Tổng hợp các phương pháp gia công kim loại truyền thống và hiện đại

Hiện nay, với sự tiến bộ của nền tảng khoa học, kỹ thuật hiện đại, các phương pháp gia công kim loại đã và đang liên tục được cải tiến cũng như đổi mới, nhằm đáp ứng nhu cầu sản xuất có độ chính xác cao và hiệu suất tối ưu. Tuy nhiên, bên cạnh những công nghệ gia công kim loại hiện đại, các phương pháp truyền thống vẫn chiếm một vị trí vô cùng quan trọng trong hoạt động vận hành của doanh nghiệp Việt. Đặc biệt là trong bối cảnh nước ta chưa có quá nhiều đơn vị đủ khả năng đầu tư cho hệ thống, máy móc thiết bị gia công kim loại, dụng cụ cắt gọt kim loại tiên tiến. Và trong bài viết dưới đây, hãy cùng RX Tradex tổng hợp các phương pháp gia công kim loại truyền thống và hiện đại, để doanh nghiệp có cái nhìn tổng quan, nhằm thực hiện tối ưu hóa quy trình sản xuất và gia tăng lợi thế cạnh tranh trong thời đại công nghiệp hóa hiện nay.

1. Những phương pháp gia công kim loại truyền thống và hiện đại.

1.1. Những phương pháp gia công kim loại truyền thống.

Phương pháp gia công kim loại truyền thống làm biến dạng vật liệu bằng lưỡi dao có độ cứng cao hơn, tuy đơn giản nhưng lại tốn rất nhiều thời gian và độ chính xác lại không cao. Dưới đây là một số phương pháp gia công kim loại truyền thống phổ biến hiện nay:

Phương pháp tiện kim loại.

Đây là phương pháp cắt gọt kim loại bằng phôi nhờ chuyển động của phôi và dụng cụ tiện. Phương pháp gia công kim loại này cho phép sản xuất các chi tiết kim loại phức tạp và chính xác hoặc được sử dụng để thực hiện các vết cắt bên ngoài trên sản phẩm kim loại.

Các phương pháp gia công tiện:

• Phương pháp gia công tiện tinh.
• Phương pháp gia công tiện thô.
• Phương pháp gia công tiện trụ mặt trong và mặt ngoài.
• Phương pháp gia công tiện ren ngoài và ren trong.
• Phương pháp gia công tiện lỗ.
• Phương pháp gia công tiện cắt đứt.
• Phương pháp gia công tiện khỏa mặt đầu.

Phương pháp phay kim loại.

Phay là quá trình loại bỏ vật liệu khỏi phôi cố định bằng cách sử dụng các dụng cụ và thiết bị cắt quay. Chúng có thể sử dụng nhiều loại công cụ khác nhau để đạt được kết quả mong muốn. Phương pháp gia công kim loại này thường được sử dụng để gia công các mặt phẳng và bề mặt cong có cấu trúc phức tạp. Là loại hình gia công bằng cách sử dụng dao cắt với chuyển động vuông góc với trục của máy.

Các phương pháp gia công phay:

• Phương pháp phay thuận: Phương pháp phay trong đó hướng quay của dao phay trùng với hướng chuyển động tịnh tiến của bàn máy. phương pháp này thường được sử dụng để phay tinh vì nó cải thiện độ hoàn thiện bề mặt của chi tiết.
• Phương pháp phay nghịch: Phương pháp phay trong đó hướng quay của dao phay ngược với hướng chuyển động tịnh tiến của bàn máy. Phương pháp này thường được sử dụng để phay thô, giúp loại bỏ lớp bề mặt cứng của phôi dễ dàng hơn.

Phương pháp mài cà, xử lý bề mặt kim loại.

Mài cà, xử lý bề mặt và hoàn thiện sản phẩm bao gồm tất cả các phương pháp có thể thay đổi tính chất bề mặt của phôi kim loại. Các phương pháp gia công kim loại này sẽ góp phần tạo nên sự đa dạng và thẩm mỹ cho sản phẩm, từ đó giúp thành phẩm đạt được giá trị sử dụng cao hơn.

Các phương pháp xử lý bề mặt kim loại tấm phổ biến như:

• Loại bỏ bề mặt (phương pháp đánh bóng).
• Gia công lớp phủ bề mặt, cụ thể là: Sơn, sơn tĩnh điện, phủ niken, phủ crom, mạ kẽm, Anode nhôm, nhuộm đen…
• Xử lý bề mặt cơ học như: Bắn peening, mài phẳng, vát C.
• Xử lý bề mặt hóa học gồm tẩy rửa và làm sạch.

Phương pháp đột lỗ, khoan kim loại.

Đây là phương pháp gia công kim loại bằng áp suất, trong đó máy dập sử dụng áp suất cực lớn để đục các lỗ có đường kính khác nhau trên bề mặt kim loại. Máy đục lỗ sử dụng hệ thống điều khiển tự động và có thể đục kim loại dày và dài. Đây là một phương pháp sử dụng chày và khuôn để biến tấm kim loại phẳng thành một hình dạng hoặc hoa văn cụ thể. Chất lượng của sản phẩm sẽ được quyết định bởi khuôn dập.

Các phương pháp gia công đột, dập:

Theo nhiệt độ:

• Phương pháp dập nóng: Là phương pháp gia công kim loại bằng áp lực ở trạng thái nóng mà phôi biến dạng khống chế bởi lòng khuôn.
• Phương pháp dập nguội: Là một trong các phương pháp thuộc nhóm gia công áp lực, đây là phương pháp biến dạng dẻo kim loại trong khuôn.

Theo độ phức tạp:

• Khuôn dập đơn giản: Khuôn dập thực hiện một thao tác duy nhất cho một lần dập.
• Khuôn tổ hợp: Nhiều chi tiết được ép đồng thời bằng máy.
• Khuôn đột dập liên tục: Là khuôn có thể thực hiện hai hoặc nhiều thao tác tạo hình kim loại trên một lần ép.

Phương pháp cưa kim loại.

Cưa phổ biến hơn đối với các vật liệu làm từ gỗ nhưng cũng hoạt động tốt đối với sản phẩm kim loại. Cắt kim loại bằng cưa là một dạng gia công thô, dùng lực tác động làm cho lưỡi cưa chuyển động qua lại để cắt vật liệu. Cắt kim loại bằng cưa tay nhằm tách kim loại thành từng phần, cắt bỏ phần thừa hoặc cắt rãnh,…

Các phương pháp gia công cưa kim loại:

• Cưa kim loại bằng máy cưa vòng.
• Cưa kim loại bằng máy cưa đứng.
• Cưa kim loại bằng máy cưa đĩa.

Phương pháp chấn/uốn gấp kim loại.

Dập là phương pháp gia công kim loại bề mặt kim loại thành các hình dạng góc cạnh. Gấp là quá trình làm biến dạng các góc của kính hoặc uốn cong các cạnh một cách tùy ý. Mục tiêu là làm cho bề mặt kim loại gập một góc 90 độ.

Các phương pháp gia công chấn/ uốn gấp:

• Uốn chữ V: Là phương pháp uốn phổ biến nhất hiện nay, được chia thành 3 nhóm uốn: Uốn ép đáy chữ V, uốn 1 phần và uốn Coining,…
• Uốn cong: Về bản chất là phương pháp uốn hình chữ V lặp đi lặp lại. Phương pháp này được sử dụng để gấp các sản phẩm nón,…
• Uốn cạnh: Là một cách khác để chấn, gập inox các cạnh thành hình chữ L.

Phương pháp hàn kim loại.

Hàn kim loại là quá trình ghép các chi tiết với nhau bằng các mối hàn vĩnh cửu để tạo thành sản phẩm hoàn chỉnh sau các công đoạn gia công kim loại tấm như: Cắt, uốn hoặc dập. Phương pháp gia công kim loại này sử dụng nhiệt và áp suất lên mối nối để tạo thành một liên kết chắc chắn giữa các tấm kim loại.

Các phương pháp gia công hàn:

• Phương pháp hàn Mig – Mag/ hàn kim loại khí hàn (GMAW): Là phương pháp hàn sử dụng nhiệt sinh ra do hồ quang cháy giữa các dây hàn đặc, được cấp liên tục vào nhóm dây hàn với tốc độ không đổi. Kim loại nóng chảy sau đó tạo thành vùng hàn, được bảo vệ bởi dòng khí trơ Mig hoặc dòng khí tích cực Mag.
• Phương pháp hàn Tig/ hàn Vonfram khí (GTAW): Là một quá trình hàn hồ quang trong đó nguồn nhiệt là hồ quang điện được tạo ra giữa điện cực vonfram không hội tụ và chi tiết gia công để tạo thành mối hàn.
• Phương pháp hàn que hay hàn hồ quang: Là quá trình hàn nóng chảy nhờ vào việc sử dòng điện từ khe hở giữa kim loại và que hàn.

Xem thêm: Phương pháp gia công hàn cắt kim loại

Phương pháp đúc kim loại.

Phương pháp gia công kim loại đúc dùng chế tạo sản phẩm bằng cách nung nóng kim loại đến trạng thái chảy lỏng sau đó rót vào lòng khuôn. Sau khi đông đặc trong khuôn, kết quả thu được chi tiết có hình dạng giống với lòng khuôn.

Các phương pháp gia công đúc:

• Đúc trong khuôn cát: Là phương pháp đúc có từ rất lâu đời và vẫn còn phổ biến đến hiện nay. Khuôn chỉ sử dụng 1 lần và được làm bằng hỗn hợp cát silic, chất kết dính, chất phụ, chất sơn khuôn.
• Đúc trong trọng lực (đúc trong khuôn kim loại): Là phương pháp đúc tương tự đúc trong khuôn cát. Vật liệu làm khuôn thường là kim loại.
• Đúc ly tâm: Quá trình điền đầy kim loại lỏng vào lòng khuôn đang quay. Nhờ lực ly tâm kim loại sẽ bám đồng đều vào thành và đông đặc tại đó. Chủ yếu đúc các chi tiết tròn xoay và rỗng ruột.
• Đúc áp lực thấp: Tương tự đúc áp lực cao, dòng kim loại lỏng được đưa vào trong lòng khuôn dưới tác động của lực ép, nhưng với lực nhỏ hơn thông qua khí nén được thổi vào nồi nấu kín làm áp suất trong nồi tang, đẩy dòng chất lỏng vào khuôn. Hoặc thông qua hút chân không lòng khuôn giúp hút kim loại lỏng vào khuôn.

Ngoài ra, gia công kim loại còn có những phương pháp khác như: Doa, taro, khoét, chuốt, bào, phay lăn răng, xọc răng,… góp phần hỗ trợ các quá trình chế tạo, gia công kim loại được diễn ra dễ dàng hơn.

1.2. Những phương pháp gia công kim loại hiện đại.

Phương thức gia công kim loại sử dụng công nghệ CNC (Computerized Numerical Control).

Phương pháp gia công kim loại CNC là việc ứng dụng máy tính và các phần mềm hỗ trợ vào việc điều khiển thiết bị cơ khí. Qua đó, công nghệ này giúp gia tăng độ chính xác và rút ngắn thời gian chế tác, gia công sản phẩm. Có thể nói, với sự ra đời của các loại máy cắt CNC hiện đại, ngành gia công kim loại đã khắc phục hoàn toàn những nhược điểm từ máy cơ truyền thống. Từ đó, doanh nghiệp có thể thực hiện được nhiều công việc phức tạp hơn bao gồm: Tiện, phay, mài, gọt,… mà vẫn đảm bảo độ chính xác cao.

Các phương pháp gia công CNC:

• Phay CNC.
• Tiện CNC.
• Khoan CNC.
• Mài CNC.
• Gia công tia nước CNC.
• Cắt CNC laser.
• Cắt Plasma CNC.
• Phóng điện CNC – EDM.
• Định tuyến CNC.
• …

Phương pháp gia công kim loại bằng tia nước.

Đây là một trong những kỹ thuật cắt kim loại tốt nhất hiện có. Kỹ thuật cắt, khoan hoặc làm sạch bề mặt sử dụng lực của nước có áp suất cao để ăn mòn các hạt kim loại. Phương pháp này là quy trình cắt nguội không yêu cầu tiếp xúc vật lý của đầu cắt, khoan bằng tia nước với phôi.

Các phương pháp gia công kim loại bằng tia nước:

• Cắt bằng tia nước.
• Khoan bằng tia nước.
• Làm sạch bề mặt sản phẩm bằng tia nước.
• …

Phương pháp gia công kim loại laser.

Laser sử dụng tia sáng tần số cao để làm nóng chảy phôi, dùng để khoan, hàn, cắt kim loại. Đây là một trong những phương pháp chính xác nhất do tính tập hợp của chùm tia laser. Phương pháp 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. Có 2 công nghệ cắt laser được sử dụng phổ biến nhất là cắt laser CO2 và cắt laser fiber. 

Các phương pháp gia công kim loại laser:

• Cắt laser.
• Hàn laser
• Khoan laser.
• …

Xem thêm: Ứng dụng của Laser trong công nghiệp sản xuất

Phương pháp gia công kim loại plasma.

Plasma sử dụng dòng khí bị ion hóa để làm nóng chảy kim loại cắt, hàn. 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.

Các phương pháp gia công kim loại plasma:

• Cắt kim loại plasma.
• Hàn kim loại plasma.
• …

Phương pháp dây EDM.

Phương pháp dây EDM (Electric Discharge Machining) còn gọi là gia công phóng điện, chúng 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 hàn vật liệu kim loại bằng việc đưa một sợi dây mỏng qua vật liệu và sử dụng điện xung để cắt, hàn các chi tiết.

Các phương pháp gia công kim loại EDM:

• Gia công xung định hình EDM (Die Sinking EDM hay Ram-EDM).
• Gia công vi EDM (Micro EDM).
• Gia công EDM bằng dây cắt (Wire-cut EDM hoặc Wire EDM).
• Khoan EDM (EDM drilling).

Phương thức gia công kim loại áp dụng công nghệ oxy gas.

Công nghệ hàn cắt Oxy Gas là phương pháp gia công kim loại dựa trên các phản ứng hóa học của oxy với oxit sắt ở nhiệt độ cao. Trong đó, mức nhiệt độ cao này được duy trì bằng ngọn lửa từ quá trình đốt cháy gas và oxy.

Các phương pháp gia công kim loại oxy gas:

• Cắt kim loại oxy gas.
• Hàn kim loại oxy gas.
• …

Phương pháp gia công siêu âm.

Đây là phương pháp gia công kim loại bằng việc truyền dao động vào chi tiết, vật liệu cần gia công. Cụ thể, tần số dưới dạng sóng siêu âm sẽ được truyền trực tiếp đến vật liệu kim loại, từ đó tạo ra các va đập và hình thành vết cắt.

Các phương pháp gia công kim loại bằng sóng siêu âm:

• Khoan bằng siêu âm.
• Khoét bằng siêu âm.
• Doa bằng siêu âm.
• Mài bằng siêu âm.
• …

2. Ưu điểm của các phương pháp gia công kim loại hiện đại so với truyền thống.

Các phương pháp gia công kim loại hiện đại có nhiều ưu điểm nổi trội so với các phương pháp truyền thống:

• Chất lượng và tính chất gia công không phụ thuộc vào tính chất cơ lý của vật liệu mà phụ thuộc vào các thông số về nhiệt.
• Gia công kim loại hiện đại chế tạo được các sản phẩm có kích thước nhỏ, phức tạp với độ chính xác cao.
• Không cần dụng cụ có độ cứng cao hơn so với vật liệu gia công.
• Công nghệ vận hành gia công đơn giản, dễ tự động hóa.
• Tiết kiệm nguyên liệu, nâng cao hệ số sử dụng vật liệu.

3. Tổng kết.

Tùy theo nhu cầu sử dụng và yêu cầu mà doanh nghiệp sẽ sử dụng phương pháp gia công kim loại khác nhau để áp dụng vào quy trình sản xuất. RX Tradex mong rằng bài viết tổng hợp các phương pháp gia công kim loại truyền thống và hiện đại sẽ giúp quý doanh nhân, kỹ sư so sánh và lựa chọn phương pháp phù hợp, giúp công ty cân đối nguồn lực cũng như tiết kiệm chi phí vận hành. Ngoài việc tìm hiểu qua bài viết trên, doanh nghiệp còn có thể tham gia các Triển lãm Quốc tế hàng đầu chuyên ngành như Triển lãm METALEX Việt Nam 2023 để tham quan, tìm hiểu và trực tiếp trải nghiệm các sản phẩm máy công cụ và máy CNC hiện đại, tiên tiến nhất. Hơn nữa, năm 2023 RX Tradex còn tổ chức nhiều sự kiện khác như: Vietnam Manufacturing Expo, Waste and Recycling Vietnam và NEPCON Vietnam cùng góp phần giúp doanh nghiệp cập nhật những công nghệ hàng đầu.