Bài 4.6Biến dạngChương 4 · Tạo hình tấm và ống

Tạo hình tấm tăng dần

Một dụng cụ tròn vẽ đường viền vào tấm được kẹp, không cần khuôn

Tạo hình tấm tăng dần (ISF) đẩy một dụng cụ đầu tròn nhỏ vào tấm kim loại được kẹp, tạo hình từng đường viền mỏng một. Hãy hình dung một chiếc bút vẽ những vòng tròn nhỏ dần lên giấy bạc nhà bếp cho đến khi tờ giấy bạc thành một cái cốc. Không cần khuôn (dụng cụ thép định hình), nên một chi tiết đơn chiếc có thể đi từ tệp máy tính đến kim loại, thường trong một ngày.

tạo hình tấm tăng dần · hình cắt cạnh và đường chạy daoCác số trong vòng tròn khớp với các bước bên dưới. Hình bên trái cắt qua giữa chi tiết; hình bên phải cho thấy đường chạy dao nhìn từ trên.

Cách hoạt động

Kẹp phôi. Một tấm phẳng (phôi) được kẹp ở các mép trên tấm đỡ, một giá đỡ có lỗ mở theo hình viền chi tiết. Không có gì nằm dưới vùng cần tạo hình.
Ép xuống một bước nhỏ. Một thanh trơn, đã tôi cứng với đầu hình cầu (đầu dò, thường rộng 5–20 mm) đẩy tấm xuống khoảng 0,2–1 mm. Máy CNC (máy công cụ điều khiển bằng máy tính) hoặc robot công nghiệp giữ và di chuyển nó.
Vẽ một đường viền. Phần mềm cắt mô hình 3D thành các mức, như các lớp của bản in 3D, và dụng cụ đi theo một mức. Chỉ một mảng nhỏ dưới đầu dò bị uốn và kéo giãn mỗi lần, nên lực thấp; dầu hoặc mỡ giảm ma sát.
Hạ xuống và lặp lại. Vòng này đến vòng khác, thường như một đường xoắn ốc liên tục, chi tiết sâu dần. Thành bị kéo giãn và mỏng đi: thành dốc 60° so với mặt phẳng cuối cùng chỉ còn dày khoảng một nửa tấm ban đầu.
Nhả và cắt tỉa. Chi tiết được tháo kẹp và vành phẳng (mép bích) bị cắt bỏ. Kim loại đàn hồi ngược nhẹ (một phần quay lại hình cũ), nên có thể theo sau là một lượt hiệu chỉnh đã đo hoặc nhiệt luyện.

Thông số chính

Vật liệu: Tấm nhôm, thép, thép không gỉ và titan, thường dày khoảng 0,5–2 mm; một số tấm nhựa
Chi tiết thường gặp: Tấm thân xe mẫu thử, nắp và vỏ hộp, tấm y tế đặt riêng, tấm nghệ thuật và mặt dựng
Kích thước chi tiết: Từ cỡ lòng bàn tay đến khoảng 2 m, do vùng làm việc của máy quyết định
Độ chính xác: Khoảng ±0,5–1 mm khi mới tạo hình; vài phần mười milimet với các lượt hiệu chỉnh đã đo
Bề mặt hoàn thiện: Vết dụng cụ xoắn ốc mịn ở phía dụng cụ; phía còn lại nhẵn hơn
Số lượng phù hợp: Từ đơn chiếc đến vài trăm chi tiết
Chi phí khuôn dụng cụ và máy: Không cần khuôn, và đầu dò rẻ; máy (máy phay CNC, cell robot hoặc máy tạo hình chuyên dụng) tốn hàng chục đến hàng trăm nghìn đô la
Tốc độ: Chậm: vài phút đến vài giờ mỗi chi tiết, tùy kích thước và bước sâu

Ưu điểm và hạn chế

Ưu điểm

Không khuôn: đổi thiết kế chỉ là một chương trình mới
Lực nhỏ, nên máy khiêm tốn cũng đủ
Kim loại thường giãn xa hơn trong dập trước khi nứt
Lý tưởng cho đơn chiếc, mẫu thử và chi tiết đặt riêng

Hạn chế

Chậm: vài phút đến vài giờ mỗi chi tiết, so với vài giây trong máy ép
Thành dốc (hơn khoảng 60–70°) bị nứt hoặc cần nhiều lượt
Thành mỏng, và độ chính xác thấp hơn so với dùng khuôn
Thấy vết đường chạy dao ở một mặt

Ứng dụng

Ô tôTấm thân xe mẫu thử, chi tiết sản lượng thấp và phục chế
Hàng không vũ trụDa, ống dẫn và giá đỡ mẫu thử theo lô nhỏ
Y tếTấm sọ riêng cho từng bệnh nhân (implant sọ) bằng titan
Kiến trúc và thiết kếTấm mặt dựng, đèn và tác phẩm nghệ thuật
Xưởng gia công theo đơnLoạt ngắn nắp và vỏ hộp mà không phải trả tiền khuôn

Cách nhận biết

Các vòng đồng tâm mịn hoặc một đường xoắn ốc vết dụng cụ ở bên trong (phía dụng cụ), hơi giống rãnh của đĩa nhựa vinyl.
Các thành dốc nhẹ mỏng hơn vành phẳng bao quanh.
Góc trong được bo tròn xấp xỉ bán kính đầu dụng cụ, không bao giờ sắc.
Một mép bích phẳng hoặc mép đã cắt tỉa nơi tấm được kẹp.

So sánh với

Dập và dập vuốt sâu4.2khuôn cặp tạo hình cả chi tiết trong khoảng một giây, nhưng khuôn đắt và chậm làm.Dập vuốt quay (metal spinning)4.3cũng là dụng cụ ép tấm từng chút một, nhưng tấm quay trên khuôn định hình, nên chi tiết phải tròn.Tạo hình thủy lực4.5áp suất chất lỏng đẩy tấm vào khuôn; ISF không cần khuôn nào cả.

Xem video

Eurecat · Một máy nghiên cứu biến tấm phẳng thành vỏ, từng vòng một

NotStockPhoto · Tham quan và trình diễn một máy tạo hình tấm số chuyên dụng

Evology Manufacturing · Cách một xưởng gia công theo đơn dùng quy trình này cho chi tiết khách hàng thật

이찬환 · Biến thể hai điểm, trong đó tấm được tạo hình trên một giá đỡ một phần

Xem ảnh thật

Wikipedia: Tạo hình tấm tăng dần — tổng quan nguyên lý và các biến thể; chủ yếu là văn bản
Tìm ảnh trên Wikimedia Commons

Ghi nhớ

Một dụng cụ tròn nhỏ thay thế khuôn: hình dạng chi tiết nằm trong một chương trình, không phải trong thép.
Tấm được tạo hình từng đường viền nông một, nên chậm nhưng rất linh hoạt.
Thành mỏng đi khi dốc hơn; khoảng 60–70° là giới hạn thực tế trong một lượt.