Tài liệu Quá trình đùn ép nhôm pdf

quá trình đùn ép nhôm.
Nguyên tắc cơ bản của đùn ép nhôm hon ton đơn giản: một thỏi hình trụ đã
qua xử lý gia nhiệt trớc đợc đặt trong máy đùn ép thuỷ lực v đợc ép ở áp suất
cao qua một khuôn ép bằng thép để m khi thỏi đùn ra khỏi máy ép sẽ có hình
dạng theo ý muốn. Bản vẽ biểu đồ của một chu trình sản xuất đợc chỉ ra ở hình 1.:
trọng tâm của chu trình l khuôn . Kiểu khuôn đơn giản nhất l loại khuôn thép
đợc qua xử lý nóng, có một lỗ, đợc gia công cơ khí đặc biệt, có hình dạng theo
thiết kế. Cùng với các phụ kiện khác, khuôn đợc giữ trong một trợt khuôn - một
bộ phận của máy ép. Gắn chặt với trợt khuôn l một container (buồng ép). Trong
buồng ép l một Billet đợc chèn vo sau khi nó đã đợc nung nóng ở nhiệt độ
khoảng 500
0
C. Buồng ép cũng đợc gia nhiệt bằng một dụng cụ chống điện tốt,
nhằm đảm bảo Billet luôn đợc giữ ở nhiệt độ đồng nhất. Ram (pittông) sẽ tạo áp
lực lên Billet v đầu của Ram (dummy block: chy ép) phải đợc thay định kỳ, bởi
vì chức năng của nó l hấp thụ mi mòn do sự tiếp xúc với kim loại nóng gây ra. áp
lực đợc thực hiện bởi Main piston (pitông chính) vận hnh bằng dầu thuỷ lực.
Dầu thủy lực sinh ra dới áp lực của bơm dầu. áp lực ny sẽ lm thanh nhôm đợc
ép qua lỗ trong khuôn, tạo thnh thanh có hình dạng giống với hình của lỗ trong
khuôn.
Chu trình phải dừng trớc khi mũi Ram chạm khuôn. Container quay trở lại xilanh
nhả khuôn còn giữ phần còn lại của Billet; Ram cũng sẽ lùi lại v mẩu Billet sẽ bị
tách ra khỏi khuôn bởi một lỡi cắt từ trên. Công suất lớn nhất m pitông chính
thực hiện đợc gọi l công suất ép. Công suất ép đợc đo bằng tấn. Các máy ép
công nghiệp có công suất từ 500 đến 20.000 tấn, nhng hầu hết nằm trong khoảng
1.200 - 3.500 tấn.
I. Các kiểu máy ép
Về ứng dụng thực tế, các kiểu cơ bản của máy đùn ép đợc chỉ ra ở hình 2.
A. Máy đùn ép trực tiếp loại đơn giản (bản vẽ A, hình 2)
Đây l kỹ thuật cơ bản.
B. Máy đùn ép trực tiếp có lõi rỗng (bản vẽ B, hình 2)

Kiểu ny đợc sử dụng để đùn ép các thanh rỗng vì nó không thể sử dụng các
khuôn truyền thống.
Các bớc cơ bản của máy ép ny đợc thực hiện nh sau:
Pitông v thiết bị rỗng cùng tiến lên cho đến khi Ram chạm đến Billet
Lõi rỗng trung tâm tiến trong khi Ram dừng lại, tạo đờng qua Billet v xuyên
qua nó (nhng thờng thì Billet đợc khoan trớc) v dừng lại khi đầu của nó
đã vo lỗ khuôn.
Lúc ny thiết bị rỗng dừng trong khi Ram tiến v Billet đợc đùn qua khoảng
hình khuyên giữa khuôn v lõi rỗng.
C. Máy đùn ép gián tiếp hoặc máy ép ngợc (bản vẽ C, hình 2)
Trong quá trình đùn ép gián tiếp, lực máy ép tạo ra một áp lực rất cao trong buồng
ép. lực ép ny lm bề mặt của billet dính chặt vo thnh buồng ép. Khi Billet tiến
vo buồng ép, các tầng bên trong buống ép di chuyển dễ dng hơn các tầng gần bè
mặt. Điều ny do phản ứng ma sát đáng kể tạo ra.Các phản ứng ny có thể hấp thụ
hơn 20% lực ép khi vận hnh trên các hợp kim cứng. Điều ny lm hạn chế khả
năng đùn ép, đặc biệt với các thanh mỏng.

1
Đối với loại máy ép ngợc, buồng ép đợc lm để di chuyển cùng tốc độ v
cùng hớng với Ram , để m không có sự di chuyển tơng ứng giữa Billet v
buồng ép , không có các phản ứng ma sát v ton bộ lực ép sẽ đợc tận dụng để
đùn ép Billet. Vì có cùng lực ép, do đó, có thể đạt đợc tốc độ ép cao hơn: ví dụ
đối với các máy ép có vách mỏng hơn. Một thuận lợi khác đối với loại máy ép
nghịch ny l với hệ thống ny thì có thể tránh đợc điểm lm việc cứng v hạn
chế đợc hiện tợng tạo ra thớ kết tinh ở phía cuối khi sử dụng hợp kim cứng, giảm
số các thanh bị khuyết tật.
Tuy nhiên, cùng với các thuận lợi trên thì kiểu máy ép ny cũng có những bất
lợi đáng kể. Một trong những bất lợi chính l, đối với loại máy ép trực tiếp, vỏ của
Billet có chứa nhiều oxit v chất kết tủa còn nằm ở trên vách buồng ép v đợc
Ram thu lại sẽ đợc chuyển đến khu thải. Quá trình ny lại không xảy ra với máy

ép nghịch nơi m vỏ Billet hình thnh trực tiếp trên bề mặt của thanh ép, gồm cả
các khuyết tật bề mặt. Một hạn chế quan trọng khác của máy ép nghịch l các sản
phẩm đợc đùn ép phải đi qua bên trong trục giữ khuôn v điều ny lm hạn chế
các thanh đạt đợc.
II. Hợp kim đúc
Có hng trăm loại nhôm hợp kim đúc. Tuy nhiên, đa số thanh đùn ép liên quan đến
một số thnh phần dới đây (Bảng 1 v 2).

Tạp chất
Nhóm
kí
hiệu
Si Fe Cu Mn Mg Cr Ni Zn Ga V
thnh
phần
khác
Ti
Mỗi
TP
Tổng
Nhôm
1050A 0.25 0.40 0.05 0.05 0.05 - - 0.05 - 0.05 - 0.03 0.03 - 99.50
1000
1350 0.10 0.40 0.05 0.01 - 0.01 - 0.05 0.03
0.05B
0.02V+
Ti


Tạp chất

Nhóm
kí
hiệu
Si Fe Cu Mn Mg Cr Ni Zn Ga V
thnh
phần
khác
Ti
Mỗi
TP
Tổng
2014
0.05
-1.2
0.7
3.9-
5.0
0.04
-1.2
0.2-
0.8
0.10 - 0.25 - - - 0.15 0.05
0.15
2000
2017A
0.2-
0.8
0.7
3.5-
4.5

0.04
-1
0.10
0.4-
1.0
- 0.25 - -
0.25Zr+
Ti
- 0.05
0.15
3003 0.6 0.7
0.05
-0.2
1-
1.5
- - - 0.1 - - - - 0.05
0.15
5052 0.25 0.4 0.1 0.1
2.2-
2.8
0.15-
0.35
- 0.1 - - - 0.2 0.05
0.15
5154 0.25 0.4 0.1 0.1
3.1-
3.9
0.15-
0.35
- 0.2 - - - 0.2 0.05

0.15
5454 0.25 0.4 0.1
0.5-
1
2.4-
3
0.05-
0.2
- 0.25 - - - 0.15 0.05
0.15
3000




2









Hợp kim Al-MgSi: Các hợp kim có seri Al- Mg-Si chứng minh các đặc tính kinh tế
v kĩ thuật nhất đối với loại kiểu ứng dụng ny, cho thấy khả năng lm việc v tốc
độ ép cao, sự đơn giản của xử lý nhiệt, tính dẫn điện tốt, các đặc tính cơ khí hon
hảo, khả năng da ra các thnh phẩm có bề mặt tốt, độ chịu mi mòn cao v tính
dễ hn.

Ước tính rằng vi triệu tấn hợp kim loại ny đợc đùn ép hng năm, đôi khi có
hình dáng phức tạp, đợc sử dụng cho cửa v khung cửa, trang trí xe hơi, cấu trúc
nh cao tầng, thanh dẫn điện, máy trao đổi nhiệt, v.v
Những hợp kim nhôm đại diện nhất v nổi tiếng nhất trong seri ny, bao gồm một
số thnh phần tiêu chuẩn hoá ở một số quốc gia đợc chi tiết ở hình dới.
6060 v 6063: nổi tiếng dới cái tên Al-Mg-Si 0.5. Những hợp kim ny l
những vật liệu có khả năng đùn ép tốt nhất v chúng đợc đùn ép ở tốc độ rất
cao (hình 3).
Chúng chịu mòn trong điều kiện mạnh v có thể dùng cho việc đánh bóng bề
mặt, anod v sơn.
Có những thnh phẩm dùng cho trang trí, ví dụ nh trang trí ô tô, hay sử dụng
loại 6463 hoặc 6763. Các loại ny có nhôm nguyên chất đạt treen 99.8% v
hm lợng Fe cực thấp.
Al-Mg-Si 0.7 (6005): Hợp kim ny , với các biến thể 6005 A, 6105 v.v l một
trong những công thức phổ biến nhất trong số các hợp kim Al-Mg-Si có độ
mạnh cơ khí trung bình. Mức độ cao hơn của hợp kim khi đợc so sánh với
6060 cho thấy có sự gia tăng cờng độ cơ khí m cho phép nó đợc sử dụng
cho các mục đích xây dựng v bán xây dựng. Việc thuận lợi khi lm việc với
hợp kim ny l một nền tảng tốt đối với sự phát triển rộng rãi hơn các ứng dụng.
Al-Mg-Si-Cu (6061) v Al-Mg-Si-Mn (6082): Các hợp kim ny có các đặc tính
cơ khí rất tốt trong số các hợp kim đang đợc sử dụng rộng rãi dãy 6000, v đặc
biệt l 6082.
6061 đa ra đặc tính bền, dai rất tốt. Đây l một nhân tố có tính quan trọng trong
việc quyết định chính xác đúng đắn những hợp kim cho các mục đích xây dựng.
Hợp kim ny cũng đợc a chuộng bởi vì tính nhạy đối với khả năng tôi trong các
hoạt động hn, cho thấy đặc tính cơ khí cực tốt trong vùng hn chỉ thông qua bằng
hoá gi m không cần giải pháp xử lý nhiệt. Không có sự khác biệt trong khả năng
chịu mòn v trong đặc tính sản phẩm giữa hai hợp kim 6061 v 6068. Tóm lại, Cả
hai loại hợp kim ny đều phù hợp cho luyện kim.
Các hợp kim dãy 7000 Al-Zn-Mg với cờng độ trung bình. Trong vòng 30 năm

qua đã có sự quan tâm đáng kể đến bộ ba hợp kim Al-Zn-Mg (7020, 7005, 7003 v
các loại tơng tự) m có ứng dụng đặc biệt trong thanh cuốn đờng ray v các kết

3
cấu hn nói chung. Các hợp kim đợc xử lý nhiệt ny cho thấy khả năng tự tôi cực
tốt v khả năng phục hồi các đặc tính cơ khí trong vùng luyện kim bị thay đổi do
hn m không cần xử lý nhiệt ton bộ.
Các hợp kim ny có cờng độ cơ khí tốt. Về khía cạnh kỹ thuật thì có khả
năng cạnh tranh với thép ở các cấu trúc hn. Chúng có độ bền tốt. Điều ny có
nghĩa rằng chúng có thể đợc dùng cho các thanh không phức tạp v khép kín.
trong một số trờng hợp, nếu không đợc sử dụng hợp lý, chúng có thể bị tróc v
ăn mòn.
Các hợp kim dãy 2000 Al-Cu v các hợp kim dãy 7000 Al-Zn-Mg-Cu với cờng
độ cao. Lớp hợp kim ny bao gồm các hợp kim của dãy Al-Cu (loại 2014, 2024,
2017) v của dãy Al-Zn-Mg-Cu (loại 7075 v 7021). Những hợp kim ny l những
hợp kim yếu, có xử lý nhiệt, có độ mạnh cơ khí cao nhất, với giá trị chịu căng cao
bằng 700 N/mm
2
hoặc hơn thế. Khả năng lm việc của chúng hạn chế, ví dụ,
chúng có thể đợc sử dụng cho các thanh đùn ép mặt cắt hở nếu hình dạng không
quá phức tạp v các thanh mặt cắt kín bằng cách sử dụng một lõi rỗng. Các chất
liệu ny hoặc l không thể đợc hn hoặc có thể đợc hn nhng rất khó khăn.
Thậm chí khi hn đợc thì cũng có thể gây ra những thay đổi kết cấu với đặc tính
cơ khí bị giảm mạnh. Bất lợi ny lm cho chúng ít đợc lựa chọn trong hn.
Tất cả các hợp kim ny phải đợc bảo vệ chống ăn mòn.
Các hợp kim của dãy 2000 v 7000 thờng đợc sử dụng cho kết cấu máy bay,
v nói chung, chúng đợc sử dụng trong các trờng hợp có tỉ lệ cờng độ/trọng
lợng l một trong những mục tiêu cơ bản của thiết kế.
Hợp kim không xử lý nhiệt dãy 3000 Al-Mn v các hợp kim đùn ép dãy 5000
Al-Mg. Hợp kim Al-Mn dãy 3000 rất thích hợp cho nh máy hoá chất v các ống

trao đổi nhiệt, bản vẽ sâu v cho đùn ép va đập.Khả năng chịu mi mòn cao, tốt
nh nhôm nguyên chất.
Các hợp kim nhôm tốt nhất m không thể bị lm cứng bằng xử lý nhiệt l
những loại thuộc seri 5000 Al-Mg. Tăng lợng Mg (Tỉ lệ cao nhất trong nhôm
thơng mại l 5%) nâng cao đặc tính cơ khí nhng lại giảm khả năng lm việc, m
thậm chí trong những trờng hợp tốt nhất cũng không bao giờ cao. Vì lí do ny m
các thanh ép trong 5000 hợp kim luôn có những hình dạng đơn giản hoặc chỉ hơi
phức tạp một chút.
Các hợp kim Al-Mg chịu mi mòn cao. Những sử dụng cơ bản đối với 5000
hợp kim bao gồm các ứng dụng trang trí , kiến trúc, các biển chỉ đờng, tu thuyền
v bình đông lạnh.

III. Các đặc tính kỹ thuật v đặc tính cơ khí của các hợp kim đợc chọn
cho đùn ép
Để tổng kết bức tranh các chất liệu ny, bảng 3 v bảng 4, chỉ ra các đặc tính kỹ
thuật v cơ khí của một số hợp kim đợc dùng biến phổ nhất. Những dữ liệu trong
bảng đề cập đến các giá trị chỉ thị thờng đợc ứng dụng cho nhiều loại hợp kim
khác nhau. Những con số trong bảng đợc đa ra không phải để đinh nghĩa m l
đợc dùng để so sánh.
1. Dây chuyền đùn ép.
(Xem phác hoạ hình 4)

4
Trớc khi đợc đa vo máy ép, các billet phải đợc nung nhiệt trớc trong
một lò hợp lý. Nói chung độ di của billet đã đợc tiêu chuẩn hoá. V do đó, trong
thực tế không thể đa ra độ di chính xác của thanh theo yêu cầu. Để khắc phục
khó khăn ny, lò phải đợc thiết kế phù hợp với ton bộ chiều di thanh billet, v
chiều di thanh sau đó đợc cắt nóng theo yêu cầu bằng máy cắt tại đầu ra của lò,
do đó cho phép chiều di billet đợc nạp vo trong máy ép vừa với chiều di của
thanh đùn ép đặc biệt đợc chế tạo.

Không những Billet m còn cả khuôn cũng phải đợc nung trong một lò nung
khuôn đặc biệt trớc khi cho vo máy. Tại cửa ra của máy, các thanh profile phải
qua chu trình press-quenching (tôi-ép) bằng cách qua nớc, sau đó chuyển lên
bn dẫn ra, để tránh bị xớc v mòn. Phơng pháp thay thế l xử lý nhiệt truyền
thống trong lò, theo đó l lm mát nhanh trong nớc hoặc trong một số dụng cụ tôi
khác.
Xử lý nhiệt truyền thống chắc chắn l an ton nhất, v l phơng pháp duy
nhất phù hợp với các hợp kim nhất định. Tuy nhiên, một bất lợi l nó có thể gây ra
biến dạng ở các thanh vách mỏng.
Vấn đề của tôi không phát sinh với đại đa số các thanh đùn ép, đợc lm từ
hợp kim 6060/6063 hoặc các hợp kim tơng tự. Đối với các sản phẩm nh thế ny,
lm mát cẩn thận bằng quạt trên máy ép đủ để đảm bảo rằng các thanh ép có thể
đợc lm cứng bằng hoá gi. Thậm chí đối với các hợp kim m khá nhạy cảm với
tỉ lệ tôi, nh 6082, 6061 v 6005 thì lm mát ở máy ép cũng đủ miễn l phải sử
dụng phun nớc tán nhỏ. Chỉ đối với các hợp kim cơ bản có chứa đồng l 2000 v
7000 thì luôn cần thiết phải sử dụng các lò đặc biệt để xử lý trớc khi tôi.
Quay trở lại quy trình vận hnh, trong đùn ép thì các thanh profile sẽ đợc kéo
bằng một máy kéo có lực kéo thấp nhất l 0.25kg/mm
2
của thanh sản phẩm. chức
năng của máy kéo l giữ các thanh trong điều kiện hợp lý v loại bỏ xoắn, cong, v
các khuyết tật khác trong giới hạn nhất định.
Máy kéo còn có chức năng quan trọng khác l kẹp giữ các thanh khi chúng
lòi ra từ khuôn. Một máy ca nóng sẽ cắt các thanh đùn ép ở cuối mỗi billet.
Sau khi cắt xong, thanh ép đợc chuyển đến máy kéo căng thông qua một loạt các
băng đai đợc lm mát bằng quạt phía dới. Trong thực tế, rất quan trọng rằng các
thanh ép cần đợc lm mát khi đa tới máy kéo căng bởi vì nếu không lm nh vậy
thì việc kéo căng sẽ tạo ra trên bề mặt thanh cái gọi l vỏ cam. Kéo căng có mục
đích loại bỏ biến dạng chính trên thanh v đợc thực hiện bằng cách áp dụng lực
kéo cần thiết để gây ra độ kéo ổn định 2-3%. Nếu vợt quá tỉ lệ ny, thì hiện tợng

vỏ cam có thể xuất hiện thậm chí đối với cả các thanh đã qua lm mát lạnh.
Từ máy kéo căng, sản phẩm đợc chuyển tới bn cắt. Tại đây, sản phẩm đợc cắt
với chiều di phù hợp bởi một máy ca tự động. Sau đó, chúng đợc nạp vo giỏ để
chuyển đến lò hoá gi. Việc vận chuyển từ một bộ phận ny đến một bộ phận khác
của nh máy đợc thực hiện bằng các giá di chuyển đợc hoặc bằng các đai, nhng
nếu sự xắp xếp không hợp lý thì các sản phẩm có thể bị h hại, đặc biệt l trong
khi chúng vẫn còn rất nóng. H hỏng sẽ nằm ở dạng mi mòn, m xảy ra chủ yếu
khi bắt đầu vận chuyển từ bn dẫn ra. Một h hại khác gây ra bởi việc dỡ xếp
không tốt các sản phẩm lên giá , hoặc xử lý bất cẩn khi giá chứa sản phẩm di
chuyển.

5
Một khuyết tật rất phổ biền khác có thể xảy ra trên các băng đai chuyển l lm mát
không đồng đều bởi vì các quạt vận hnh từ bên dới hoặc một số bộ phận bị che
chắn bởi các tấm của chính băng đai.
Cấu trúc luyện kim của các thanh đùn ép có thể gây ra các sự cố trong sử dụng
hoặc trong các giai đoạn sản xuất, ví dụ nh: mu bị loang lổ khi anod hoá.
Một dây chuyền đùn ép yêu cầu có các thiết bị phụ kiện quan trọng dới đây.
Thiết bị lò cho xử lý dung dịch v tôi các thanh đùn ép (vận hnh ở nhiệt độ lm
việc khoảng 500
0
C ) dùng cho các sản phẩm không thể đợc tôi tại máy ép. Việc
tôi đợc thực hiện bằng cách nhúng các sản phẩm vo nớc hoặc vo môi trờng
tôi khác. Việc lm mát nh vậy cũng có thể gây ra biến dạng ở thanh. Có thể sử
dụng một lò kiểu tháp dọc v quenching để hạn chế nhợc điểm ny, khi trọng
lợng của chính sản phẩm có khuynh hớng giữ cho chúng thẳng. Nhng rất quan
trọng khi phải luôn nhớ rằng tôi bằng nhúng nớc các sản phẩm vách mỏng hoặc
các sản phẩm có dạng kéo di bất thờng luôn luôn l một vấn đề khó khăn, đôi ki
không thể giải quyết đợc.
Một máy kéo căng độc lập cho việc kéo căng các thanh sau khi tôi.

Một lò hoá gi nhân tạo có nhiệt độ lm việc khoảng 200
0
C
Một lò tôi nếu các sản phẩm đợc tôi đợc sản xuất, có nhiệt độ lm việc từ 300
đến 500
0
C.
Một máy cuốn để sửa đờng nét hình dạng (nh các góc )
Một máy ca độc lập để cắt các thanh đùn ép hoặc cắt cấc đầu thừa của thanh m
đợc kéo căng trên máy kéo căng hoặc dùng cho các lý do khác.
Một nh xởng để sản xuất dụng cụ v khuôn, để bảo dỡng v sửa chữa.
2. Khuôn ép
Các tiêu chí thiết kế cơ bản cho việc chế tạo khuôn phải theo các nhân tố nền tảng
dới đây:
Khuôn l một kết cấu cơ khí phức tạp, đợc lm bằng chất liệu cứng v bền.Do
đó, khuôn cng nhỏ cng tốt vì lí do chi phí v lí do lm việc.
Khuôn phải qua áp lực cao v phải chịu đợc áp lực ép của máy ép m không bị
nứt gãy.
Từ hai nguyên tắc cơ bản đơn giản ny, khuôn cần có các thiết bị phụ kiện cụ thể
để trợ giúp nó thực hiện đúng chức năng. Cũng có các tiêu chí quan trọng m có
nhiều hoặc ít ảnh hởng đến dạng khuôn tơng ứng kiểu máy ép đợc sử dụng.
Khuôn ép có thể đợc chia thnh 3 loại cơ bản dựa trên những nhân tố trên:
Khuôn đặc: Đây l loại khuôn dùng cho đùn ép các thanh lộ thiên, v hình 5 chỉ
cách lắp ráp khuôn loại kiểu ny. Đầu tiên, một vòng kẹp khuôn (die ring), đủ lớn
cho phép việc lắp đặt đợc chèn vo phần trợt đỡ khuôn(die holder slide), đợc
hỗ trợ bởi một Die Backer có miệng rộng hơn một chút so với khuôn v các vòng
đệm đồng bộ cho sự hỗ trợ v lm kín khoảng cách trên phần trợt. Các bộ phận
ny (khuôn, vòng khuôn, backer v đệm khuôn) tạo thnh cái gọi l bộ trọn gói
của sự lắp ráp dụng cụ đùn ép.
Khuôn porhole: dùng cho đùn ép các thanh rỗng. Dễ dng thấy rằng vấn đề

liên quan ở đây l việc tạo ra một lỗ v hình 6 đã chỉ ra cách giải quyết vấn đề ny
bằng một ống có mặt cắt hình tròn.
Một khuôn sau tạo ra hình dáng bên ngoi của thanh v một lỗ trục (mandrel) tạo
hình dáng bên trong. Mandrel đợc gắn với khuôn trớc, v dới sức ép của Ram

6
áp lực, billet đợc chia thnh 4 luồng tơng ứng với các kênh nạp hoặc các lỗ
ABCD của khuôn trớc.
Sau đó, bởi vì có áp lực cao, 4 luồng ny tự gắn với nhau lần nữa, v kim loại đợc
ép qua một khoảng giữa miệng của Mandrel v miệng khuôn sau, tạo thnh thanh
ép rỗng đơn.
Khuôn kiểu spider cho các thanh rỗng (hình 7): Đợc sử dụng theo cách tơng
tự với kiểu porhole. Tuy nhiên khác biệt ở chỗ Mandrel hon ton mở, với cả
Mandrel v khuôn đợc thiết lập theo bề mặt hình nón. Điều đó có nghĩa l vòng
kẹp khuôn phải đợc lm có vỏ bên trong hình nón. Cái tên spider-con nhện xuất
phát từ dạng của Mandrel tức l có các chân.
Công nghệ tiên tiến có khuynh hớng sử dụng loại khuôn kiểu spider bởi vì kiểu
dạng của Mandrel lm cho chúng dễ bôi trơn hơn v giảm chi phí v vì có thể đạt
đợc tốc độ ép cao hơn với dụng cụ ny. Tuy nhiên, do sự hỗ trợ tơng đối yếu,
điều ny có nghiã l các loại khuôn kiểu ny sẽ có độ chịu thấp đối với lu lợng
kim loại khi đùn ép, v do đó chúng phù hợp nhất đối với các profile đối xứng.Từ
quan điểm ny thì loại khuôn porthole sẽ phù hợp với các profile không đối xứng
v phức tạp.
Rõ rng rằng, mỗi hệ thống có thuận lợi v hạn chế riêng. V các nh thiết kế
khuôn phải dựa nhiều vo kinh nghiệm của mình v khả năng trực giác trong việc
chọn kiểu khuôn phù hợp cho các thanh đùn ép rỗng, đồng thời xem xét loại kiểu
thanh, hợp kim đợc sử dụng cũng nh chi phí v độ bền của chúng.
Đánh giá cuối cùng phải đợc đa ra về các profile rỗng.
Trong những trờng hợp ny, không có sự lựa chọn no tốt hơn việc sử dụng một
Bore Mandrel m cho phép các thanh đùn ép hình ống đợc sản xuất m không

phải phân chia kim loại. Tất nhiên thờng thì khi một Bore Mandrel đợc sử dụng
thì Billet phải đợc khoan trớc. V trong thực tế, khoét lỗ trên máy ép có thể dẫn
tới sự chệch hớng của Mandrel, đặc biệt l khi lm việc với các hợp kim cứng
hoặc trong mọi trờng hợp có thể tạo nên một lỗ đợc khoét không đồng đều dẫn
đến hình dạng nghèo nn bên trong ống.
Mặc dầu việc sử dụng một Bore Mandrel sẽ giải quyết vấn đề ny, tuy nhiên luôn
phải nhớ rằng kỹ thuật ny cũng có những hạn chế của nó cho nên tốt hơn hết l
chỉ sử dụng cho các thanh rắn chắc, đơn giản v đối xứng.
Không đối xứng dẫn tới sức ép không đối xứng trên Mandrel, gây ra sự lệch tâm
của lỗ hoặc thậm chí gây ra rạn nứt của chính Mandrel.
Khuôn l trung tâm của qui trình ép v ngay cả máy ép tinh vi nhất cũng sẽ không
thể sản xuất ra các sản phẩmtốt m không có khuôn phù hợp. Vì lý do ny, để cải
thiện quy trình ép cần có những nỗ lực cho các tiêu chí thiết kế v các phơng
pháp chế tạo khuôn.
Kích thớc thanh đùn ép
Nh đã đợc trình by, kim loại Billet bị ép mạnh bởi các tấm vách của buồng ép,
v do đó các điểm hở của khuôn m ở xa trung tâm nhất sẽ không bị ảnh hởng
bởi hiện tợng ny.
Tất nhiên, điều ny có nghĩa rằng có một hạn chế khách quan đối với kích cỡ
thanh ép m đợc chế tạo trên bất kì máy ép đặc biệt no.
Theo cách ny, thì khả năng đùn ép một thanh từ một buồng ép (container) có
đờng kính cụ thể sẽ phụ thuộc vo quy luật kích cỡ đờng tròn tơng ứng,

7
nghĩa l: thanh lớn nhất có thể đợc đùn ép với một buồng ép m có vòng tròn
ngoại tiếp với đờng kính khoảng 40 mm nhỏ hơn đờng kính lỗ trong container.
Đây l một quy luật đợc quyết định bởi các kinh nghiệm v hơn nữa l đợc tạo
thnh công thức theo các thuật ngữ hình học vì trong thực tế, đã tiến hnh tham
khảo đối với đờng tròn nhỏ nhất có khả năng chứa thanh ngang m đờng kính
của nó luôn trùng khớp với khoảng cách nằm ngang lớn nhất ngang với thanh.

Nếu kích thớc của Profile không lớn hơn nhiều so với kích thớc có thể chấp
nhận đợc, thì một Spreader có thể đợc sử dụng mặc dầu hệ thống ny khi sử
dụng phải bắt buộc có lời khuyến cáo bởi vì thiết bị phụ trợ rất dễ gãy vỡ v có liên
quan đén công nghẹ đặc biệt.
Khi kích thớc l quá lớn cho các khả năng kỹ thuật của máy thì không có sự lựa
chọn no khác ngoại trừ doubling (to gấp đôi) nghĩa l ở đây l sự phân chia của
một thanh thnh hai hay nhiều thanh đùn ép. Tup nhiên doubling cũng yêu cầu
có sự nghiên cứu sơ bộ tỉ mỉ để quyết định vị trí thuận tiện nhất cho sự phân chia
v cách nối hợp lý nhất các thanh ép khác nhau để tạo ra hình dạng cuối cùng.
Hiện tợng đối lập có thể xảy ra khi thanh profile quá nhỏ đợc đùn ép với một
container cụ thể.

Các hình dạng đùn ép mọi thanh ép m không phải l thanh, thỏi hoặc ống
các thanh ép mọi hình dạng m không gồm rỗng or nửa rỗng
Thanh các thanh đặc có mặt cắt tròn có đờng kính không
dới 10mm. Dới mức cỡ ny nó sẽ trở thnh dây.
Thỏi Các thỏi đặc dới dạng hình chữ nhật hoặc vuông, có
góc cắt hoặc tròn, hoặc dạng 6 cạnh, 8 cạnh, có mặt
cắt không nhỏ hơn 10 mm.
Hình dạng bán rỗng các dạng m các thanh ngang của chúng bao gồm một
hay nhiều kẽ hở đã khép kín, nơi có tỉ lệ giữa khu vực
kẽ hở v diện tích kẽ hở lớn hơn giá trị trong bảng
phân loại các hình dạng bán rỗng cho mỗi kiểu hợp
kim v mỗi lớp, nh định nghĩa dới đây:
Hình dạng lớp A không có nhiều hơn hai khe hở, với
sự phân chia diện tích rỗng v độ dy kim loại khép
kín cân đối về phần trung tâm của khe hở.
Hình dạng lớp B có sự bố trí của các thanh rỗng v độ
dy vách khác với lớp trớc.
Hình dạng rỗng Mọi hình dạng có bề mặt ngang hon ton khép kín

khe hở
Lớp 1) hình dạng rỗng với một khe hở tròn có đờng
kính lớn hơn 25 mm v trọng lợng phân bổ đồng đều
quanh một hoặc nhiều trục đối xứng.
Lớp 2) hình dạng rỗng có một dạng khác với dạng
đợc miêu tả ở trớc,một thanh rỗng đơn có diện tích
không nhỏ hơn 0.280 cm
2
.
Lớp 3) Mọi thanh dạng rỗng có mẫu khác với mẫu
đợc miêu tả

8
ống đùn ép Mọi thanh dạng rỗng biểu hiện dới dạng hình tròn,
vuông, chữ nhật, lục giác, bát giác hoặc elip. Chúng có
góc vát hoặc tròn v có độ dy vách ổn định ngoại trừ
gần các góc
Chú ý: Các ống chế tạo với billet đợc khoan hoặc bằng đùn ép với một
Mandrel đợc gọi l các ống seamless (đúc, không có mối hn) để phân biệt
chúng với các ống m sử dụng loại khuôn Porthole (khuôn lỗ) m có thể đợc
miêu tả nh seamles (đúc)

Profile của thanh đợc đùn ép cng nhỏ thì lực m máy ép sử dụng để đùn ép
nó cng lớn cho đến khi không thể đợc nữa.Hiện tợng ny có thể đợc phân tích
với Tỉ Lệ Đùn ép, E, tên tỉ lệ giữa diện tích chứa thanh của container v diện tích
của profile. Khi đề cập các giá trị cao hơn của E, thì có một luật lệ chung l không
vợt quá giá trị 50, trong khi phần đối diện của tỉ lệ E không dới 10. Nói chung,
khi E quá thấp thì công việc đợc chuyển sang một container lớn hơn, trong khi
nếu quá cao thì phải sử dụng hoặc l một container nhỏ hơn hoặc l một khuôn
nhiều lỗ đợc sử dụng.

Hệ thống thứ hai có vẻ kinh tế hơn, bởi vì ít nhất theo lý thuyết thì sẽ đạt đợc
năng xuất cao hơn; nhng trong thực tế thì điều ny không phải luôn đúng v sự
lựa chọn biện pháp tốt hơn yêu cầu sự đánh giá cẩn thận chính xác tình trạng kỹ
thuật (các độ phức tạp liên quan đến khuôn v xử lý) v sự đánh giá chi phí. Một
nhân tố khác đáng đợc lu tâm l cùng với kích thớc của profile l áp lực cụ thể.
áp lực ny đợc tạo ra bên trong container khi máy ép đang lm việc với lực lớn
nhất. Nó đợc biểu hiện bằng N/mm
2
v đợc tính toán bằng cách chia lực của
máy ép (biểu hiện bằng N) cho profile thanh của container (biểu hiện bằng mm
2
).
Dễ dng nhận thấy rằng đối với một hợp kim cho trớc, áp lực cụ thể cng lớn thì
thanh đợc đùn ép cng nhỏ v vách cng mỏng. Trong khi đối với cùng kiểu sản
phẩm, một hợp kim cứng sẽ cần một áp lực cụ thể cao hơn một hợp kim dẻo. Đối
với các thanh Profile bình thờng cần một áp lực khoảng 500 N/mm
2
, trong khi
lm việc với các hợp kim cứng chẳng hạn kiểu 2000 hoặc 7000 thì cần áp lực
khoảng 1000 N/mm
2.
Các hình dạng thanh đùn ép
Việc sử dụng các sản phẩm ra tăng bởi vì, khi xét về khía cạnh kinh tế, l khả năng
chế tạo đa dạng nhiều kiểu dáng. Khi xem xét về kích cỡ v ở một khía cạnh no
đó l các hợp kim nhôm m có thể đợc sử dụng, không nên quá vội vng khi đánh
giá rằng những hạn chế duy nhất của hình dạng, kiểu dáng l những hạn chế về sự
thông minh v trí tởng tợng của các nh thiết kế trong việc tạo ra các mẫu hình
học mới.
Tính đa dạng trong thiết kế, khi đợc kết hợp với sự tính toán các con số hợp lý, thì
có thể đạt đợc một mức độ tối u cao về hình dạng thanh, cả từ quan điểm chức

năng lẫn tính thẩm mỹ. Các bớc lắp ráp cũng có thể đợc đơn giản hoá v rất kinh
tế thông qua sự nghiên cứu chi tiết kết cấu đặc biệt.
Phân loại sản phẩm đùn ép: Không dễ dng gì khi muốn xây dựng một sự phân
loại



9






10