NHÔM: THÀNH PHẦN VÀ ỨNG DỤNG
Kiến thức cơ bản về nhôm đùn ép
Những điều cơ bản về nhôm đùn ép không phải ai cũng biết
Nội dung
Nhôm đùn ép là nguyên liệu được ứng dụng phổ biến trong mọi lĩnh vực của đời sống con người. Bài viết này sẽ giúp bạn đọc hiểu rõ về khái niệm, ưu và nhược điểm, phân loại, ứng dụng của nhôm đùn ép và lựa chọn được địa chỉ cung cấp sản phẩm nhôm uy tín.
1. Nhôm đùn ép là gì?
Nhôm đùn ép là thanh profile nhôm được sản xuất bằng phương pháp gia nhiệt nung nóng phôi billet, sau đó dùng áp lực lớn ép đùn phôi qua khuôn thép để tạo ra biên dạng mặt cắt nhôm theo yêu cầu. Các thanh nhôm sau quá trình ép đùn và cắt theo kích thước sẽ được xử lý hóa già để tăng độ cứng và độ bền cơ học.
Phương pháp đùn ép phù hợp với mô hình sản xuất hàng loạt lớn, sản phẩm yêu cầu độ chính xác về kích thước và chất lượng cao.
2. Ưu và nhược điểm của nhôm đùn ép
Sở dĩ sản phẩm nhôm đùn ép được ứng dụng nhiều trong cuộc sống vì chúng sở hữu nhiều ưu điểm nổi bật.
2.1. Ưu điểm của nhôm đùn ép
Sau đây là những ưu điểm nổi bật của nhôm đùn ép mà bạn không thể bỏ qua:
- Trọng lượng nhẹ: Nhôm đùn ép hay bất cứ thành phần nào được tạo ra từ nhôm đều có trọng lượng rất nhẹ, phù hợp cho nhiều đối tượng sử dụng và tiết kiệm chi phí. Do đó, nhôm đùn ép thường được ứng dụng ở các công trình xây dựng kiến trúc và chi tiết sản phẩm công nghiệp hiện nay.
- Độ bền cao: Sản phẩm từ nhôm đùn ép rất thích hợp với môi trường lạnh, vì chúng trở nên cứng hơn khi nhiệt độ giảm. Vì vậy, thành phẩm làm từ nhôm đùn ép có độ bền cao.
- Nhôm đùn ép có thể được phủ lớp sơn tĩnh điện hoặc anodzing để bảo vệ bề mặt, giúp tăng tính thẩm mỹ và đáp ứng nhiều yêu cầu sử dụng khác nhau.
- Khả năng dẫn nhiệt tuyệt vời: Nhôm đùn ép dẫn nhiệt tốt hơn hầu hết các kim loại. Do đó, chúng có thể được sử dụng để tạo ra các hình dạng tối ưu cho quá trình dẫn nhiệt.
- Quá trình đùn nhôm rất dễ vận hành: Chỉ có những chỉnh sửa nhỏ về các thông số cài đặt khi thay đổi từ cấu hình đùn này sang cấu hình ép đùn khác, điều này không gây ra gián đoạn trong quá trình sản xuất.
- Nhôm đùn ép có thể tạo ra các mặt cắt phức tạp: Các bộ phận phức tạp có thể được chế tạo từ nhôm đùn ép với điều kiện có cùng mặt cắt ngang trong suốt chiều dài của chúng. Việc tăng chi phí vận hành để sản xuất các bộ phận phức tạp hơn là rất ít so với các quy trình tạo hình khác.
- Độ chính xác kích thước cao. Nhôm đùn ép có thể được sản xuất với dung sai chặt chẽ. Dòng chảy kim loại hiện có thể được mô hình hóa bằng cách sử dụng mô phỏng số máy tính để dự đoán kích thước và biên dạng của khối đùn ép.
- Hoàn thiện bề mặt tốt: Các hoạt động thứ cấp có thể được tích hợp dễ dàng để tạo ra nhiều loại bề mặt hoàn thiện khác nhau. Bề mặt của sản phẩm nhôm đùn ép có thể được đánh bóng để đạt được bề mặt bóng như gương hoặc được đánh bóng để có lớp hoàn thiện mờ.
2.2. Nhược điểm của nhôm đùn ép
Khuôn thép dùng trong đùn ép có định mức khấu hao nhất định, khi khuôn hết tuổi thọ thì cần phải đầu tư làm khuôn mới thay thế để đảm bảo sản phẩm nhôm thanh đạt yêu cầu chất lượng.
Quá trình đùn ép nhôm chỉ tạo ra được sản phẩm dạng thanh với cùng một biên dạng mặt cắt ngang.
3. So sánh nhôm đùn ép và nhôm đúc
Quy trình đùn ép nhôm và đúc nhôm đều có những lợi thế và hạn chế khác nhau. Tùy vào nhu cầu ứng dụng nhôm mà bạn có thể lựa chọn quy trình sản xuất nhôm phù hợp. Sau đây là bảng so sánh 2 thành phẩm này.
| Tiêu chí | Nhôm đùn ép | Nhôm đúc |
| Hình dạng | Đa hình dạng nhưng phải có mặt cắt phù hợp. | Hình dạng phức tạp. |
| Kích thước | Kích thước biên dạng bị giới hạn so với phôi nhôm ban đầu. | Kích thước lớn hơn so với phôi nhôm ban đầu. |
| Độ cứng | Rất cao vì có biện pháp tăng cứng trong quá trình tạo hình. | Thấp và dễ bị xốp nếu không khí lọt vào trong khuôn. |
| Bề mặt | Trơn tru, nhẵn mịn. | Thô và có các khuyết điểm khác. |
| Lợi ích khuôn | Thời gian làm khuôn và cho ra sản phẩm hoàn thiện nhanh | Rất tốn kém, mất nhiều thời gian gia công và chỉnh sửa khuôn |
| Khả năng thích ứng | Thích ứng cao và linh hoạt. | Thấp vì tốn nhiều thời gian để thích ứng với quy trình mới. |
| Chi phí | Ít tốn kém, phù hợp hơn với quy trình có thời gian sản xuất ngắn. | Khá tốn kém, phù hợp hơn với quy trình có thời gian sản xuất dài. |
4. Các loại nhôm phổ biến dùng cho đùn ép
4.1. Hợp kim 6005, 6061, 6063
Thực tế đã chứng minh những sản phẩm đùn ép đều có khả năng xử lý nhiệt, tính dẫn điện cực tốt, đặc biệt là chịu mài mòn cao dù trong điều kiện xấu từ môi trường. Tiêu biểu cho nhóm này là các loại phôi billet nhôm như 6005, 6061, 6063,… được sản xuất hàng năm với số lượng lớn phục vụ cho việc làm cửa nhôm kính, chi tiết công nghiệp, nhà cao tầng, thanh tản nhiệt,…
Tiêu chuẩn kỹ thuật sản phẩm nhôm đùn ép:
Tiêu chuẩn hóa học và cơ lý các hợp kim tiêu biểu như 6005, 6061, 6063 thể hiện như sau:
1- Tiêu chuẩn thành phần hóa học (Đơn vị: %)
| Mác
nhôm |
Si | Mg | Mn | Cu | Fe | Cr | Zn | Ti | Tạp chất | Al | |
| Riêng lẻ | Tổng cộng | ||||||||||
| 6005 | 0,5÷0,9 | 0,4÷0,7 | ≤0,5 | ≤0,3 | ≤0,35 | ≤0,3 | ≤0,2 | ≤0,1 | ≤0,05 | ≤0,15 | Còn lại |
| 6061 | 0,4÷0,8 | 0,8÷1,2 | ≤0,15 | 0,15÷0,4 | ≤0,7 | 0,04÷0,35 | ≤0,25 | ≤0,15 | ≤0,05 | ≤0,15 | Còn lại |
| 6063 | 0,2÷0,6 | 0,45÷0,9 | ≤0,1 | ≤0,1 | ≤0,35 | ≤0,1 | ≤0,1 | ≤0,1 | ≤0,05 | ≤0,15 | Còn lại |
Theo tiêu chuẩn : JIS H4100:2015
TCXDVN330:2004
2- Tiêu chuẩn cơ lý
Các yêu cầu về tính chất cơ lý thể hiện như sau:
| Hợp kim | Chế độ nhiệt luyện | Độ dày tại điểm đo (mm) | Độ bền kéo N/mm2 | Giới hạn chảy N/mm2 | Độ giãn dài tương đối % | Độ cứng | |
| A50mm | A | Hw | |||||
| 6005 | T5 | ≤ 8 | ≥ 250 | ≥ 200 | – | ≥ 8 | ≥ 9 |
| T6 | ≤ 5 | ≥ 270 | ≥ 225 | ≥ 6 | ≥ 8 | ≥ 10 | |
| Trên 5 đến 10 | ≥ 260 | ≥ 215 | ≥ 6 | ≥ 8 | ≥ 12 | ||
| Trên 10 đến 25 | ≥ 250 | ≥ 200 | ≥ 6 | ≥ 8 | ≥ 12 | ||
| 6061 | T5 | ≤ 6 | ≥ 240 | ≥ 205 | ≥ 8 | ≥ 7 | ≥ 12 |
| T6 | ≤ 6 | ≥ 265 | ≥ 245 | ≥ 8 | ≥ 7 | ≥ 14 | |
| Trên 6 | ≥ 260 | ≥ 240 | ≥ 10 | – | ≥ 14 | ||
| Hợp kim | Chế độ nhiệt luyện | Độ dày tại điểm đo (mm) | Độ bền kéo N/mm2 | Giới hạn chảy N/mm2 | Độ giãn dài tương đối % | Độ cứng | |||
| A50mm | A | Độ dày tối thiểu tại điểm đo (mm) | HV5 | Hw | |||||
| 6063 | T5 | ≤ 12 | ≥ 150 | ≥ 110 | ≥ 8 | ≥ 7 | ≥ 0,8 | ≥ 58 | ≥ |
| Trên 12
đến 25 |
≥ 145 | ≥ 105 | ≥ 8 | ≥ 7 | |||||
| T6 | ≤ 3 | ≥ 205 | ≥ 170 | ≥ 8 | – | – | – | ≥ 12 | |
| Trên 3 đến 25 | ≥ 205 | ≥ 170 | ≥ 10 | – | – | – | ≥ 12 | ||
Trong đó:
- A50 mm: là tỷ lệ độ giãn dài trên 50 mm chiều dài đo.
- A: là tỷ lệ độ giãn dài tại 5.65 mm chiều dài đo (Diện tích mặt cắt phần song song của mẫu thí nghiệm, mm2).
- Hw: là đơn vị đo độ cứng của nhôm bằng kìm bấm độ cứng chuyên dụng (58HV = 8HW)
Nguồn: JIS H4100:2015
4.2. Các hợp kim series 7000 với cường độ trung bình
Tính từ lúc nhôm được đưa vào ứng dụng trong cuộc sống, các hợp kim series 7000 luôn được người dùng đánh giá cao vì độ bền cao, khả năng tự tôi và tự phục hồi đặc tính cơ khí cực tốt. Nằm trong nhóm này có sản phẩm nhôm 7020, 7005, 7003 được ứng dụng cho việc làm thanh cuốn đường ray hoặc kết cấu hàn.
4.3. Các hợp kim series 2000 và series 7000 với cường độ cao
Đây là nhóm khá yếu về chất lượng, tuy nhiên độ xử lý và tính cơ khí lại khá mạnh, xếp vị trí cao nhất trong số 4 hợp kim phổ biến dùng để đùn ép. Nhôm 2014, 2024, 2017 và 7075, 7021 thuộc nhóm này. Chúng được sử dụng làm kết cấu máy bay và công nghệ chế tạo, ít khi được ứng dụng trong việc hàn.
4.4. Hợp kim không nhiệt luyện series 3000 và các hợp kim đùn ép series 5000
Nhóm này có đặc tính cơ khí, chịu mài mòn cao nhưng khả năng làm việc hạn chế nên các thanh nhôm ép có hình dạng khá đơn giản. Chúng được ứng dụng để làm biển chỉ đường, tàu thuyền, vật trang trí, kiến trúc và bình đông lạnh.
5. Nhôm đùn có thể ép ra hình dạng nào?
Trên thực tế, nhôm đùn có thể ép ra 3 hình dạng chính như sau:
- Đặc: là sản phẩm không có khoảng trống hoặc khe hở nào (bao gồm thanh, dầm hoặc góc).
- Rỗng: là sản phẩm có một hoặc nhiều lỗ rỗng có ống hình vuông hoặc hình chữ nhật.
- Nửa rỗng: là với một khoảng trống được bao bọc một phần bao gồm kênh “C” với một khe hẹp.
Ngoài ra, nhôm đùn còn có thể ép ra các hình dạng khác như: dạng ống tròn hoặc hình bầu dục, kênh, chữ Z, chữ T, chữ H, chữ I chùm hình dạng, chữ L,…
6. Những yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng nhôm đùn ép
Sản phẩm nhôm đùn ép được hình thành phần lớn phụ thuộc vào một số biến số. Biến số chính là áp suất đùn ép bị ảnh hưởng bởi các yếu tố khác như: nhiệt độ, tỷ lệ đùn ép và tốc độ đùn ép. Các biến số đùn ép sẽ ảnh hưởng đến chất lượng nhôm đùn ép cụ thể như sau:
- Loại quá trình đùn ép: Hai loại chính là trực tiếp và gián tiếp. Đùn ép trực tiếp là một quá trình, trong đó hành trình ram và dòng chảy của kim loại là theo cùng một hướng. Trong khi đùn ép gián tiếp thì ngược lại, từng quy trình sẽ tạo ra sản phẩm nhôm đùn ép có chất lượng khác nhau.
- Áp suất đùn ép: Áp suất đùn ép vượt qua áp suất cần thiết để bắt đầu dòng chảy kim loại và vượt qua ma sát bề mặt giữa phôi với khuôn và buồng. Điều này nằm trong khoảng từ 800 MPa đến 1200 MPa.
- Ma sát giữa phôi và khuôn, hoặc buồng và khuôn: Cái trước xảy ra trong quá trình đùn ép gián tiếp, còn cái sau là trong đùn ép trực tiếp. Ma sát được loại bỏ hoặc giảm thiểu để kiểm soát dòng chảy kim loại và giảm công suất cần thiết để nén.
- Loại khuôn và thiết kế: Thiết kế khuôn xác định hoạt động cơ học của kim loại khi nó đang được ép đùn. Khuôn đùn ép có thể là khuôn đặc, nửa rỗng hoặc rỗng.
- Bôi trơn: Cần bôi trơn để đùn ép hợp kim nhôm có độ bền cao. Điều này là để hỗ trợ kim loại khi phôi trượt chống lại khoang và kim loại bị biến dạng qua khuôn. Bôi trơn thường là một công thức độc quyền thường được làm từ dầu, than chì hoặc bột thủy tinh.
- Loại hợp kim nhôm: Hợp kim nhôm được chỉ định trong loạt được phân loại theo nguyên tố hợp kim chính bao gồm 1xxx: 99% nhôm, 2xxx: bằng đồng, 3xxx: với Mangan, 5xxx: với Magie, 6xxx: với Magie và Silicon và 7xxx: với kẽm.
- Nhiệt độ đùn ép: Đùn ép nhôm thường được thực hiện ở nhiệt độ cao được gọi là đùn ép nóng. Nhiệt độ cao tăng cường dòng chảy kim loại tạo ra các đùn ép không có khuyết điểm.
- Tỷ lệ đùn ép: Chính là tỷ lệ giữa phôi và diện tích mặt cắt mở khuôn. Tỷ lệ đùn ép lớn hơn có nghĩa là biến dạng lớn hơn, đòi hỏi áp suất đùn cao hơn. Hơn nữa, biến dạng cao dẫn đến nhiệt độ thoát ra cao hơn.
- Tốc độ đùn ép: Đây là tốc độ kim loại chảy qua khuôn. Tốc độ đùn ép cao hơn đòi hỏi áp suất đùn ép cao và dẫn đến nhiệt độ đầu ra cao hơn. Tốc độ chậm hơn cung cấp nhiều thời gian để nhiệt độ lưu thông và tiêu tán. Tốc độ đùn ép được cân bằng để duy trì nhiệt độ thích hợp của kim loại.
- Chiều dài của phôi: Đối với một đường kính phôi nhất định, chiều dài phôi giới hạn chiều dài, biên dạng và tỷ lệ ép của vật liệu đùn. Hơn nữa, chiều dài phôi cũng ảnh hưởng đến áp suất đùn ép cần thiết. Phôi càng dài thì áp suất đùn ép yêu cầu càng cao.
7. Ứng dụng của nhôm đùn ép
Với lợi thế độ bền và tính dẫn nhiệt, dẫn điện tốt, nhôm đùn ép được ứng dụng phổ biến ở 5 lĩnh vực dưới đây:
- Kiến trúc và xây dựng: Phần nhôm đùn ép cứng và nhẹ, rất lý tưởng cho các ứng dụng như mái che, chúng không thể có trọng lượng nặng nhưng phải chịu tải. (Độ cứng cao có nghĩa là bạn cần ít nhôm đùn ép hơn, điều này có nghĩa là tiết kiệm trọng lượng hơn.) Ngoài ra, loại nhôm này cũng được sử dụng cho trần treo và tường nhà.
- Hệ thống điện: Nhôm đùn ép dẫn điện rất tốt nên được sử dụng để làm đèn Led hiện đại. Chúng tạo nên cánh tản nhiệt với một bộ tản nhiệt hoặc bộ trao đổi nhiệt tuyệt vời, dễ dàng gắn vào và không quá nặng khi lắp trên cao.
- Công nghiệp: Đa phần các sản phẩm như bàn làm việc, khung bảo vệ máy móc, xẻ đẩy đều đến từ vật liệu đùn ép vì rất dễ cắt và khoan, trọng lượng nhẹ nhưng cực bền và dẫn nhiệt tốt.
- Giao thông vận tải: Sản phẩm được ứng dụng chế tạo xe kéo, giúp giữ trọng lượng xe kéo ở mức thấp, cho phép tiêu tốn nhiều mô-men xoắn hơn khi vận chuyển đồ đạc và ít hơn khi di chuyển bản thân xe kéo.
- Thiết bị trưng bày: Trong các trung tâm triển lãm, hầu hết giá đỡ đều được cấu tạo từ nhôm đùn. Một phần vì chúng có thể ghép vào nhau nhanh chóng và dễ dàng hơn vật liệu khác. Bên cạnh đó cũng tiện di chuyển, bề mặt bóng và tính thẩm mỹ cao.
8. Nhôm đùn ép có giá bao nhiêu?
Các yếu tố quyết định đến giá nhôm đùn ép có thể kể đến như: độ phức tạp của bề mặt, hợp kim, khuôn đặc hay rỗng. Bên cạnh đó, việc ma sát càng nhiều sẽ càng tốn nhiều lực hơn và cần những máy ép lớn hơn nên chi phí cao hơn.
Để biết chi tiết giá nhôm đùn ép, bạn hãy liên hệ tới hotline của Công ty TNHH NHÔM VASI: 0979 936 140
- Chất lượng sản phẩm tốt nhất: Sản phẩm nhôm đùn ép được tạo ra dựa trên quy dây chuyền máy móc hiện đại nhất đến từ các nước hàng đầu như Đức, Nhật Bản…
- Mức giá phù hợp, cạnh tranh trên toàn quốc: VASI thiết lập khung giá hợp lý cho từng loại nhôm cũng như kích thước. Đặc biệt, chất lượng nhôm của công ty chắc chắn tốt hơn so với các sản phẩm nhôm cùng mức giá trên thị trường vì phôi nhôm đầu vào đã được chọn lọc và kiểm tra cực nghiêm ngặt.
- Đội ngũ nhân viên dày dặn kinh nghiệm: Nhân viên kỹ thuật luôn nắm vững chuyên môn để tư vấn phương án nhanh chóng và phù hợp nhất, đáp ứng đúng nhu cầu khách hàng khi mua nhôm đùn.
