Nghề thợ rèn đã có từ hàng nghìn năm trước. Vào thời cổ đại, người thợ rèn sẽ dùng búa đập kim loại thành những đồ vật hữu ích, thường nung nóng kim loại trước trong lò rèn. (Từ "Smith" bắt nguồn từ cùng một gốc với "smite", vì vậy một người thợ rèn là người có công việc đang sử dụng kim loại bị cháy đen trong ngọn lửa.)
Ngày nay thợ rèn tương đối hiếm - mặc dù họ vẫn tồn tại và sử dụng các công cụ hiện đại hơn nhiều so với những công cụ được sử dụng trong thời cổ đại. Công việc gia công kim loại thành các đồ vật có thể sử dụng được hiện nay chủ yếu được thực hiện bằng máy. Không nơi nào nghệ thuật tạo hình kim loại này quan trọng hơn trong ngành sản xuất ô tô, nơi mọi bộ phận kim loại từ thân xe đến đai ốc nhỏ nhất trên bánh xe đều được tạo ra bằng quy trình tạo hình kim loại công nghiệp. Các quy trình này tồn tại trên nền tảng tiên tiến của sản xuất hiện đại, nơi máy tính đáp ứng các máy móc cơ khí và thủy lực của nhà máy ô tô.
Ô tô tạo hình kim loại là một trong những khía cạnh quan trọng nhất của sản xuất ô tô. Nếu không thể gia công kim loại thành những hình dạng hữu ích, thì ô tô không thể tồn tại. Và khả năng máy móc - thường được điều khiển bằng máy tính - sản xuất các bộ phận ô tô một cách nhanh chóng và đáng tin cậy là một trong những yếu tố giúp bạn có thể mua một chiếc ô tô với giá thấp hơn một chút so với giá mua một ngôi nhà.
Nhưng tạo hình kim loại hoạt động như thế nào? Thật dễ hiểu bằng cách nào một người thợ rèn hiện đại có thể tạo hình kim loại bằng một chiếc búa điện và một ngọn đuốc oxy-axetylen, nhưng làm thế nào một chiếc máy có thể làm được những điều này? Trong vài trang tiếp theo, chúng ta sẽ thảo luận về cách thức quá trình tạo hình kim loại này có thể được cơ giới hóa và thực hiện trên cơ sở công nghiệp quy mô lớn. Chúng ta sẽ xem xét một số kỹ thuật và quy trình cụ thể được sử dụng trong sản xuất ô tô. Chúng tôi cũng sẽ nhìn vào tương lai và xem công nghệ tạo hình kim loại đang được phát triển ngày nay sẽ giúp chúng tôi chế tạo những chiếc ô tô của ngày mai như thế nào.
Một trong những điều quan trọng nhất về kim loại là nó có thể trải qua quá trình biến dạng dẻo . Điều đó không có nghĩa là kim loại được làm từ nhựa, nhưng nó có thể làm một trong những điều mà nhựa có thể làm được:Nó thực sự có thể có hầu hết mọi hình dạng mà chúng ta có thể tưởng tượng.
Quá trình biến dạng bắt đầu với một khoảng trống , một lượng kim loại ở dạng cơ bản nào đó sẽ trải qua sự thay đổi hình dạng. Khoảng trống trở thành phôi - mảnh kim loại được định hình lại - trong quá trình tạo hình kim loại. Đối với tạo hình kim loại ô tô, trống thường được làm bằng kim loại tấm, có thể được dập, cắt hoặc uốn cong thành hình dạng cần thiết cho thân ô tô. Ngoài ra, nó có thể là một khối kim loại rắn có dạng hình khối hoặc dạng thấu kính. Dưới đây là một số cách mà phôi kim loại có thể bị biến dạng trong quá trình sản xuất ô tô:
Uốn: Trong quá trình uốn, lực được tác động lên phôi kim loại tấm để tạo ra độ cong của bề mặt. Uốn cong thường được sử dụng để sản xuất các bề mặt cong đơn giản hơn là những bề mặt phức tạp. Một máy ép được vận hành bằng cơ học truyền một cú đấm vào kim loại tấm, ép nó vào một khuôn đơn giản với đủ áp lực để tạo ra sự thay đổi vĩnh viễn về hình dạng của kim loại. Số lượng áp lực là quan trọng. Nếu không được tác dụng đủ áp lực, kim loại có thể dễ dàng đàn hồi trở lại hình dạng ban đầu. Nếu bôi quá nhiều, nó có thể bị vỡ.
Bản vẽ: Trong bản vẽ, tấm kim loại được ép vào một khuôn đã được cắt theo hình dạng ba chiều, thường là hình dạng cong mà tấm kim loại sẽ đảm nhận. Trên thực tế, khuôn được sử dụng làm khuôn cho kim loại. Kỹ thuật này có thể tạo ra các hình dạng tương đối phức tạp. Một lần nữa, áp lực được áp dụng cho phôi bằng cách sử dụng một cú đấm vận hành bằng thủy lực hoặc cơ học. Có một số mối nguy hiểm liên quan, không quá nhiều đối với con người (vì quy trình phần lớn được cơ giới hóa) mà đối với bản thân kim loại. Nó có thể bị nứt do áp lực quá lớn hoặc bị nhăn do tương tác của nó với khuôn. Có thể sử dụng chất bôi trơn để làm cho kim loại trượt trơn tru hơn so với khuôn, tránh khả năng bị nhăn. Ngoài ra, có thể cắt các cạnh bị nhăn khỏi kim loại bằng một thao tác riêng biệt. Phương pháp này thường được sử dụng để chế tạo các bộ phận thân ô tô và thùng nhiên liệu.
Dập: Trong dập khuôn, một thiết bị được gọi là máy dập được sử dụng với một loạt khuôn dập để cắt và tạo hình kim loại thành nhiều hình dạng khác nhau. Loại này thường được sử dụng để chế tạo các bộ phận ô tô như hubcaps và chắn bùn.
Đùn: Đùn có thể được sử dụng để sản xuất các vật kim loại dài, chẳng hạn như thanh và ống. Phôi kim loại được buộc vào khuôn có lỗ ở đầu đối diện. Kim loại được đùn qua lỗ để tạo hình dạng. Máy ép đùn có thể được sử dụng để sản xuất các bộ phận quan trọng của bộ truyền động của ô tô hoặc các mỏ neo giữ dây an toàn tại chỗ.
Rèn: Quá trình rèn sử dụng một chiếc búa hoặc máy ép về cơ bản là một phiên bản cơ giới hóa của những chiếc búa được sử dụng bởi các thợ rèn cổ đại. Kim loại được rèn vào một bề mặt đóng vai trò như một cái đe. Nó có thể được đập nhiều lần để tạo thành các hình dạng phức tạp. Điều này có thể được sử dụng như một sự thay thế cho quá trình vẽ.
Các quá trình trên thường được sử dụng với kim loại nguội. Kim loại nóng cũng có thể được sử dụng, đôi khi ở nhiệt độ đủ cao để kim loại nóng chảy có thể được đổ vào khuôn. Điều này đòi hỏi khuôn đúc rất đắt tiền có thể chịu được nhiệt và phải được thực hiện nhanh chóng, để giảm thiểu sự tiếp xúc của khuôn với kim loại nóng chảy.
Trên trang tiếp theo, chúng ta sẽ xem xét cách các công nghệ tạo hình kim loại hiện đại đang đưa ngành sản xuất ô tô vào tương lai.
Điều quan trọng nhất xảy ra đối với ngành sản xuất ô tô và quá trình hình thành kim loại trong nửa thế kỷ qua là máy tính. Máy tính đóng vai trò quan trọng đối với việc hình thành kim loại theo hai cách:
Họ hướng dẫn quy trình . Một máy tính có thể được sử dụng để đưa ra các quyết định trong giây lát để hướng dẫn các hoạt động tạo hình kim loại thông qua các trình tự phức tạp - ví dụ:sử dụng một chiếc búa rèn đối với một phôi theo cách giống như một thợ rèn cổ đại, nhưng với lực vật lý tăng cường của máy thủy lực . Hoạt động của búa có thể được lập trình trước để tạo ra những hình dạng phức tạp như những hình dạng do bàn tay nghệ nhân của con người tạo ra. Tương tự, máy tính có thể kiểm soát dòng chảy của phôi giữa nhiều giai đoạn trong hoạt động để tạo ra hình dạng hoàn chỉnh.
Chúng mô phỏng quá trình . Máy tính có thể được sử dụng để mô phỏng các lực vật lý liên quan đến quá trình tạo hình kim loại để có thể phát minh ra các hoạt động tạo hình kim loại mới mà không cần phải sử dụng máy móc đắt tiền để thử nghiệm các ý tưởng mới. Phần mềm mô phỏng tinh vi có sẵn để tái tạo các hoạt động tạo hình kim loại trên máy tính, để các nhà khoa học có thể xem kết quả của việc tác dụng nhiệt và lực lên các loại kim loại khác nhau. Những sai lầm được thực hiện trên máy tính ít tốn kém hơn nhiều so với những sai lầm được thực hiện trong thế giới thực và cho phép phân loại thử nghiệm và sai sót gây lãng phí thời gian trên máy móc thực tế.
Mô phỏng máy tính đang mở ra khung cảnh mới trong việc tạo hình kim loại. Nhiều công nghệ tạo hình kim loại mới dựa trên sự hiểu biết sâu sắc về cấu trúc vi mô của nhiều loại kim loại khác nhau và các quá trình vật lý diễn ra bên trong kim loại chịu áp lực và nhiệt. Một số quy trình mới là con lai của các quy trình cũ. Ngoài ra còn có một động thái hướng tới các quy trình kim loại nóng, cho phép sử dụng các kim loại không có lợi cho các quy trình nguội.
Những công nghệ mới này cho phép những đổi mới như sử dụng các kim loại nhẹ hơn mà vẫn giữ được sức mạnh của các bộ phận ô tô truyền thống. Điều này rất hữu ích, chẳng hạn, trong sản xuất xe tiết kiệm nhiên liệu hoặc xe chạy bằng pin, nơi thân xe cần càng nhẹ càng tốt để bù lại trọng lượng đáng kể của mảng pin. Những công nghệ này cũng cho phép các bộ phận ô tô được sản xuất ít tốn kém hơn mà không làm giảm chất lượng. Ví dụ, kỹ thuật tạo hình điện từ, trong đó phôi kim loại tiếp xúc với từ trường tạo ra dòng điện trong chính kim loại, có thể được sử dụng để tăng tốc quá trình tạo hình mà không xảy ra hiện tượng rách và nhăn như thường xảy ra. Điều này cho phép sử dụng các quy trình trước đây không thể thực hiện được trong quá trình tạo hình kim loại tự động.
Trong những năm kể từ khi Henry Ford chứng minh tính khả thi của dây chuyền lắp ráp ô tô và phụ tùng ô tô với chi phí thấp, khoa học và công nghệ tạo hình kim loại đã tiến một bước dài trong việc chỉ ra cho ngành công nghiệp sản xuất ô tô cách sản xuất ra những chiếc ô tô phi thường mà không có giá cao ngất ngưởng.
Để biết thêm thông tin về quá trình tạo hình kim loại ô tô và các chủ đề liên quan khác, hãy theo các liên kết trên trang tiếp theo.
Nguồn
Sơn tự làm sạch hoạt động như thế nào
Cách thức hoạt động của Liên minh ô tô mở
Cách hoạt động của loại bỏ vết răng không sơn
Mã lực hoạt động như thế nào