Công nghệ cắt gọt kim loại là gì? Các phương pháp cắt gọt kim loại?
Công nghệ cắt gọt kim loại là một phần không thể thiếu trong sản xuất và đang trở thành một trong những ứng dụng phổ biến nhất hiện nay. Các phương pháp cắt gọt kim loại này được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau từ sản xuất đồ gia dụng cho đến lĩnh vực công nghiệp nặng, giúp tăng năng suất, độ chính xác và tiết kiệm chi phí.
Tuy nhiên, không phải ai cũng hiểu rõ về công nghệ kim loại và các phương pháp của chúng. Hãy cùng RX Tradex tìm hiểu “Công nghệ cắt gọt kim loại là gì? Các phương pháp cắt gọt kim loại?” ngay sau đây.
1. Công nghệ cắt gọt kim loại là gì?
Công nghệ cắt gọt kim loại là phương pháp gia công kim loại bằng hình thức cắt gọt, một trong những phương pháp cắt gọt kim loại phổ biến trong ngành chế tạo cơ khí. Công nghệ sản xuất kim loại là quá trình sử dụng các công cụ để loại bỏ chi tiết/ phần nào đó từ vật liệu tấm hoặc thanh kim loại lớn.
Quá trình này thường được thực hiện bằng cách sử dụng máy cắt CNC laser hoặc các công cụ khác như: Tiện, mài, mũi khoan và dao phay,… để tạo ra hình dạng và kích thước khác nhau trên bề mặt kim loại. Tùy thuộc vào mục đích sử dụng của sản phẩm cuối cùng, quá trình cắt gọt kim loại có thể tạo ra các chi tiết cơ khí nhỏ, hoặc để sản xuất các bộ phận lớn hơn, chẳng hạn như các khung máy móc công nghiệp hay cấu trúc nhà xưởng.
2. Các phương pháp cắt gọt kim loại truyền thống.
2.1. Phương pháp tiện.
Tiện thường được thực hiện trên các chi tiết có dạng tròn xoay. Phương pháp gia công cắt gọt kim loại này cho phép sản xuất các chi tiết kim loại phức tạp và chính xác mà trước đây không thể hoàn thành bằng cách gia công truyền thống. Quá trình này được sử dụng để thực hiện các vết cắt bên ngoài trên sản phẩm kim loại.
Ưu điểm:
- Tốc độ cắt nhanh.
- Độ chính xác tốt.
- Ít tốn thời gian hơn.
- Hoạt động trên kim loại và hợp kim.
- Không yêu cầu tay nghề cao.
Nhược điểm:
- Chỉ hoạt động trên các bộ phận dạng trụ tròn hoặc hình tròn xoay,…
- Chi phí cao.
- Dụng cụ thường xuyên bị mài mòn.
- Phế phẩm cao.
- Sinh nhiệt cao.
Ứng dụng:
Gia công tiện được sử dụng trong sản xuất các chi tiết máy móc, bao gồm: Thiết bị y tế, máy bay, tàu thủy,… Ngoài ra, phương pháp tiện còn có nhiều ứng dụng khác như: Bộ phận động cơ, trục, rãnh, côn,…
2.2. Phương pháp phay.
Phay là quá trình sử dụng các thiết bị, dụng cụ cắt quay để loại bỏ vật liệu khỏi phôi gia công tĩnh. Chúng có thể sử dụng nhiều loại công cụ khác nhau để đạt được kết quả mong muốn. Phay thường được dùng để gia công dạng mặt phẳng, cong có cấu tạo phức tạp. Là loại hình gia công kim loại bằng cách sử dụng dao cắt với chuyển động vuông góc với trục của máy.
Ưu điểm:
- Độ chính xác cao.
- Quá trình cắt nhanh hơn.
- Ứng dụng trong các loại vật liệu khác nhau.
Nhược điểm:
- Phế phẩm nhiều.
- Yêu cầu nhân viên có trình độ cao.
Ứng dụng:
Ứng dụng của phay rất đa dạng, thường được sử dụng trong sản xuất linh kiện của các sản phẩm như: Máy móc, thiết bị y tế, ô tô, máy bay, tàu thủy,… Và xu hướng công nghệ cắt gọt kim loại này được ứng dụng nhiều trong các sản phẩm khác như: Đường viền bề mặt, thiết bị nha khoa, bộ phận phòng thủ,…
2.3. Phương pháp mài cà.
Mài sử dụng bánh xe mài mòn để loại bỏ vật liệu khỏi phôi. Phương pháp cắt gọt kim loại này được sử dụng để làm mịn bề mặt của các chi tiết kim loại, giúp tạo ra một bề mặt hoàn thiện tuyệt đối, mang đến các sản phẩm có thể hoạt động tốt và đẹp hơn.
Ưu điểm:
- Bề mặt hoàn thiện tốt.
- Ít phế phẩm hơn.
- Kích thước chính xác.
Nhược điểm:
- Chỉ hoạt động để làm mịn bề mặt và các cạnh.
Ứng dụng:
Ứng dụng của gia công mài bóng rất đa dạng, được sử dụng trong các lĩnh vực: Sản xuất các linh kiện máy móc, ô tô, thiết bị y tế, thiết bị điện tử và nhiều sản phẩm khác,…
2.4. Phương pháp đột lỗ, khoan.
Đây là một phương pháp gia công kim loại bằng áp lực, máy đột sử dụng một áp lực cực lớn để tạo ra các lỗ có đường kính khác nhau trên bề mặt kim loại. Máy đột sử dụng hệ thống điều khiển tự động, có thể đột dập những tấm kim loại dày và dài.
Ưu điểm:
- Độ chính xác cao.
- Lựa chọn tốt nhất để cắt các lỗ có đường kính nhỏ.
- Hoạt động trên mọi chất liệu.
- Quy trình cắt đơn giản.
Nhược điểm:
- Sinh nhiệt cao.
- Ứng dụng hạn chế ngoài bên cạnh cắt lỗ.
Ứng dụng:
Đột, lỗ, khoan được ứng dụng đa dạng trong các hoạt động: Lắp ráp thứ cấp các bộ phận, khoan vít,…
Xem thêm: Độ bền khuôn đột dập kim loại.
2.5. Phương pháp cưa.
Cưa phổ biến hơn đối với các vật liệu làm từ gỗ nhưng cũng hoạt động tốt đối với sản phẩm kim loại. Cưa sử dụng một công cụ có răng để cắt xuyên qua vật liệu.
Ưu điểm:
- Tiết kiệm chi phí.
Nhược điểm:
- Sinh nhiệt cao.
- Dụng cụ bị mài mòn nhanh hơn.
- Không hoạt động tốt đối với kim loại cứng.
- Giới hạn ở các đường cắt thẳng.
Ứng dụng:
Phương pháp cưa được ứng dụng rộng rãi như: gia công kim loại tấm cho các dự án nhỏ hoặc cắt ống,…
3. Các phương pháp cắt gọt kim loại hiện đại.
3.1. Phương pháp điện hóa.
Phương pháp điện hoá sẽ ít bị ăn mòn dụng cụ khi gia công các chi tiết phức tạp khi chạy dao. Phần lớn các vật liệu khó sử dụng hình thức gia công truyền thống sẽ sử dụng phương pháp này. Phương pháp gia công cắt gọt kim loại này bao gồm: Gia công điện hoá, mài xung điện hoá, khoang bằng dòng chất điện phân, điện phân ống hình, khoan bằng mao dẫn,…
Ưu điểm:
- Hoạt động tốt với kim loại có độ cứng cao.
- Không tạo ra các vùng ảnh hưởng nhiệt.
- Tốc độ nhanh.
Nhược điểm:
- Quá trình cắt kim loại tốn kém.
- Xác suất ăn mòn kim loại.
- Chỉ thích hợp cho vật liệu dẫn điện.
Ứng dụng:
Phương pháp điện hóa được ứng dụng để: Cắt vật liệu cứng, các bộ phận quy mô nhỏ, hay làm việc trên các hình dạng phức tạp, không phẳng,…
3.2. Phương pháp hóa học.
Gia công điện hóa kết hợp việc sử dụng điện với các phản ứng hóa học để loại bỏ vật liệu phôi. Gia công này là phương pháp gia công đặc trưng để gia công những bề mặt có hình dáng nhất định bằng phương pháp ăn mòn điện hóa. Bản chất của phương pháp gia công này là không có sự tác động cơ khí của dụng cụ tới bề mặt gia công. Trong đó, tiêu biểu là phương pháp gia công quang hóa và phay hóa.
Ưu điểm:
- Chi phí đầu tư ban đầu thấp.
- Hoạt động tốt với kim loại có độ cứng cao.
- Không có hiệu ứng nhiệt.Nó không tạo ra vùng ảnh hưởng nhiệt.
- Tốc độ nhanh.
Nhược điểm:
- Các chi tiết sẽ không bị biến dạng hay phá huỷ trong quá trình gia công.
- Kim loại bị ăn mòn cao.
- Chỉ thích hợp cho vật liệu dẫn điện.
Ứng dụng:
Khi dùng phương pháp hoá chỉ được sử dụng để gia công các vật liệu giá rẻ như: Lò xo, lá mô tơ điện, mặt ống hình vô tuyến….
3.3. Phương pháp nhiệt điện.
Phương pháp cắt bằng tia nước.
Cắt tia nước là một trong những kỹ thuật cắt kim loại tốt nhất hiện có. Kỹ thuật cắt bằng tia nước sử dụng lực của nước có áp suất cao để ăn mòn các hạt kim loại. Đây là quy trình cắt nguội không yêu cầu tiếp xúc vật lý của đầu cắt bằng tia nước với phôi. Cắt bằng tia nước có thể tạo ra các vết cắt tuyến tính, phi tuyến tính và bên trong phôi. Là một công cụ có khả năng cắt kim loại hay bất kỳ vật liệu khác bằng cách sử dụng một tia nước có áp suất rất cao và với tốc độ lớn bằng một hỗn hợp của nước với hạt mài (loại vật liệu dùng để mài mòn như các hạt đá mài).
Ưu điểm:
- Độ chính xác cao.
- Không có hiệu ứng nhiệt.
- Lãng phí vật liệu tối thiểu.
- Tốc độ nhanh.
- An toàn cao.
- Cắt tia nước có thể cắt vật liệu dày.
- Làm việc cho tất cả các kim loại và phi kim loại.
Nhược điểm:
- Đòi hỏi người vận hành có tay nghề cao.
- Chi phí thiết bị đắt đỏ.
- Không thể cắt được các kim loại có độ cứng cao như thép gia cường.
- Tốc độ cắt thấp hơn so với các phương pháp cắt khác.
- Thành phẩm cắt bởi tia nước có thể có biến dạng do áp lực cao của nước cắt.
Ứng dụng:
Những ngành ứng dụng công nghệ kim loại cắt hơi nước gồm có: Thiết bị phẫu thuật, chế biến nguyên liệu, xưởng gia công kim loại, lĩnh vực ô tô, thiết bị quốc phòng, ngành công nghiệp hàng không vũ trụ,…
Phương pháp cắt bằng laser.
Phương pháp cắt laser sử dụng tia sáng tần số cao để làm nóng chảy phôi. Cắt laser là một trong những phương pháp gia công cắt gọt kim loại chính xác nhất do tính tập hợp của chùm tia laser. Quá trình cắt laser không giới hạn ở các vết cắt tuyến tính. Tuy nhiên, cắt laser không thể tạo ra các vết cắt đa trục. Phương pháp cắt bằng laser thường được sử dụng để cắt các tấm kim loại mỏng và chính xác. Quá trình này áp dụng một chùm ánh sáng cực mạnh để nung nóng kim loại qua điểm nhất định, sau đó cắt xuyên qua kim loại. Gồm: Nguồn laser sợi quang nguồn laser CO2.
Ưu điểm:
- Cắt laser hoạt động trên mọi chất liệu.
- Độ chính xác cao.
- Cắt laser có thể cắt các hình dạng phức tạp.
Nhược điểm:
- Cần tốn nhiều chi phí ban đầu.
- Có thể làm ảnh hưởng đến vật liệu xung quanh vết cắt.
- Tốc độ chậm hơn so với phương pháp cắt plasma.
- Có thể gây ra rủi ro nổ khi cắt kim loại có chứa hóa chất dễ cháy.
- Cắt laser có những hạn chế nghiêm trọng về độ dày vật liệu
- Tạo ra cặn do quá trình oxy hóa kim loại nóng chảy.
Ứng dụng:
Ứng dụng của gia công cắt laser rất đa dạng, được sử dụng trong sản xuất nhiều sản phẩm như: Thiết bị điện tử, đồ gỗ nội thất, chi tiết ô tô, máy bay, tàu thủy, dụng cụ y tế, quảng cáo, vật liệu xây dựng và nhiều sản phẩm khác,…
Phương pháp cắt bằng plasma.
Cắt plasma sử dụng dòng khí bị ion hóa để làm nóng chảy kim loại để cắt. Khi kim loại tan chảy, một luồng không khí áp suất cao sẽ thổi bay vật liệu nóng chảy. Tia ion hóa có chiều rộng rất hẹp, dẫn đến vết cắt có độ chính xác cao. Một điều quan trọng cần lưu ý là phương pháp này chỉ hoạt động trên các vật liệu dẫn điện.
Ưu điểm:
- Cắt plasma tốt cho các vật liệu như thép không gỉ.
- Chi phí tiêu hao thấp.
- Độ chính xác cao.
Nhược điểm:
- Có mùi khó chịu và khói độc hại được sinh ra trong quá trình cắt.
- Độ bền của dao cắt plasma thấp hơn so với các công nghệ khác.
- Thành phẩm cắt có thể có các rễ còn lại hoặc các lỗ được tạo ra trong quá trình cắt.
- Sự hình thành các vùng ảnh hưởng nhiệt.
- Nó không hoạt động đối với vật liệu dày hơn.
Ứng dụng:
Phương pháp cắt bằng plasma ứng dụng trong: Chế tạo kim loại, bãi cứu hộ, dự án xây dựng, ngành kiến trúc,…
Phương pháp cắt dây EDM (Electric Discharge Machining).
Gia công phóng điện hoạt động bằng cách làm nóng chảy kim loại thông qua hồ quang điện. Một điện cực được đưa đến gần phôi mà không tiếp xúc vật lý. Phôi được biến thành một điện cực khác. Trên ứng dụng hiệu điện thế, có sự phóng điện giữa hai điện cực. Những phóng điện này làm tăng nhiệt độ và làm tan chảy vật liệu. Là phương pháp cắt và tách vật liệu kim loại bằng việc đưa một sợi dây mỏng qua vật liệu cần cắt và sử dụng điện xung để cắt các chi tiết.
Ưu điểm:
- Khả năng tạo vết cắt phi tuyến tính.
- Độ chính xác cao.
- Làm việc với vật liệu cứng.
Nhược điểm:
- Tiêu thụ điện năng cực cao.
- Tốc độ cắt chậm.
- Chỉ hoạt động đối với vật liệu dẫn điện.
- Hình thành vùng ảnh hưởng nhiệt.
Ứng dụng:
Ứng dụng của phương pháp cắt dây EDM rất phổ biến trong: Sản xuất các linh kiện chất lượng cao, đặc biệt là trong sản xuất các linh kiện quang học, điện tử, chế tạo đồng hồ và các sản phẩm yêu cầu độ chính xác cao,…
4. Tìm hiểu về dao cắt gọt kim loại.
4.1. Vật liệu làm dao cắt gọt kim loại là gì?
Để làm dụng cụ cắt gọt, người ta có thể dùng các loại dụng cụ khác nhau tùy thuộc vào tính cơ lý của vật liệu cần gia công và điều kiện sản xuất cụ thể. Thông thường vật liệu làm dao cắt gọt kim loại là:
- Thép Cacbon dụng cụ.
- Thép hợp kim dụng cụ.
- Thép Gió HSS (HSS – High Speed Steel).
- Hợp kim cứng WC và TiC.
- Kim cương nhân tạo: Phương pháp cao áp cao nhiệt HPHT (High pressure, High temperature) và phương pháp bốc hơi lắng tụ hóa học CVD (Chemical Vapor Deposition).
4.2. Những yêu cầu đối với vật liệu làm dao cắt gọt kim loại.
- Độ cứng.
- Độ bền cơ học.
- Tính chịu nóng.
- Tính chịu mài mòn.
- Tính công nghệ.
Tổng kết.
Với nhu cầu cắt kim loại ngày càng cao, các công nghệ cắt mới ngày càng ra đời. Đáp ứng tốt nhu cầu và tối ưu hóa chi phí hơn. Việc lựa chọn công nghệ cắt kim loại ảnh hưởng lớn đến nhiều doanh nghiệp sản xuất, chính vì thế cần tìm hiểu rõ “Công nghệ cắt gọt kim loại là gì? Các phương pháp gia công cắt gọt kim loại?” để có cái nhìn tổng quan và lựa chọn phương pháp cắt gọt kim loại phù hợp. Ngoài ra, doanh nghiệp có thể tham gia các Triển lãm Quốc tế hàng đầu về ngành cơ khí sản xuất như Triển lãm Quốc tế METALEX Việt Nam 2023, do công ty RX Tradex Vietnam tổ chức. Đến với triển lãm, doanh nghiệp có cơ hội nắm bắt các công nghệ mới nhất ứng dụng vào quy trình cắt gọt kim loại, nâng cao độ chính xác và tối ưu năng suất. Bên cạnh đó, trong năm 2023 RX Tradex còn tổ chức các triển lãm quốc tế hàng đầu như: Vietnam Manufacturing Expo, NEPCON Vietnam và Waste and Recycling Vietnam được tổ chức vào năm 2024, để kết nối nhiều doanh nghiệp và giao lưu học hỏi kinh nghiệm hiệu quả.
Xem thêm:
