EN
Quy trình ép đùn nhôm bắt đầu khi những thanh phôi tròn này được nung nóng lên khoảng từ 427 đến gần 538 độ Celsius. Nhiệt độ cao làm cho kim loại đủ mềm để gia công. Sau đó, các thiết bị thủy lực nặng sẽ đẩy thanh phôi nóng qua các khuôn thép đặc biệt dưới áp lực có thể vượt quá 1000 bar. Sản phẩm tạo ra là những thanh dài có hình dạng sao chép theo cấu hình bên trong của khuôn. Ngay khi kim loại ra khỏi khuôn, hệ thống làm nguội sẽ làm đông đặc sản phẩm trở lại và đảm bảo độ chính xác về kích thước. Toàn bộ quy trình biến đổi nhôm thô thành nhiều loại linh kiện thẳng phức tạp với lượng phế liệu rất ít. Bạn có thể hình dung nó giống như việc bóp tuýp kem đánh răng, nhưng quy mô lớn hơn nhiều và sử dụng máy móc công nghiệp thay vì ngón tay.
Hợp kim nhôm 2020 có hàm lượng đồng đặc biệt khiến nó khá khó gia công trong các quy trình ép đùn. Để vượt qua sức cản cao khi định hình, các nhà sản xuất cần điều chỉnh cẩn thận áp suất piston. Nhiệt độ cũng đóng vai trò rất quan trọng. Giữ nhiệt độ ở mức khoảng 750 đến 850 độ Fahrenheit (khoảng 399 đến 454 độ Celsius) sẽ giúp duy trì dòng chảy vật liệu ổn định qua các khuôn đùn, đồng thời tránh được các vấn đề hư hỏng do quá nhiệt. Khi gia công các profile T-slot thông thường có kích thước khoảng 20 x 20 milimét, thành profile có thể được làm mỏng tới chỉ 1 milimét. Và điều đáng chú ý là các rãnh T này được tạo hình một lần duy nhất mà không cần nhiều lần ép đùn. Kết quả là các profile có độ bền chảy khoảng 215 megapascal. Mức độ bền này rất phù hợp cho việc xây dựng các kết cấu và còn có nhiều dư địa cho các bước gia công tiếp theo như cắt các bộ phận theo kích thước yêu cầu hoặc phủ lớp bảo vệ sau đó.
Cách chúng ta thiết kế khuôn đóng vai trò quan trọng trong việc xác định hình dạng cuối cùng của thanh nhôm 2020 đùn ép. Những khuôn có nhiều khoang rỗng cho phép các nhà sản xuất tạo ra các chi tiết phức tạp như rãnh chữ T trong cùng một lần ép duy nhất. Sau khi định hình, các thanh profile này trải qua quá trình xử lý nhiệt T5 hoặc T6. Quy trình bao gồm giai đoạn làm nguội nhanh (tôi) trước, sau đó là giai đoạn ổn định hóa (aging) ở nhiệt độ khoảng 350 độ Fahrenheit trong khoảng tám giờ liên tục. Xử lý như vậy giúp tăng độ bền kéo từ khoảng 25 đến 30 phần trăm đồng thời loại bỏ các ứng suất nội bộ không mong muốn. Nhờ đó, chúng ta có thể chế tạo các bộ phận chịu tải có hình dạng phức tạp mà sẽ không thể sản xuất được nếu sử dụng phương pháp gia công truyền thống. Hãy nghĩ đến các thành phần cấu trúc trong xây dựng hoặc thiết bị công nghiệp nơi độ chính xác là yếu tố tiên quyết.
Nhiều người thường nhầm lẫn về ý nghĩa thực sự của nhôm 2020. Hầu hết mọi người nghĩ rằng đây là một hợp kim đặc biệt, nhưng thực tế thuật ngữ này thường đề cập đến các thanh định hình tiêu chuẩn có rãnh chữ T (T-slot) được sử dụng trong xây dựng và sản xuất. Các vật liệu thực tế tạo nên những thanh định hình này thường là hợp kim 6061-T6 hoặc 6063-T5. Những hỗn hợp silic-magiê này hoạt động rất tốt trong quá trình ép đùn và cũng mang lại hiệu suất cơ học ổn định. Về mặt con số, các vật liệu này có giới hạn đàn hồi khoảng 215 MPa, vượt trội hơn khoảng 25% so với nhôm kiến trúc thông thường. Điều gì khiến chúng nổi bật? Chính các đặc tính cơ học là yếu tố tạo nên sự khác biệt về độ bền và khả năng chịu lực trong nhiều ứng dụng công nghiệp.
Sự cân bằng giữa độ bền và mật độ thấp khiến vật liệu này trở thành lựa chọn lý tưởng cho các ứng dụng yêu cầu độ bền cấu trúc và giảm trọng lượng.
Cấp nhôm đùn 2020 được biết đến nhờ khả năng chịu lực đáng tin cậy vì nhôm tự nhiên chống mỏi tốt và duy trì độ ổn định ngay cả khi nhiệt độ thay đổi. Các bộ phận làm từ vật liệu này giữ được hình dạng và kích thước khá tốt bất kể chúng được sử dụng trong điều kiện lạnh cực độ xuống tới khoảng âm 80 độ Celsius hay môi trường nóng lên tới 150 độ Celsius. Điều thú vị là khả năng chịu giãn nở của nhôm tốt hơn nhựa như thế nào – thực tế là tỷ lệ giãn nở chỉ bằng khoảng một nửa so với nhựa. Các thử nghiệm thực tế cho thấy sau mười năm hoạt động trong các ứng dụng ô tô khắc nghiệt, các bộ phận này vẫn giữ được khoảng 95 phần trăm đặc tính độ bền ban đầu. Ngoài ra, do nhôm dẫn nhiệt rất hiệu quả nên nó giúp kiểm soát sự tích tụ nhiệt trong các bộ phận chuyển động và hệ thống mà việc kiểm soát nhiệt độ đóng vai trò quan trọng đối với hoạt động lâu dài.
Nhôm định hình 2020 mang lại độ bền cao cho nhiều ứng dụng, tuy nhiên các nhà sản xuất thường sử dụng hợp kim 6061 chứa đồng. Vấn đề là gì? Điều này khiến nó kém chống ăn mòn hơn khi so sánh với các lựa chọn dựa trên magiê như 5052 hoặc 5083. Do điểm yếu này, hầu hết các nhà sản xuất phủ lớp bảo vệ khi làm việc trong môi trường có độ ẩm hoặc hóa chất. Việc anodizing hoặc sơn phủ bột trở nên cần thiết mặc dù những bước bổ sung này làm tăng chi phí sản xuất khoảng 15 đến 20 phần trăm. Tuy nhiên, điều này vẫn đáng giá vì các bộ phận được xử lý theo cách này có xu hướng tồn tại lâu gấp đôi trong môi trường khắc nghiệt theo các bài kiểm tra của ngành dựa trên tiêu chuẩn ASTM.
Nhôm định hình 2020 được chia thành ba loại chính, cung cấp độ bền tốt nhưng vẫn đủ linh hoạt để sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau. Các thanh đặc có sẵn với đường kính từ 10mm đến 150mm và thường được dùng trong khung máy hoặc các bộ phận chịu lực trong nhiều ngành công nghiệp. Ngoài ra còn có các loại profile kết cấu như rãnh, dầm chữ I, và các khung T-slot 20x20mm đang được ưa chuộng hiện nay. Những profile này đóng vai trò như các khối xây dựng cơ bản để thiết lập các hệ thống tự động và trạm làm việc trên sàn nhà máy. Đối với các hệ thống dẫn chất lỏng, các ống chính xác làm từ hợp kim này mang lại lợi thế giảm trọng lượng đáng kể so với các sản phẩm bằng thép. Cụ thể, các bộ phận này nhẹ hơn khoảng từ 30 đến 40 phần trăm, điều này tạo ra sự khác biệt lớn khi triển khai các hệ thống quy mô lớn. Điều khiến các hình dạng tiêu chuẩn này trở nên có giá trị là khả năng lắp ráp nhanh chóng mà không cần đến các công cụ đặc biệt trong cả các dự án xây dựng lẫn hoạt động sản xuất thông thường.
Kỹ thuật khuôn đùn tùy chỉnh cho phép các nhà sản xuất tạo ra các profile chuyên dụng đáp ứng các yêu cầu chức năng cụ thể trong nhiều lĩnh vực công nghiệp. Chẳng hạn, trong ngành thiết bị y tế, các bộ phận đùn đơn đã bắt đầu thay thế các cụm chi tiết phức tạp gồm nhiều phần. Thay đổi này tạo ra các bề mặt trơn mịn dễ làm sạch và tiệt trùng hơn giữa các quy trình. Trong các ứng dụng hàng không vũ trụ, các đầu nối được thiết kế tích hợp sẵn kênh làm mát bên trong. Những cải tiến này giúp tản nhiệt tốt hơn khoảng 17% so với các mẫu truyền thống dựa trên kết quả thử nghiệm thực tế. Đối với việc chế tạo cánh tay robot, các kỹ sư thiết kế profile tích hợp không gian đi dây mà không làm giảm độ bền cấu trúc. Về độ chính xác, các bộ phận đùn có thể đạt dung sai trong khoảng ±0,1 milimet. Mức độ chính xác này giúp giảm đáng kể nhu cầu gia công thêm sau sản xuất, tiềm năng tiết kiệm cho doanh nghiệp tới 75% chi phí so với quy trình phay thông thường.
Các thanh nhôm định hình 2020 đã trở nên rất quan trọng trong việc giảm nhẹ trọng lượng xe hơi, đặc biệt là đối với xe điện. Vì xe điện (EV) cần phải mang theo những khối pin khá nặng, việc giảm tổng trọng lượng của xe đóng vai trò rất lớn. Điều tuyệt vời về hợp kim nhôm này là độ bền của nó so với trọng lượng thực tế rất nhẹ. Các nhà sản xuất ô tô có thể chế tạo khung xe nhẹ hơn từ 30 đến 40 phần trăm so với khung làm bằng thép, nhưng vẫn đáp ứng các tiêu chuẩn an toàn trong trường hợp va chạm. Đối với các bộ phận như dầm ngang và giá treo hệ thống treo, các kỹ sư thiết kế những thanh định hình phức tạp với nhiều khoang rỗng bên trong. Những thiết kế này giúp phân bố lực tốt hơn trong tai nạn và hấp thụ lực va đập hiệu quả hơn. Trọng lượng nhẹ không chỉ giúp cải thiện mức tiêu hao nhiên liệu đối với xe thông thường mà còn tăng phạm vi hoạt động cho xe điện. Ngoài ra còn một lợi ích nữa ít người nhắc đến là nhôm dẫn nhiệt rất tốt, hỗ trợ duy trì nhiệt độ tối ưu cho các khối pin, điều này ngày càng trở nên quan trọng khi chúng ta chuyển sang những công nghệ xe điện tiên tiến hơn trong những năm tới.
Nhôm định hình 2020 đóng vai trò quan trọng trong các ứng dụng hàng không như xương cánh và các bộ phận khung đáp. Mỗi kilogram tiết kiệm được đều trực tiếp chuyển thành hiệu suất nhiên liệu tốt hơn cho máy bay. Thực tế, phần lớn các máy bay thương mại hiện nay có khoảng 80% trọng lượng tổng thể đến từ các hợp kim nhôm khác nhau. Trong lĩnh vực giao thông vận tải, vật liệu này được sử dụng cho khung toa tàu và nhiều bộ phận trên tàu thủy vì khả năng chịu được các chu kỳ ứng suất lặp đi lặp lại mà không bị hỏng hóc. Đối với các dự án xây dựng mô-đun, các thanh nhôm định hình theo yêu cầu là yếu tố mang tính đột phá. Chúng cho phép các nhà xây dựng lắp ráp các khung kết cấu tiền chế cực kỳ nhanh chóng thông qua các mối nối dạng cài ghép. Các nhà thầu cho biết thời gian lao động tại công trường có thể giảm tới gần một nửa khi sử dụng các hệ thống này. Hiệu suất ổn định và thời gian thiết lập nhanh chóng khiến nhôm 2020 trở nên không thể thiếu trong các công trình hạ tầng trọng điểm nơi mà cả độ tin cậy và tốc độ thi công đều đóng vai trò then chốt.
Một nhà sản xuất xe điện hàng đầu đã thiết kế lại khung phụ của dòng SUV chủ lực bằng cách sử dụng hợp kim nhôm đùn ép 2020. Các kỹ sư đã phát triển các thanh dầm liền khối với các kênh gia cố bên trong, thay thế hơn 120 bộ phận bằng thép bằng một cấu trúc đùn ép duy nhất. Bản thiết kế lại đã đạt được:
Bộ phận này vượt qua bài kiểm tra phun muối trong 1.000 giờ, đáp ứng các tiêu chuẩn độ bền trong khi vẫn hoàn toàn có thể tái chế – phù hợp với các yêu cầu về phát triển bền vững trong sản xuất ô tô hiện đại.
Các thanh nhôm đùn ép 2020 mang lại độ bền đáng kể so với trọng lượng của chúng, chỉ nặng khoảng một phần ba so với thép nhưng vẫn chịu được tải trọng tương đương. Điều này tạo ra sự khác biệt rõ rệt trong việc tiết kiệm năng lượng trong quá trình vận chuyển và sản xuất. Các bộ phận nhẹ hơn giúp xe cộ và máy bay tiêu thụ ít nhiên liệu hơn, đồng thời các nhà máy sử dụng ít điện hơn trên tổng thể. Một số nghiên cứu chỉ ra rằng mức tiết kiệm có thể đạt khoảng 30-35% trong một số ứng dụng thuộc ngành công nghiệp ô tô và hàng không. Điều thú vị là phương pháp đùn ép thực tế hoạt động rất hiệu quả. So với các phương pháp khác, quy trình này tạo ra rất ít chất thải. Khi mọi thứ vận hành trơn tru trên dây chuyền sản xuất, tỷ lệ phế liệu thường giữ dưới 5%. Mức độ hiệu quả như vậy rất quan trọng đối với các ứng dụng như chế tạo khung xe điện hoặc lắp ráp các công trình xây dựng dạng mô-đun, nơi mà từng phần vật liệu đều đóng góp vào mục tiêu phát triển sản phẩm bền vững hơn và hiệu quả về chi phí trong dài hạn.
Loạt sản phẩm 2020 giúp các nhà sản xuất thân thiện với môi trường hơn nhờ khả năng tái chế nhiều lần mà không làm mất đi độ bền hoặc chất lượng. Khi các công ty tái chế nhôm định hình thay vì sản xuất mới hoàn toàn, họ có thể tiết kiệm khoảng 95% chi phí năng lượng so với các phương pháp sản xuất sơ cấp. Điều này giúp giảm lượng khí thải carbon khoảng 90% trong suốt vòng đời sản phẩm. Đáng ngạc nhiên là khoảng ba phần tư lượng nhôm được sản xuất trong lịch sử vẫn đang được sử dụng ở đâu đó hiện nay, điều này cho thấy tại sao vật liệu này lại phù hợp đến vậy trong các mô hình kinh tế tuần hoàn. Nhờ những lợi ích từ việc tái chế, nhiều kiến trúc sư và kỹ sư lựa chọn nhôm định hình 2020 cho các dự án hướng đến chứng nhận LEED hoặc hoạt động dưới các quy định phát thải nghiêm ngặt. Đối với các doanh nghiệp tập trung vào các mục tiêu bền vững, việc biết rằng các vật liệu vẫn tiếp tục được sử dụng hiệu quả lâu dài sau khi dùng lần đầu là một yếu tố quan trọng khi lựa chọn các thành phần xây dựng.
Quy trình ép đùn nhôm bao gồm việc làm nóng các phôi tròn để chúng đủ mềm, sau đó dùng piston thủy lực đẩy chúng qua các khuôn thép được chế tạo đặc biệt, tạo hình thành các thanh định hình đồng thời giảm thiểu hao phí.
Hợp kim nhôm 2020 được sử dụng nhờ độ bền cao của nó, khiến nó trở nên lý tưởng cho các bộ phận cấu trúc cần độ bền và khả năng chịu tải.
Nhôm ép đùn 2020 được sử dụng trong khung xe hơi, các ứng dụng hàng không vũ trụ, ngành giao thông vận tải và xây dựng mô-đun nhờ đặc tính nhẹ, bền và chắc chắn của nó.
Khả năng tái chế của nhôm ép đùn 2020 cho phép các nhà sản xuất tiết kiệm đáng kể chi phí năng lượng và giảm lượng khí thải carbon, thúc đẩy tính bền vững.
Nhà cung cấp giải pháp trọn gói tích hợp nghiên cứu phát triển, sản xuất, bán hàng và quản lý chuỗi cung ứng.
