Chế tạo kim loại là một quá trình cực kỳ phức tạp và đa dạng, bao gồm việc tạo ra nhiều vật dụng hàng ngày, chẳng hạn như công cụ, thiết bị điện tử, ô tô và điện thoại. Chế tạo kim loại là điều cần thiết trong việc sản xuất các sản phẩm thiết yếu mà chúng ta sử dụng hàng ngày. Quá trình chế tạo tổng thể cũng có thể bao gồm một loạt các biến thể và kỹ thuật được điều chỉnh cho phù hợp với các mục tiêu cụ thể. Tất cả các kỹ thuật và phương pháp đa dạng này đều góp phần tạo ra các sản phẩm kim loại chất lượng cần thiết cho cuộc sống hàng ngày của chúng ta.
Các loại kim loại được sử dụng trong chế tạo kim loại
Để hiểu những điều cơ bản về chế tạo kim loại, điều cần thiết là phải hiểu các kim loại khác nhau được sử dụng trong quy trình. Kim loại có thể được chia thành hai loại lớn: kim loại cứng và kim loại mềm. Mỗi cái đều có ưu điểm và nhược điểm, và mỗi cái đều hữu ích cho các ứng dụng cụ thể.
Ứng dụng của kim loại cứng trong chế tạo kim loại
Các kim loại cứng như thép không gỉ, crom, thép, Inconel và titan thường được tạo ra trong quá trình nấu chảy bằng cách thêm một lượng nhỏ các nguyên tố khác vào hợp kim. Ví dụ: thêm molypden và crom sẽ tạo ra hợp kim thép 4140 phù hợp cho máy bay và các trường hợp sử dụng tương tự. Mặt khác, carbon và mangan được sử dụng để tạo ra thép 1018 bền. Mặc dù cả hai loại hợp kim đều dễ hàn nhưng chúng dễ bị rỉ sét nếu không được hoàn thiện thêm trên kim loại.
Thép không gỉ 300-series là vật liệu cứng, khó gia công nhưng là nguồn nguyên liệu tuyệt vời cho thiết bị thực phẩm, dụng cụ y tế, bình chịu áp lực và các ứng dụng công nghiệp khác. Nó cũng không thể được làm cứng như thép carbon. Mặt khác, 17-4 PH là một vật liệu cực kỳ bền có thêm đồng, crom và niken vào hợp kim, tạo ra vật liệu về mặt kỹ thuật là thép không gỉ nhưng có khả năng gia công của siêu hợp kim. Vật liệu này được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp hạt nhân và hàng không vũ trụ, cũng như các ngành công nghiệp khác đòi hỏi khả năng chống ăn mòn cao và độ bền vật liệu cực cao.
Các vật liệu như Inconel và coban chrome chỉ phù hợp với những điều kiện khắc nghiệt nhất do khả năng tuyệt vời của chúng với phạm vi nhiệt độ hoạt động cao. Inconel sử dụng hơn 50% niken trong hợp kim của nó và thường được sử dụng cho buồng đốt động cơ phản lực, cánh tuabin khí và lò phản ứng hạt nhân. Mặt khác, coban chrome sử dụng coban trong hợp kim, tạo ra vật liệu có khả năng chống mài mòn cao và tương thích sinh học với con người. Đặc điểm cuối cùng này là lý do tại sao crom coban thường được sử dụng để thay thế đầu gối/hông, cấy ghép nha khoa, đặt stent động mạch, v.v.
Cuối cùng, titan bền gấp đôi thép nhẹ trong khi chỉ nặng bằng một nửa. Nó được tạo ra từ nhôm và vanadi, tạo ra vật liệu bền và chống ăn mòn, đồng thời tương thích sinh học, khiến nó phù hợp với vít xương, tấm, ghim, v.v. Titanium cực kỳ hấp dẫn đối với các nhà sản xuất xe hiệu suất cao và ngành công nghiệp hàng không vũ trụ nói chung nhờ tỷ lệ độ bền trên trọng lượng ấn tượng của nó.
Ứng dụng của kim loại mềm trong chế tạo kim loại
Mặt khác, kim loại mềm kém cứng hơn nhiều so với kim loại cứng, tuy nhiên, chúng cực kỳ hữu ích trong các ứng dụng cụ thể. Một số kim loại mềm phổ biến hơn là đồng thau, nhôm, đồng và magiê. Nhôm kim loại mềm cực kỳ dễ uốn và mềm, có nghĩa là nó hầu như không thể sử dụng được cho các mục đích cơ khí. Tuy nhiên, nó có thể được sử dụng để tạo ra hợp kim khi kết hợp với kẽm, đồng, magie hoặc silicon, sau đó được làm cứng hơn thông qua xử lý nhiệt. Một trong những hợp kim phổ biến nhất của magiê là sự kết hợp của nó với kẽm và nhôm, tạo ra một loại kim loại có thể gia công được, có khả năng giảm chấn tuyệt vời và cũng dễ tạo khuôn. Nó cũng đắt hơn hầu hết các biến thể nhôm.
Đồng thau có khả năng chống ăn mòn và tác động của thời tiết cao, khiến nó trở thành một trong những vật liệu linh hoạt nhất trong danh sách này. Mặt khác, đồng là một trong những vật liệu dẫn điện tốt nhất trong lịch sử và được sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau, chẳng hạn như con dấu từ thủy tinh đến kim loại, sản xuất chất bán dẫn và thậm chí là bề mặt kháng khuẩn. Đồng cũng là một thành phần trong hàng trăm hợp kim kim loại khác nhau, tạo ra đồng niken, đồng Tellurium, nhôm, kim loại súng, đồng thau, hợp kim thép, và nhiều hợp kim khác.
Quy trình và nguyên liệu thô được sử dụng trong chế tạo kim loại
Là một quá trình, chế tạo kim loại là việc tạo ra và lắp ráp các thành phần kim loại khác nhau bằng các kỹ thuật khác nhau, bao gồm cả lao động thủ công và tự động hóa. Các cơ sở chuyên về một lĩnh vực chế tạo kim loại cụ thể thường được gọi là cửa hàng chế tạo và sản phẩm của các cơ sở nói trên cũng thường được gọi là sản phẩm chế tạo. Mặc dù một số loại gia công kim loại, chẳng hạn như rèn, đúc và dập kim loại, không được coi là chế tạo nhưng chúng có thể có hình dạng tương tự nhau.
Nguyên liệu thô để chế tạo kim loại có thể khác nhau và có thể bao gồm kim loại cắt, dây hàn, kim loại tấm, vật đúc, kim loại phẳng, phụ kiện, v.v. Thông thường, các cửa hàng chế tạo sử dụng nhiều chuyên gia trong nhiều lĩnh vực khác nhau, bao gồm thợ rèn, thợ hàn, thợ nấu nồi hơi và thợ sắt, cùng nhiều người khác.
Danh mục Chế tạo kim loại: Kết cấu, Thương mại và Công nghiệp
Có ba loại chế tạo kim loại chính: Kết cấu, Thương mại và Công nghiệp. Mỗi loại có nhiều quy trình khác nhau được sử dụng trong quy trình chế tạo kim loại hoặc có thể là một quy trình duy nhất. Ví dụ, chế tạo kết cấu kim loại cung cấp các thành phần kim loại để sử dụng trong nhiều nỗ lực chế tạo quy mô lớn khác nhau, chẳng hạn như các tòa nhà, cửa hàng và tòa nhà chọc trời. Mặt khác, chế tạo kim loại thương mại tạo ra các sản phẩm thương mại được thiết kế để người tiêu dùng sử dụng trực tiếp, chẳng hạn như thiết bị và ô tô.
Cuối cùng, chế tạo kim loại công nghiệp chuyên tạo ra các sản phẩm là một phần của các thiết bị khác, chẳng hạn như máy gia công sắt và cưa vòng, cùng các thiết bị khác.
Chế tạo kim loại bao gồm nhiều quy trình khác nhau có thể tham gia hoặc không tham gia vào dự án, tùy thuộc vào những gì cần thực hiện, loại vật liệu và một số phụ thuộc khác.
Các loại quy trình chế tạo kim loại phổ biến bao gồm cắt, liên kết, gia công, gấp, ép đùn, đục lỗ, dập, đúc, vẽ, rèn, gia công, cắt, hàn, v.v.
- Cắt là một trong những quá trình phổ biến nhất trong chế tạo kim loại. Ví dụ lâu đời nhất về quy trình cắt là việc sử dụng đục hoặc cưa để cắt kim loại. Các quy trình cắt hiện đại liên quan đến việc sử dụng nhiều công cụ và kỹ thuật cắt khác nhau, chẳng hạn như cắt plasma, cắt laser và cắt bằng tia nước, tùy thuộc vào vật liệu được cắt.
- Liên kết là quá trình nối hai miếng kim loại lại với nhau bằng nhiều phương pháp khác nhau, bao gồm hàn, hàn đồng và hàn điện.
- Gia công khuôn là quá trình tạo ra các công cụ tùy chỉnh để sử dụng trong các quy trình khác, chẳng hạn như đúc, đột và dập.
- Việc gấp bao gồm việc sử dụng máy ép phanh để uốn kim loại thành nhiều góc và hình dạng khác nhau.
- Đùn là quá trình ép kim loại qua khuôn để tạo ra hình dạng hoặc hình thức cụ thể.
- Đột bao gồm việc sử dụng chày và khuôn để tạo ra các lỗ trên kim loại. Dập là quá trình sử dụng máy dập để tạo hình và cắt kim loại thành các dạng cụ thể.
- Đúc là quá trình đổ kim loại nóng chảy vào khuôn để tạo ra một hình dạng hoặc hình thức cụ thể.
- Vẽ bao gồm việc kéo kim loại qua khuôn để tạo ra một hình dạng hoặc hình thức cụ thể.
- Việc rèn liên quan đến việc tạo hình kim loại bằng cách nung nóng nó và sau đó rèn nó thành hình dạng.
- Gia công bao gồm việc sử dụng máy để loại bỏ kim loại khỏi phôi để tạo ra hình dạng hoặc hình dạng cụ thể.
- Cắt là quá trình cắt kim loại bằng kéo hoặc kéo.
- Hàn liên quan đến việc sử dụng nhiệt và áp suất để làm tan chảy và kết hợp hai mảnh kim loại lại với nhau.
Kết luận
Tóm lại, chế tạo kim loại là một quá trình phức tạp và đa dạng, bao gồm việc tạo ra nhiều vật dụng mà chúng ta sử dụng trong cuộc sống hàng ngày. Chế tạo kim loại bao gồm việc sử dụng các kim loại khác nhau và một loạt các kỹ thuật và phương pháp được điều chỉnh cho các mục tiêu cụ thể. Một loạt các kỹ thuật và phương pháp được sử dụng trong chế tạo kim loại góp phần sản xuất các sản phẩm kim loại chất lượng cần thiết cho cuộc sống hàng ngày của chúng ta.
Hiểu biết về chế tạo kim loại cũng như các kim loại và quy trình khác nhau có liên quan là một phần thiết yếu trong việc sản xuất các sản phẩm kim loại chất lượng.
