Công nghệ chế tạo khuôn mẫu - P7

Tổng quan về khuôn đùn ép nhôm
Khuôn đùn ép nhôm đợc làm từ vật liệu SKD61, với đặc tính chịu đợc nhiệt rất
cao khi làm việc ở môi trờng nhiệt độ 430
0
C 450
0
C và tính đàn hồi nhiệt cao.
Quá trình đùn ép đợc mô tả nh sau:
Từ thanh Billet nhôm (thành phần6063) dài đợc gia nhiệt lên đến 430
0
C -
450
0
C, qua máy cắt nóng cắt thành đoạn kích thớc nhất định, Container gia nhiệt và
khuôn (vật liệu: SKD 61) cũng đợc gia nhiệt đến 430
0
C - 450
0
C . Khi nhiệt độ đã
đảm bảo billet nhôm đợc đa vào trong container, khuôn đợc đặt vào trong DIE RING
và trong DIE HOUSE. Chày ép đi vào, lúc này ở nhiệt độ khoảng 580
0
C nhôm ở
trạng thái gần nh lỏng đợc chảy qua khuôn tạo ra hình dáng hình học của profile, khi
đùn ra thì thiệt độ của thanh nhôm còn khoảng 530
0
C. Thanh nhôm đợc đùn ra và
làm mát trên giàn băng tải, sau đó qua hệ thống kéo căng, qua hệ thống cắt tạo ra
kích thớc sản phẩm theo yêu cầu. Đa toàn bộ sản phẩm qua lò hoá già để làm thay
đổi tổ chức tạo độ cứng cho thanh nhôm, sau đó qua quy trình anôt, sơn tĩnh điện,
phủ phim để tạo ra sản phẩm hoàn chỉnh.

Để nhôm có thể đùn ép ra thì phải đảm bảo 3 yếu tố nhiệt độ sau:
- Nhiệt độ của Billet
- Nhiệt độ của Container 430
0
C 450
0
C
- Nhiệt độ của khuôn
- Lợng co ngót của nhôm khi đông đặc là 1/100.
Quá trình đùn ép:
1. Xylanh máy ép
2. Thân chày ép
3. Đầu chày ép
4. Nhôm billet
5. Bạc
6. Container
7. L.I.P (BG)
8. DIE
9. BK
10. DIE Ring
11. BOLSTER
12. DIE HOUSE
1
Khuôn đùn ép nhôm đợc phân ra làm 2 loại chính là:
- Khuôn SOLID ( khuôn hở)
- Khuôn HOLLOW (khuôn kín)
I/ Khuôn SOLID:
Kết cấu một bộ khuôn SOLID cơ bản gồm có : 01 L.I.P + 01 DIE + 01 BACKER.
Định vị cho 3 chi tiết khi lắp ghép bằng chốt, chế độ lắp lỏng
- Đối với L.I.P.

- Chức năng: Đờng dẫn nhôm vào khuôn, chịu áp lực ép và độ đàn hồi nhiệt cho
khuôn, tăng độ cứng vững và tuổi thọ của DIE trong quá trình làm việc.
- Quy trình công nghệ sản xuất L.I.P
+ Thiết kế: Tuỳ theo yêu cầu của khách hàng mà ngời thiết kế lựa chọn kích thớc
đờng kính và chiều dầy của L.I.P, cách bố trí số lợng sản phẩm trên khuôn theo
billet và profile. Do độ ngót của nhôm 6063 khi ở trạng thái nhiệt độ cao 580
0
C là
1/100, nên khi thiết kế phải scale kích thớc lên một lợng là 1.01. Từ cạnh ngoài
của profile ta offset ra một lợng là 12-18mm, sau đó chỉnh sửa lại để dòng nhôm
vào đợc thuận tiện nhất mà vẫn đảm độ cứng vững của L.I.P. Do trong quá trình
làm việc sau mỗi hành trình của máy ép thì chày ép lại rút ra, điều này sẽ dẫn đến
hiện tợng nhôm bị hút theo nên khi thiết kế phải chú ý tạo độ côn của lỗ dẫn
nhôm vào để tránh hiện tợng bị hút nhôm theo chày ép. Khi thiết kế đờng dẫn
2
vị trí đánh mã số
bearing
chiều dài bearing
vị trí đánhmã số
vị trí đánh mã số
nhôm vào phải đảm bảo đờng kính ngoại tiếp của bề mặt lối dẫn nhôm vào phải
nhỏ hơn hoặc bằng đờng kính của billet.
* Chú ý: Đối với một số trờng hợp đặc biệt khi bố trí lối dẫn nhôm vào cho khuôn
dùng billet nhỏ mà kích thớc của profile lớn thì phải làm vát, tuỳ thuộc vào từng
loại sản phẩm mà ta lựa chọn góc độ vát, thông thờng <25
0
.
Hình vẽ:
+ Lựa chọn phôi: Loại thép SKD61, kích thớc đờng kính lớn hơn 2.5 mm, và kích
thớc chiều dày lớn hơn là 3 mm.

+ Tiện trớc khi nhiệt luyện: Tuân thủ theo bản vẽ thiết kế, tiện với tốc độ trục
chính 390A (v/p), để lại lợng d cho đờng kính là +0.2(mm) và lợng d cho chiều
dầy là +0.3 mm. Tiện đạt độ nhám 3.
Trình tự tiện: Gá kẹp phôi trên chấu kẹp 3 chấu, con đệm 5-7 mm, chiều dài kẹp
4 - 6 mm, đầu tiên tiện cắt mặt đầu, sau đó tiện đờng kính với dung sai +0.2 mm,
tiện chỗ mã hiệu khuôn và số hiệu khuôn rộng 11-14 mm sâu 1 mm. Tiện vát
mép 5x5 mm. Theo nh hình vẽ thiết kế.
+ Lấy dấu: Dụng cụ cho lấy dấu:
01 bàn phẳng bằng thép
01 thớc thép mỏng150 mm
01 nam châm điện, nam châm
01 compa
01 thớc kẹp đứng
chốt tu
búa nhỏ, búa to
02 Đèn
01 máy tính cá nhân
01 Bộ đột chữ và số
01 Dao cắt giấy
dỡng đờng tròn 15, 20, 25, 30..
01 ke góc vuông
3
Xác định tâm của chi tiết cần lấy dấu, kẻ hai đờng tâm, tuỳ thuộc vào quy
định của khách hàng mà ta xác định vị trí lỗ chốt định vị cũng nh đờng kính chốt
định vị (thông thờng 20mm tính từ đờng kính ngoài), đối với khuôn SOLID thông
thờng vị trí chốt định vị là nằm trên đờng tâm phía trên và phía dới, tâm lỗ
bulông cách tâm chốt là 15mm (bulông M12), cơ bản của ngời lấy dấu là khi
nhìn vào bản vẽ phải xác định đợc đâu là mặt trớc và đâu là mặt sau. Khi đã xác
định đợc hai đờng tâm ta dùng bản thiết kế ghép khít với hai đờng tâm và lấy dấu
theo đờng trong bản vẽ thiết kế. Ghi ký hiệu và thông số cho khâu sau, và xác

định hớng trên dới cho khuôn. Chú ý: lấy dấu hai đờng trên cùng một mặt để
thuận tiện khi gia công cho khâu sau. Sau khi đã lấy dấu xong thì đánh mã hiệu
và số hiệu cho L.I.P. Trong những trờng hợp đặc biệt ngời lấy dấu phải ghi chú
hoặc ký hiệu cho nguyên công tiếp theo.
+ Khoan lỗ chốt và khoan mồi: Theo vạch dấu phải xác định đợc vị trí khoan dẫn
hớng sau đó khoan trong vạch dấu 1 mm để giảm khâu cắt gọt cho nguyên công
tiếp theo, sau đó khoan lỗ chốt định vị theo ký hiệu của nguyên công lấy dấu và
vát mép lỗ chốt định vị.
+ Phay đứng: Định vị cho chi tiết khi gia công phải đặt chiều trên của L.I.P theo
chiều dơng của trục Y, dùng dụng cụ cắt chuyên dùng phay theo vạch trong của
nguyên công lấy dấu, sau đó tuỳ thuộc vào góc vát ta chọn dao vát và gia công
theo vạch ngoài của nguyên công lấy dấu.
+ Nhiệt luyện: Tuỳ thuộc vào từng loại lò nhiệt luyện mà ngời nhiệt luyện đa ra
đợc giá trị về nhiệt độ và thời gian hợp lý để đảm bảo cho chi tiết khi nhiệt luyện
xong phải đạt yêu cầu khi làm việc (độ cứng). Tuy nhiên, về nguyên tắc cơ bản
chung thì đối với vật liệu SKD61 quá trình nhiệt luyện phải trải qua 3 công đoạn:
a) Nhiệt luyện lần 1: Đầu tiên cho phôi vào và giữ ở nhiệt độ 650
0
C trong vòng
1 giờ đầu tiên sau đó tăng nhiệt độ lên là 850
0
C và giữ trong vòng 1h30 tiếp tục
tăng nhiệt độ lên 1050
0
C rồi giữ trong vòng 3h.
Sau đó hạ nhiệt xuống còn 580
0
C - 590
0
C và duy trì trong vòng 3h.

b) nhiệt luyện lần 2: giảm nhiệt độ xuống 583
0
C và duy trì trong vòng 3h
4
Kiểm tra độ cứng của chi tiết 49 50 HRC là đạt.
nếu không thì lại tiếp tục nhiệt luyện và lại kiểm tra.
c) nhiệt luyện lần 3: ở nhiệt độ 583
0
C sau đó kiểm tra độ cứng
+ Tiện sau khi nhiệt luyện:
Tiện tuân thủ theo đúng kích thớc thiết kế, tiện đờng kính với dung sai 0.05,
tiện tinh đạt độ nhám 4 - 5 .
+ Mài phẳng:
Dùng máy mài tay đá đĩa, mài sạch bavia để lấy làm mặt định vị cho nguyên
công mài mặt phẳng. Mài trên máy mài phẳng đá tròn, tốc độ đá 2000 v/p. Yêu
cầu hai mặt phải đợc mài phẳng toàn bộ bề mặt, đạt độ nhám 4 trong môi trờng
có nớc làm mát.
+ Mài nhẵn lỗ dẫn nhôm vào bằng máy mài tay, dùng đá mài trụ. Nguyên lý mài
nhẵn toàn bộ bề mặt thành lỗ để dòng nhôm chảy đợc dễ dàng nhất. Sau khi đã
mài nhẵn toàn bộ bề mặt thành lỗ, dùng giấy ráp quận trụ mài bóng bề mặt thành
lỗ đạt độ bóng 4, sau đó vát góc toàn bộ thành lỗ.
2/Đối với DIE
- Chức năng: Tạo ra hình dáng hình học và bề mặt của profile đúng kích thớc
- Quy trình công nghệ sản xuất DIE:
+ Thiết kế: Tuỳ theo hình dáng hình học của profile cũng nh yêu cầu của khách
hàng mà ngời thiết kế đa ra phơng án hợp lý, thông thờng từ cạnh ngoài của
profile đã scale lên 1.01 ta offset ra một khoảng là 3.5 4 mm (cho nguyên
công phay, phụ thuộc vào đờng kính dụng cụ cắt). Độ sâu của các lỗ chốt và lợng
d phay cho máy phay đợc ký hiệu trên bản vẽ thiết kế.
* Chú ý: những chỗ mà độ cứng vững không đảm bảo thì phải điều chỉnh để tăng

độ cứng vững lên.
DIE là phần tạo ra hình dáng hình học của thanh nhôm, khi đùn ép thì nhôm ở
nhiệt độ khoảng 580
0
C 610
0
C, lúc này nhôm ở trạng thái gần nh thể lỏng nên
tuân thủ theo đúng quy luật của dòng chảy là càng chịu lực masat lớn càng chảy
5
chậm (bearing dài chảy chậm, bearing ngắn chảy nhanh), nên để đảm bảo cho tất
cả các vị trí nhôm đùn qua đồng đều nhau trên toàn bộ tiết diện profile thì phải
điều chỉnh độ dài ngắn của bearing. Thông thờng chiều dài của bearing bằng
khoảng 2 -3 lần chiều dầy của sản phẩm (thickness).
Theo hình vẽ: vòng tròn a là tâm
thì ứng với mỗi vòng tính từ tâm
ra
là 10mm thì chiều dài bearing sẽ
giảm đi là 0.5mm.
Nếu t: là chiều dầy sản phẩm
Nh vậy: tính từ tâm a thì chiều
dài bearing là (2-3)t = T
Tuỳ thuộc vào từng loại khuôn và
loại billet mà chiều dài bearing
có thể sẽ thay đổi theo thực tế
của từng sản phẩm.
+ N/c chọn phôi: Loại vật liệu SKD 61, phôi có đờng kính và chiều dầy lớn hơn kích
thớc thiết kế là 2mm.
+ N/c tiện trớc khi nhiệt luyện:
Tiện theo bản vẽ thiết kế để lại lợng d là +0.2mm cho đờng kính và +0.3mm theo
chiều dầy, đạt độ bóng 3.

Tiện cho vị trí mã hiệu khuôn và số hiệu cho khuôn rộng khoảng 12-15mm, sâu
khoảng 1 mm ở vị trí giữa theo chiều dầy. Tiện vát mép 5x5mm
+ N/c lấy dấu: Vạch hai đờng tâm cho DIE, lấy dấu theo bản vẽ thiết kế:
Trình tự lấy dấu: Đặt dựng chi tiết lên, dùng nam châm điện giữ chi tiết ở vị trí này.
Đầu tiên xác định chính xác tâm của chi tiết (DIE) sau đó vạch đờng tâm ở cả hai
mặt và 2 cạnh của DIE, lấy dấu cho vị trí hai chốt của DIE với L.I.P và với BK ở cả
hai mặt, tiếp theo lấy dấu cho vị trí bắt đầu của n/c cắt dây. Sau khi đã vạch dấu đầy
6