong bài viết dưới đây, hãy cùng RX Tradex tìm hiểu về các vật liệu cơ khí và công nghệ kim loại phổ biến hiện nay.

1. Các vật liệu cơ khí phổ biến thông dụng nhất.

1.1. Vật liệu cơ khí là gì?

Vật liệu cơ khí là chất/hợp chất được sử dụng trong các quy trình sản xuất cơ khí. Đây chính là nguyên liệu sản xuất ra các thành phẩm có tính ứng dụng cao trong công nghiệp, dân dụng, bao gồm các lĩnh vực như: Chế tạo, sửa chữa các loại máy móc, thiết bị,…

Có 4 nhóm vật liệu cơ khí chính đó là:

• Vật liệu từ kim loại.
• Vật liệu vô cơ (Ceramic).
• Vật liệu hữu cơ (Polymer).
• Vật liệu hỗn hợp (Composite).

1.2. Top 10 vật liệu cơ khí phổ biến nhất hiện nay.

1. Kim loại sắt.

Trong số các vật liệu cơ khí phổ biến thì sắt chính là kim loại được sử dụng nhiều nhất hiện nay. Thông tường, sắt được khai thác từ các mỏ quặng, trải qua quá trình nung nấu, khử tạp chất để thu được sắt dạng tự do và sử dụng nhiều trong sản xuất gang, thép. Loại vật liệu cơ khí này có độ dẻo và độ cứng cao, khả năng chịu lực lớn, giá thành lại thấp,…

Ứng dụng của kim loại sắt:

• Chế tạo máy móc và công cụ,…
• Xây dựng cấu trúc như cầu, tòa nhà cao tầng và cơ sở hạ tầng khác,…
• Chế tạo các bộ phận của các thiết bị điện tử và máy tính,…
• Sản xuất các bộ phận của ô tô như: Khung xe và động cơ,…
• Các sản phẩm như: Cửa sắt, lan can và nội thất,…

2. Kim loại đồng.

Đây là một trong những loại vật liệu gia công cơ khí vô cùng phổ biến và được ứng dụng trong nhiều ngành nghề. Đồng có tính dẫn điện, dẫn nhiệt tốt, dễ dàng dát mỏng và uốn dẻo nên thường được sử dụng trong ngành điện và cơ khí. Thông thường, đồng được gia công theo phương pháp cắt CNC, bằng cách sử dụng các loại máy: Cưa, đột dập CNC,..

Ứng dụng của kim loại đồng:

• Sử dụng rộng rãi trong sản xuất dây điện và dây cáp,…
• Trong hệ thống cấp nước và ống dẫn dầu,…
• Hệ thống làm lạnh và điều hòa không khí,…
• Sản xuất mạch in và các linh kiện điện tử,…
• Sử dụng trong ngành xây dựng, kiến trúc, nội thất, trang trí thẩm mỹ, hoá dầu,…

3. Kim loại nhôm,

Nhôm là vật liệu có tính chống ăn mòn cao, nhẹ hơn sắt, bền, dẫn nhiệt và dẫn điện tốt nên khá được ưa chuộng trong gia công kim loại. Chúng không phải là một kim loại tự nhiên mà được chiết xuất từ ​​boxit chứa 50% alumin. Là một kim loại khá phổ biến và do đó thường không quá đắt.

Ứng dụng của kim loại nhôm:

• Chế tạo vỏ vệ tinh nhân tạo, khí cầu, ngành xây dựng,…
• Đường dây điện, gia công các chi tiết máy,…
• Vật liệu xây dựng các tòa nhà cao tầng, khung cửa sổ, cửa ra vào, hệ thống ống nước và điện và nhiều sản phẩm xây dựng khác.
• Điện tử dân dụng, thiết bị gia dụng,..
• Sản xuất các phương tiện vận tải như: Ô tô, máy bay, tàu hỏa, xe đạp, linh kiện máy bay, thành phần tàu vũ trụ, đóng tàu thuyền,…
• Sản xuất hộp đựng thực phẩm, hộp đựng nước uống và các sản phẩm đóng gói khác,…
• Sản xuất các linh kiện điện tử như: Laptop, điện thoại di động,…

4. Kim loại gang.

Gang được làm bằng sự kết hợp của sắt, carbon và silicon. Nếu nó có nhiều carbon trong đó, đương nhiên nó sẽ có đặc tính chảy tốt hơn khi kim loại đang được đúc. Là một trong các vật liệu cơ khí phổ biến và rất linh hoạt mà bạn có thể tìm thấy ở hầu hết các công ty cung cấp kim loại. Đặc điểm chính của gang là tính dẻo và khả năng chảy chảy cao ở nhiệt độ thấp. Kim loại gang thường được chia làm 3 loại chính, bao gồm: Gang xám (Gray Cast Iron), Gang bi (White Cast Iron), Gang đúc nodular (Ductile Cast Iron).

Ứng dụng của kim loại gang:

• Sản xuất cầu, cống, bục bê tông và các bộ phận cấu trúc khác,…
• Sử dụng cho các bộ phận quan trọng như động cơ và khung ô tô, máy cày, máy gặt và các thiết bị nông nghiệp khác.
• Sản xuất đường ống và van, bộ phận cơ khí như đĩa phanh và pô xe máy,…
• Khối xi lanh động cơ đốt trong, bánh đà, Roto phanh đĩa, thanh nâng,…
• Đồ dùng gia dụng và thiết bị nhà bếp, nắp hố ga,…

5. Kim loại Magie.

Magie là kim loại màu, nhẹ hơn nhôm, tuy nhiên, vật liệu cơ khí này có thể được trộn với các kim loại khác và tạo thành một hợp kim có độ bền cao. Magie dễ chế biến và dễ tái chế, nó có tính dẫn nhiệt tốt, có độ cứng phù hợp, dễ dàng sử dụng cho nhiều mặt hàng công nghiệp khác nhau.

Ứng dụng của magie trong ngành công nghiệp:

• Chế tạo các thành phần tên lửa, giá đỡ động cơ máy bay, bản lề điều khiển, thùng nhiên liệu, cánh,…
• Sản xuất bánh xe ô tô, vỏ, hộp số, khối động cơ, xe đạp và các thiết bị thể thao khác,…
• Máy tính xách tay, tivi, điện thoại di động,…
• Dụng cụ điện cầm tay, cưa máy, máy cắt hàng rào, máy đánh cỏ,…
• Máy móc in ấn và dệt may,…
• Tay lái và cột, khung ghế…

6. Kim loại Titan.

Đây là một kim loại nhẹ nhưng rất cứng và có khả năng chống ăn mòn. Tùy thuộc vào hóa chất được sử dụng trong quá trình xử lý, titan thậm chí có thể có nhiều màu sắc khác nhau. Đây là một loại vật liệu cơ khí tinh khiết, không bị ảnh hưởng khi tiếp xúc lâu dài với con người.

Ứng dụng của titan trong ngành công nghiệp:

• Thiết bị hóa học, thiết bị hàng hải,…
• Tợt tennis, gậy đánh golf,…
• Khung máy bay, các linh kiện ô tô,…

7. Kim loại Crom.

Crom thường được thêm vào thép không gỉ để làm cho nó trở nên chắc chắn hơn. Hiện nay, có ba kiểu xử lý crom chính là: Mạ crom cứng, phủ crom và mạ crom đen.

Ứng dụng của titan trong ngành công nghiệp:

• Luyện kim, vật liệu chịu lửa và xưởng đúc,…
• Thuốc nhuộm và chất màu, mạ crom,…
• Sản xuất khuôn nung gạch.
• Làm chất xúc tác.

8. Kim loại thép.

Kim loại thép là một hợp kim sắt với một lượng nhỏ các nguyên tố khác nhau, chủ yếu là carbon. Sự thêm vào các nguyên tố khác như: Mangan, silic, lưu huỳnh và fosfor có thể tạo ra các loại thép với tính chất và ứng dụng khác nhau. Thép có những đặc điểm như: Độ cứng, độ bền, độ dẻo và khả năng chống ăn mòn. Đây là một trong các vật liệu cơ khí phổ biến quan trọng và được sử dụng rộng rãi trong cơ khí. Có 4 loại thép phổ biến được sử dụng làm vật liệu cơ khí là: Ferit, Mactenxit, Austenit và Duplex (hỗn hợp của ferit và austenit).

Ứng dụng của kim loại thép:

• Các công trình như cầu, tòa nhà và các công trình hạ tầng khác.
• Làm khung xe, bộ phận nội thất và các bộ phận cấu trúc khác.
• Sản xuất đồ gia dụng như: Tủ lạnh, lò vi sóng và máy giặt.
• Linh kiện máy bay trong công nghiệp hàng không và hàng không vũ trụ.
• Sản xuất và vận hành các thiết bị dầu khí như cảng biển, giàn khoan và ống dẫn dầu,…
• Các sản phẩm gia dụng: Dao, nồi chảo, đồ gia dụng và đồ nội thất.
• Sản xuất và vận hành các thiết bị năng lượng như: Đường ống dẫn khí đốt, nhà máy điện và nhà máy điện gió.
• Bể chứa xử lý nước/chất thải, nhà máy điện hạt nhân, phòng thí nghiệm khoa học,…

9. Hợp kim Inox.

Inox hay còn gọi là thép không gỉ, là một loại hợp kim sắt có khả năng chống rỉ sét và ăn mòn do tác động của nước và các yếu tố môi trường khác. Chúng có khả năng chống ăn mòn (đặc biệt trong môi trường chứa Clorua cao), chịu nhiệt tốt, có độ dẻo và đàn hồi cao nên dễ dàng gia công, tạo hình, khả năng tái chế vô hạn, dễ dàng làm sạch bề mặt, luôn sáng bóng và đẹp mắt.

Ứng dụng của Inox:

• Các thiết bị như bồn chứa nước, bếp, lò vi sóng, bát đĩa, ống dẫn nước,…
• Sản xuất dụng cụ y tế như dao phẫu thuật, ống tiêm và các thiết bị y tế khác do khả năng chống ăn mòn và kháng khuẩn.
• Làm cầu thang, lan can, cửa, tay nắm và đèn trang trí do khả năng bền đẹp và dễ bảo quản.
• Sản xuất máy móc, thiết bị công nghiệp và các bộ phận cần chống ăn mòn.
• Các phần của máy bay và tàu vũ trụ.
• Sản xuất các linh kiện điện tử và thiết bị liên quan,…

10. Một số vật liệu cơ khí phi kim loại.

Đây là loại vật liệu không chứa kim loại và có tính chất dẻo, linh hoạt. Chúng thường được sử dụng trong các ứng dụng cần tính cơ khí tốt cùng với tính năng như: Kháng hóa chất, cách điện và khả năng chịu va đập.

Ứng dụng của vật liệu cơ khí phi kim loại:

• Composite: Là một loại vật liệu được tạo thành từ hai hoặc nhiều thành phần khác nhau, thường là một ma trận polymer và sợi hoặc hạt cứng. Composite có đặc tính ưu việt như độ cứng, độ bền và trọng lượng nhẹ. Chúng được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành, bao gồm: Hàng không, ô tô, thể thao và xây dựng.
• Vật liệu HDPE (High-Density Polyethylene): là một loại nhựa dẻo có độ mật độ cao có tính linh hoạt, khả năng chống ăn mòn và khả năng chịu va đập tốt. HDPE thường được dùng trong sản xuất: Ống nước, bao bì, thùng chứa và nhiều sản phẩm khác.
• Cao su: Cao su là một vật liệu cơ khí phi kim loại có tính đàn hồi cao. Chúng thường được sử dụng trong sản xuất bánh xe, đệm, phớt và các sản phẩm có tính đàn hồi.
• Gỗ: Là một vật liệu tự nhiên phi kim loại được sử dụng trong nhiều ứng dụng cơ khí. Chúng có độ cứng và độ bền tùy thuộc vào loại gỗ và thường được sử dụng trong xây dựng, nội thất, giao thông vận tải,….

2. Những công nghệ kim loại phổ biến hiện nay.

2.1. Công nghệ cắt gọt kim loại phổ biến.

• Cắt plasma (Plasma Cutting).
• Cắt laser (Laser Cutting).
• Cắt chất lỏng (Waterjet Cutting).
• Cắt ống (Tube Cutting).
• Cắt EDM (Electrical Discharge Machining).
• Cắt giải phóng hơi (Oxy-Fuel Cutting).
• Cắt đột (Shearing).
• Cắt gọt bằng máy (Machine Cutting).

2.2. Công nghệ hàn cắt kim loại phổ biến.

• Hàn điện trở (Resistance Welding).
• Hàn MIG/MAG (Metal Inert Gas/Metal Active Gas).
• Hàn TIG (Tungsten Inert Gas).
• Hàn Plasma.
• Hàn Laser.
• Hàn GMAW-P (Gas Metal Arc Welding – Pulsed).
• Hàn điện từ gốc (Electron Beam Welding).
• Hàn dưới nước (Underwater Welding).
• Hàn siêu âm (Ultrasonic Welding).

2.3. Công nghệ đúc kim loại phổ biến.

• Đúc trong khuôn cát (Sand Casting).
• Đúc chân không (Vacuum Casting).
• Đúc kim loại áp lực (Pressure Die Casting).
• Đúc kim loại ly tâm (Centrifugal Casting).
• Đúc liên tục (Continuous Casting).
• Công nghệ đúc theo mẫu cháy (Lost Foam Casting).
• Công nghệ đúc theo mẫu chảy (Investment Casting/Lost Wax Casting).
• Đúc khuôn vỏ mỏng (Shell Molding).

2.4. Công nghệ tạo hình kim loại phổ biến.

• Chế tạo truyền thống (Casting).
• Chấn tạo (Sheet Metal Fabrication).
• Gia công chính xác (Precision Machining).
• In 3D kim loại (3D Metal Printing).
• Gia công EDM (Electrical Discharge Machining).
• CNC Milling và CNC Turning.
• Roll Forming.
• Forging.

2.5. Công nghệ chấn/gấp kim loại phổ biến.

• Công nghệ chấn/gấp kim loại tự động hoàn toàn.
• Công nghệ gập kim loại bằng điện áp lực động cơ (Servo Press Brake).
• Công nghệ chấn/gấp kim loại thông minh (Smart Folding).
• Công nghệ gập kim loại bằng laser.
• Công nghệ chấn/gấp kim loại trong không khí chất lượng cao.

2.6. Công nghệ xử lý bề mặt kim loại phổ biến.

• Nhiệt luyện kim loại.
• Đắp phủ hợp kim.
• Anode Nhôm.
• Phun phủ.
• Thin Film (Công Nghệ Màng Mỏng).
• Mạ Crom.

2.7. Công nghệ lắp ráp linh kiện kim loại phổ biến.

• Công nghệ thông qua lỗ (THT).
• Công nghệ gắn trên bề mặt (SMT).
• Công nghệ hỗn hợp. 
• Công nghệ Injected Metal Assembly (IMA).

2.8. Công nghệ kim loại 4.0 phổ biến hiện nay.

• Công nghệ chế tạo kim loại Robot tự động hóa và cộng tác.
• In 3D kim loại và sản xuất bồi đắp (Additive Manufacturing, AM).
• Tự động hóa với Công nghệ (CNC).
• Công nghệ Internet of Things (IoT).
• Thiết kế có sự hỗ trợ của phần mềm Computer-Aided Design (CAD) và Computer-Aided Manufacturing (CAM).
• Digital Twins (Bản sao kỹ thuật số).

2.9. Công nghệ tái chế kim loại phế liệu phổ biến.

• Tái chế nhiệt độ cao.
• Tách hợp kim.
• Nghiền và sàng lọc.
• Nghiền mịn và tái sử dụng.
• Phân loại và tách chất thả.

3. Tổng kết.

Qua bài viết về các vật liệu cơ khí và công nghệ kim loại phổ biến hiện nay, RX Tradex đã tổng hợp những vật liệu gia công phổ biến và xu hướng công nghệ mới, thúc đẩy sự phát triển trong ngành công nghiệp vật liệu cơ khí và công nghệ kim loại. Và trong năm 2023 này, để tìm hiểu sâu hơn về các xu hướng công nghệ trong ngành công nghiệp gia công kim loại một cách hiệu quả, quý doanh nghiệp có thể tham gia ngay Triển lãm METALEX Việt Nam 2023 được tổ chức bởi RX Tradex Vietnam, với nhiều hoạt động giao lưu, học hỏi, tìm kiếm cơ hội để nâng cao giá trị công ty trên thị trường cạnh tranh khốc liệt. Ngoài ra, RX Tradex cũng tổ chức các triển lãm quốc tế hàng đầu khu vực như: Vietnam Manufacturing Expo, NEPCON Vietnam và Waste and Recycling Vietnam, hứa hẹn sẽ là nơi lý tưởng để kết nối giao thương và tham quan các sản phẩm máy móc, công nghệ mới và giải pháp xử lý chất thải hiện đại nhất hiện nay.