Các phương pháp đổi mới trong sản xuất bộ phận kim loại

Giới thiệu

Khi nói đến sản xuất các sản phẩm kim loại, sáng tạo là tên gọi của một trật tự mới. Các máy tiên tiến có điều khiển bằng máy tính sử dụng nhiều chế độ làm việc kết hợp của máy cùng một lúc, do đó tăng khả năng sản xuất nhiều hơn. Tất nhiên, những tiến bộ này loại bỏ quy trình tốn nhiều công sức, mở đường cho các hoạt động hiệu quả hơn và tạo ra sự xuất sắc hơn trong việc chế tạo các bộ phận kim loại. Mặc dù sự tích hợp này là một cuộc cách mạng công nghệ trong ngành nhưng nó chắc chắn là một hướng đi tất yếu hướng tới hoạt động sản xuất các bộ phận kim loại bền vững và hiệu quả.

Các quy trình chính trong sản xuất bộ phận kim loại là gì? 

Gia công

Khi công việc gia công các bộ phận kim loại bắt đầu, cần phải gắn phôi đúng cách. Sau đó, máy CNC sẽ sử dụng công cụ điều khiển bằng máy tính để thực hiện theo hình dạng đó và cắt chi tiết theo hình dạng mong muốn. Máy khoan lỗ, máy cắt bề mặt và bộ phận đối xứng có thể tạo thành máy tiện. Các biến này là tốc độ ren tới hạn, tốc độ tiến dao và đường chuyển động của dao.

Việc theo dõi dung sai tại chỗ, thường là hy sinh một đầu và sử dụng hết dung sai ở đầu kia, là mục tiêu chính của các nhà khai thác nói chung.

Vật đúc

Kim loại được nấu chảy và đổ vào khuôn trong cái gọi là "đúc". Các hoạt động thiết yếu bao gồm việc sửa đổi, chuẩn bị kim loại và quản lý quá trình làm mát.

Trong số các kỹ thuật đúc cát và đúc khuôn, chỉ đúc cát sử dụng khuôn dựa trên cát, trong khi đúc khuôn liên quan đến khuôn kim loại có thể tái sử dụng. Điều này là cần thiết bởi thực tế là cả tốc độ làm nguội và vật liệu của khuôn đều là những yếu tố quyết định đặc tính cuối cùng của bộ phận – độ cứng và độ hoàn thiện bề mặt.

rèn

Khi búa hoặc máy ép đẩy kim loại thành các hình dạng mong muốn, chúng sẽ chống lại sự yếu nhiệt của chúng. Quá trình này được thực hiện khi gia nhiệt cho đến khi kim loại đạt đến trạng thái chạm vào của con người. Thợ rèn có thể sử dụng một trong hai kỹ thuật, khuôn mở hoặc khuôn đóng, để loại bỏ nhu cầu về các bộ phận cấu thành được chế tạo riêng biệt từ các nguồn bên ngoài.

Sản phẩm cuối cùng và các đặc tính tuyệt vời của nó có được từ quá trình sàng lọc cấu trúc hạt. Các biến số quan trọng ở đây là nhiệt độ, chiều dài tấn công và tốc độ tiến dao.

Sản xuất phụ gia (AM)

AM giống như trong ngành luyện kim chế tạo các bộ phận bằng cách xếp chồng các lớp bột lên nhau. Quy trình bắt đầu bằng việc xây dựng một phiên bản ảo của đối tượng.

Các hạt được làm nóng lên trong buồng chứa bằng quá trình thiêu kết bằng laser hoặc nấu chảy chùm tia điện tử bằng cách sử dụng lượng năng lượng chính xác. Các yếu tố chính xuất hiện ở đây là số lượng lớp, công suất laser đầu ra và tốc độ quét. AM tạo điều kiện thuận lợi cho việc lắp ráp các thành phần phức tạp bằng cách tích hợp các dạng hình học khác nhau mà gần như không tạo ra bất kỳ chất thải nào.

Sự đổi mới cải thiện độ chính xác trong sản xuất bộ phận kim loại như thế nào?

Cơ khí CNC

Các thiết bị CNC tạo ra khuôn chính xác và độ lặp lại +/- 0,005. Các thiết bị CNC tạo ra các đường cắt chính xác lặp lại đến mức gần như hoàn hảo. Việc thay đổi công cụ được hoàn thiện trong thời gian rất ngắn giúp đạt được hiệu quả sản xuất cao hơn.

Những chất lượng như gia công nhiều trục giúp có thể có những thiết kế chính xác giúp giảm thiểu sai sót cơ học. Ví dụ như việc tạo hình các bánh răng và các bộ phận động cơ cần được thiết kế phù hợp để tránh sai sót. Điều này hỗ trợ thúc đẩy sản xuất nhanh chóng gấp 70 lần so với phương pháp thủ công.

EDM

Các EDM hay Gia công phóng điện, là phương pháp tuyệt vời để tạo ra các bộ phận kim loại có hình dạng phức tạp như bạn thấy ở các cánh tuabin. Nó sử dụng tia lửa điện để làm biến dạng kim loại một cách khó khăn và làm cho bề mặt trông mịn hơn RA 25. Quá trình này mang lại độ chính xác đến 0,001, rất cần thiết cho các ứng dụng quan trọng trong hàng không dân dụng và các cơ sở y tế.

Công nghệ laze

Độ nhạy của việc sản xuất các bộ phận kim loại bằng công nghệ laser không giống ai trong cùng lĩnh vực, cắt vật liệu dày 20 mm. Nó giúp cắt và mở rộng chính xác do chiều rộng lò thấp. Quá trình này nổi tiếng với độ chính xác cao với sai số đầu chỉ 5 phần trăm inch và các cạnh trơn thay vì các cạnh thô, rất quan trọng để chế tạo các bánh răng chặt chẽ và vỏ điện tử.

Dụng cụ chính xác

Chúng tôi đã đạt được sự phù hợp với các công cụ chính xác này bao gồm micromet và máy mài CNC có độ lệch nhỏ hơn một micron trong khoảng ± 2. Chúng là những thiết bị quan trọng giúp sản xuất các bộ phận kim loại có độ hoàn thiện tuyệt vời, quá trình hoàn thiện được sử dụng nhiều trong các bộ phận như bệ van và trục cam.

Vai trò của tự động hóa trong sản xuất bộ phận kim loại là gì? 

Tự động hóa sản xuất

Tự động hóa sản xuất tối ưu hóa quy trình làm việc trong sản xuất các bộ phận kim loại, giảm bớt các công việc thủ công. Máy CNC cắt 50 chi tiết mỗi giờ. Băng tải tự động liên kết các trạm lắp ráp, nâng cao năng suất. Cảm biến theo dõi 300 biến số, từ nhiệt độ đến áp suất, để đạt hiệu quả tối ưu.

Người máy

Robot cách mạng hóa độ chính xác trong sản xuất các bộ phận kim loại. Robot sáu trục hàn các khớp một cách liền mạch. Cánh tay robot xử lý 200 bộ phận mỗi ngày, duy trì tính nhất quán. Lập trình nâng cao cho phép robot chuyển đổi nhiệm vụ, từ cắt sang lắp ráp, nâng cao hiệu quả sản xuất.

Kiểm soát quá trình

Quá trình kiểm soát chất lượng đảm bảo sự ổn định trong sản xuất các bộ phận kim loại. Hệ thống giám sát thời gian thực điều chỉnh 120 thông số, như tốc độ và lực, để ngăn ngừa lỗi. Hệ thống SCADA tích hợp dữ liệu từ nhiều nguồn, giúp đưa ra quyết định nhanh hơn 30%. Điều khiển này tối đa hóa độ tin cậy của đầu ra.

Đảm bảo chất lượng

Việc đảm bảo chất lượng trong sản xuất các bộ phận kim loại dựa vào việc kiểm tra tự động. Hệ thống thị giác quét 1.000 bộ phận mỗi phút, phát hiện các vi sai. Thực hành TQM liên quan đến các vòng phản hồi liên tục, các quy trình tinh chỉnh. Thiết bị kiểm tra chính xác xác minh kích thước và tính toàn vẹn của từng bộ phận, đảm bảo tiêu chuẩn sản phẩm vượt trội.

Những loại vật liệu nào được sử dụng trong sản xuất bộ phận kim loại?

Thép

Thép, nổi tiếng về độ bền, thống trị ngành sản xuất các bộ phận kim loại. Các nhà chế tạo sử dụng các loại AISI 304 và 316 để tăng cường khả năng chống ăn mòn. Các sản phẩm phổ biến bao gồm bánh răng, khung và trục. Ngành công nghiệp này xử lý hơn 500 tấn thép mỗi ngày, tận dụng đặc tính chịu kéo cao của nó.

Nhôm

Nhôm được đánh giá cao vì trọng lượng nhẹ trong sản xuất các bộ phận kim loại. Được sử dụng rộng rãi trong các thành phần hàng không vũ trụ, nó có tính năng trong vỏ và giá đỡ. Các hợp kim như 6061 và 7075 được chọn vì tính dẻo và khả năng chống mỏi. Các nhà sản xuất xử lý khoảng 300 tấn nhôm mỗi tuần.

Titan

Titan đặc trưng trong sản xuất các bộ phận kim loại nhờ tỷ lệ độ bền trên trọng lượng đặc biệt. Nó rất quan trọng trong cấy ghép y tế và ốc vít hàng không vũ trụ. Việc sử dụng hợp kim Ti-6Al-4V rất phổ biến do tính chất cơ học vượt trội và khả năng chống ăn mòn. Hàng ngày, có khoảng 50 bộ phận chuyên dụng được sản xuất bằng titan.

Hợp kim

Hợp kim tăng cường tính chất trong sản xuất các bộ phận kim loại. Đồng thau, đồng thau và Inconel đều phổ biến vì những ưu điểm cụ thể của chúng như độ dẫn điện và khả năng chịu nhiệt. Các nhà sản xuất thường chọn những hợp kim này cho các ứng dụng chuyên dụng như đầu nối điện và bộ trao đổi nhiệt, sản xuất hàng nghìn bộ phận mỗi tháng.

Tác động của sản xuất kỹ thuật số đối với ngành là gì? 

CAD/CAM

Thời đại mốc meo của thiết kế trong thế giới sản xuất các bộ phận kim loại đã bị biến đổi bởi CAD/CAM với tốc độ chưa từng có. Cộng đồng liên quan đang chuẩn bị lắp ráp nhanh các bộ phận lớn và nhỏ như đường ống hoặc cánh tuabin.

Phần mềm này cũng dùng để mô hình hóa các thay đổi thích ứng, giúp các công ty cắt giảm 70% các giai đoạn nguyên mẫu. Ngày nay, nhiệm vụ được giao này đòi hỏi tới 200 thay đổi thiết kế mỗi tuần, giúp tăng độ chính xác và tốc độ sản xuất.

IoT

Khái niệm kết nối với IoT vượt xa thế giới gia công kim loại đơn thuần. Các cảm biến đặt trên máy truyền báo cáo trạng thái mỗi giây, cùng lúc đó là 400 điểm dữ liệu. Nó đáng tin cậy hơn bao giờ hết nhờ cảnh báo hệ thống tự động và cảnh báo lỗi giúp tiết kiệm thời gian do bảo trì. Các kênh sản xuất bắt đầu biến động, thích ứng với những thay đổi theo cách nâng cao hiệu quả tổng thể.

Số hóa

Số hóa hoạt động dựa trên quy trình làm việc của người vận hành đấu tay đôi trong sản xuất các bộ phận kim loại. Các hồ sơ ở định dạng kỹ thuật số, thay vì giấy, do đó cho phép xác nhận và nhập dữ liệu nhanh hơn.

Việc sử dụng hệ thống đám mây cho các dự án mà các thành viên nhóm có thể truy cập từ bất kỳ khu vực nào trong tổ chức, giúp nhanh chóng chia nhỏ các tệp dự án. Việc kết hợp như vậy dẫn đến việc kết hợp quy trình làm việc cũng như kết xuất các dự án của khách hàng nhanh hơn.

Nhà máy thông minh

Các nhà máy thông minh mở rộng phạm vi tự động hóa trong chế tạo các bộ phận kim loại. Thông qua một hệ thống tích hợp, các dây chuyền liên sản xuất sẽ phối hợp hoạt động của chúng và tái thiết kế 500 hoạt động hàng ngày. Những đối tác này giúp giảm thiểu lỗi và lãng phí của con người, đồng thời tăng độ chính xác.

Những xưởng này linh hoạt đến mức mọi thiết kế của các bộ phận sẽ không thành vấn đề đối với họ, do hiệu quả và bảo vệ môi trường.Dữ liệu thời gian thực

Dữ liệu tức thời đảm bảo tính nhanh chóng như một yếu tố của chế tạo kim loại. Các công cụ kiểm tra được sử dụng để kiểm tra hoạt động của 800 bộ phận máy nhằm đảm bảo rằng chúng hoạt động ở mức tối ưu và tất cả các thông số được điều chỉnh ngay lập tức.

Dữ liệu này hỗ trợ ngăn ngừa lỗi máy và quản lý các nhiệm vụ bảo trì đó mà không làm gián đoạn quá trình sản xuất. Phân tích dữ liệu trở thành một công cụ để luôn thực hiện việc tăng sản lượng của nhà máy.

Bảng về tác động của sản xuất kỹ thuật số đối với ngành!

Lợi ích của các phương pháp đổi mới trong tạo mẫu là gì?

Tạo nguyên mẫu nhanh

Bằng cách đẩy nhanh và rút ngắn thời gian phát triển nguyên mẫu, việc tạo mẫu nhanh cho phép đưa các bộ phận kim loại mới ra thị trường nhanh hơn. Các nhà thiết kế làm việc thông qua các kết hợp vỏ và bánh răng trong vòng một tuần và có thể thử nghiệm hơn 30 mẫu trong quy trình này.

Nó rút ngắn vòng đời, giúp thử nghiệm thị trường, xác định lỗi hoặc trục trặc nhanh hơn và thúc đẩy quá trình sáng tạo và định hướng người tiêu dùng.

in 3d

Máy in 3D cho phép sản xuất các thành phần kim loại đa dạng thông qua việc áp dụng các kỹ thuật xử lý đa dạng. Nó mang lại cơ hội để tạo ra các dạng hình học phức tạp như cấu trúc mạng, theo thuật ngữ - các phương pháp hiện đại.

Công nghệ này cho phép nhà sản xuất chế tạo được 50 bộ phận có một không hai từ sáng đến tối, đồng thời giảm thiểu lãng phí nguyên liệu. Mức độ tùy chỉnh ngày càng tăng, nhờ đó các nhà sản xuất có thể đáp ứng nhu cầu cụ thể của khách hàng một cách linh hoạt và nhanh chóng hơn.

Mô phỏng ảo

Mô phỏng ảo được thiết kế để có độ chính xác cao nhất khi chế tạo các bộ phận kim loại. Các kỹ sư không chỉ xem xét độ bền kéo và tính khí động học của loại vật liệu này với sự trợ giúp của chế độ xem máy tính – họ còn xác nhận những phát hiện kỹ thuật số của mình trong các thử nghiệm trực tiếp.

Cách tiếp cận này mô phỏng các kết quả có thể xảy ra trong thế giới thực, đo lường mức hiệu suất với trung bình 200 mô phỏng cho mỗi dự án. Do đó, không còn cần phải tạo ra các nguyên mẫu vật lý đắt tiền và nhanh chóng kích hoạt vòng lặp đổi mới.

Lặp lại thiết kế

Các lần lặp lại được tinh chỉnh và thực hiện bằng cách in 3D các nguyên mẫu làm bằng hợp kim kim loại. Mọi người làm việc theo quy trình lặp đi lặp lại và theo cách này, việc cải tiến sản phẩm diễn ra trên cơ sở phản hồi liên tục, thay đổi thiết kế đến mức phải sửa lại 40 lần cho mỗi giai đoạn nguyên mẫu. Cách này để loại bỏ các nhược điểm trước khi sản xuất hàng loạt giúp có thể đạt được chất lượng hàng đầu và sự đáp ứng tốt hơn theo yêu cầu của khách hàng.

Sự đổi mới ảnh hưởng đến độ bền của các bộ phận kim loại như thế nào? 

Nhịp cuộc sống dài hơn

Sẽ có nhiều đổi mới trong sản xuất các bộ phận kim loại dẫn đến một thời gian dài. Liên quan đến thế hệ kỹ thuật tiếp theo, hợp kim công nghệ cao cho thấy ngày càng có nhiều thế mạnh tối thượng. Máy điều khiển số rất lý tưởng để kéo dài tuổi thọ cắt vì nó cho đường cắt chính xác để tránh mài mòn. Công ty (MPM) sử dụng lắp ráp JIT (đúng lúc) giảm thiểu tình trạng hư hỏng của các mặt hàng, duy trì lượng hàng tồn kho ở mức lý tưởng. Mỗi cải tiến đều mang lại cho chúng tôi khả năng kéo dài tuổi thọ của đầu dò, từ các bánh răng cứng đến các giá đỡ đơn giản nhất, tất cả đều cho thấy khả năng tồn tại lâu dài và nhất quán trên hiện trường.

Lớp phủ

Các quy trình phủ sơn điện tử được áp dụng sẽ đảm bảo rằng hàng hóa được bảo vệ hoàn toàn khỏi bị ăn mòn. PVD (đề cập đến sự lắng đọng hơi vật lý) cũng truyền vào các vật liệu đàn hồi không thể bị trầy xước.

Lớp phủ DLC (Diamond-Like Carbon) chỉ là một trong những ví dụ về các kỹ thuật như thế này liên quan đến việc áp dụng các lớp có độ dày nhỏ hơn chỉ micron nhưng vẫn mang lại độ cứng tăng lên đáng kể. Những cải tiến này liên quan đến các bộ phận tạo ra vỏ, bộ phận bên ngoài của động cơ và trục truyền mô-men xoắn bên trong để trở thành những bộ phận bền hơn.

Phương pháp điều trị

Xử lý nhiệt cải thiện cấu trúc vi mô; do đó làm tăng hiệu suất của các bộ phận kim loại. Kỹ thuật MPM liên quan đến lông như ủ và làm nguội để kiểm soát độ cứng và độ dẻo dai. Cấu trúc đông lạnh, hạt cứng hơn tạo điều kiện cho kim loại biến dạng, dẫn đến độ bền cao hơn.

Làm mịn bằng laser, một kỹ thuật được phát triển gần đây, thực hiện quá trình nén thuận lợi và điều này làm tăng đáng kể giới hạn mô tả thời gian các bộ phận quan trọng như tua-bin và ốc vít có thể hoạt động trước khi hỏng hóc.

Phần kết luận

Với câu nói về tương lai của ngành sản xuất linh kiện kim loại, rõ ràng sự đổi mới đã mang lại lợi nhuận tốt. Các kỹ thuật như in 3D và hệ thống tự động hóa CNC là những ví dụ về việc sử dụng máy học tiến bộ, đơn giản hóa và giảm thiểu thời gian cũng như tài nguyên. Tìm hiểu thêm chi tiết về những thay đổi thông qua việc điều hướng tại CNCYANGSEN để xác minh các tác động đến dây chuyền sản xuất của bạn. Thích ứng với những tiến bộ công nghệ này để bạn có thể dẫn đầu cuộc chơi trong một môi trường cạnh tranh khốc liệt.