Tổng quan về các phương pháp sản xuất nhôm

Quy trình sản xuất nhôm là gì?

Quy trình sản xuất nhôm bao gồm bất kỳ phương pháp nào được sử dụng để chế tạo hợp kim nhôm thành một hình dạng cụ thể. Những kỹ thuật này có thể liên quan đến một loạt các quy trình vật lý và hóa học để tạo ra các đặc tính vật lý khác nhau của nhôm.

Một dây chuyền đùn ép nhôm tại KIMSEN

Các kỹ thuật chế tạo nhôm có thể rất khác nhau, theo đó các tính chất vật lý của các sản phẩm được tạo hình cũng sẽ có sự khác biệt đáng kể. Điều quan trọng là cần nắm được sự khác nhau giữa các phương pháp chế tạo này, từ đó lựa chọn loại kỹ thuật phù hợp. Ví dụ, một số linh kiện chỉ có thể được chế tạo bằng phương pháp đùn hoặc đúc. Hoặc đôi khi kết hợp hai quy trình sản xuất có thể tạo ra một sản phẩm linh kiện lý tưởng hơn là chỉ một quy trình. Chi phí và năng suất cũng là những yếu tố quan trọng khi quyết định lựa chọn một quy trình cụ thể.

4 quy trình sản xuất nhôm phổ biến nhất

Bốn quy trình tạo hình nhôm phổ biến nhất là đùn, đúc, cán và rèn, mỗi loại sử dụng kỹ thuật khác nhau và mang lại các đặc tính nhôm riêng. Do đó, các kỹ sư thiết kế sản phẩm có thể cân nhắc áp dụng cho nhiều sản phẩm và ứng dụng khác nhau.

1. Đùn nhôm

Trong quá trình này, phôi nhôm phải được nung nóng từ 700 - 900 độ F, khi nhôm mềm sẽ được đưa vào khuôn để định hình. Sau đó, máy ép đùn buộc kim loại nóng chảy bằng sức mạnh thủy lực hoặc cơ học thông qua một khuôn thép ở áp suất cao. 

Xưởng đùn ép KIMSEN

Thanh nhôm sau khi được đùn ép định hình sẽ có mặt cắt ngang theo hình dạng của khuôn, những mặt cắt này rất đa dạng bao gồm cả đặc, rỗng hay rỗng một phần. Hơn nữa, các mặt cắt này có thể được cắt ở bất kỳ độ dài nào, giúp cho đùn ép trở thành phương pháp hoàn hảo để tạo ra các mặt cắt phức tạp với chi phí sản xuất tương đối thấp.

Linh kiện solar do KIMSEN sản xuất

Ngoài ra, vật liệu sau đùn ép có bề mặt luôn nhẵn bóng, là bước đệm hoàn hảo cho quá trình xử lý tiếp theo nhằm tăng thẩm mỹ cho bề mặt nhôm và chống ăn mòn.

Một số ứng dụng điển hình của phương pháp đùn nhôm:

• Kiến trúc (Cửa và khung cửa sổ, đường gờ, tay vịn, hệ thống trưng bày…)

• Điện tử (Tản nhiệt, vỏ động cơ, ray đèn LED…)

• Ô tô (Đường ray mái, thanh chống va đập, vỏ thiết bị điện tử, giá đỡ mái…)

• Không gian vũ trụ (Cấu trúc cánh, nội thất cabin…)

• Năng lượng mặt trời (Hệ thống khung giá đỡ và khung tấm pin, linh kiện solar…)

2. Đúc nhôm

Đúc là một quá trình tuyệt vời để tạo hình nhôm thành những hình dạng tương đối phức tạp. Bản chất của kỹ thuật này là nung chảy hoàn toàn các thỏi hợp kim nhôm và bơm kim loại lỏng vào khuôn.

Ảnh sưu tầm

Kim loại được đổ sẽ lấp đầy hoàn toàn khoang trống và sau đó đông đặc lại để có hình dạng như ở bên trong khuôn. Phương pháp đúc có thể được thực hiện bằng cách sử dụng một số loại khuôn khác nhau, bao gồm khuôn dập, khuôn vĩnh cửu, khuôn đất sét và khuôn cát.

Tạo được những sản phẩm với hình dạng phức tạp là lợi thế chính của phương pháp đúc nhôm so với các quy trình tạo hình nhôm khác. Đúc nhôm cũng mang đến cho bạn các tùy chọn cho các kết cấu khác nhau mà hầu như không có giới hạn về kích thước.

Ảnh sưu tầm

Một số ứng dụng điển hình của phương pháp nhôm đúc:

• Ô tô (Linh kiện động cơ, vỏ thiết bị điện tử, thanh giá đỡ…)

• Viễn thông (Thiết bị mạng và cơ sở hạ tầng…)

• Điện tử (Vỏ pin và linh kiện…)

3. Cán nhôm

Quá trình cán nhôm bao gồm việc đưa các tấm hoặc phôi nhôm qua các bộ cuộn khác nhau để làm giảm độ dày của chúng. Quá trình này lặp đi lặp lại cho đến khi nhôm trở thành dạng tấm, lá hoặc cuộn, có độ dày mà bạn mong muốn.

Các sản phẩm nhôm tấm, nhôm lá, nhôm cuộn được sản xuất bằng phương pháp cán có tính linh hoạt cao. Các nhà sản xuất có thể xử lý thêm như uốn, tạo hình hoặc gia công. Ví dụ, họ có thể sử dụng nhôm cuộn để sản xuất lon nước giải khát và hộp thực phẩm, tấm lợp nhôm, máng xối hay lá nhôm gia dụng.

Ảnh sưu tầm

Một số ứng dụng điển hình của phương pháp cán nhôm:

• Dạng miếng (Vỏ máy bay, thùng nhiên liệu tàu vũ trụ, thùng chứa…)

• Dạng tấm (Sàn chống trượt, tấm trao đổi nhiệt, mái tôn, tấm composite…)

• Dạng giấy (Hộp đựng thực phẩm, giấy bạc gia dụng…)

4. Rèn Nhôm

Rèn là phương pháp tạo hình kim loại bằng cách ép, đập hoặc đè để đạt được hình dạng mong muốn. Nhà sản xuất sẽ làm nóng một phiến nhôm và sử dụng máy ép hoặc búa để thay đổi hình dạng của nó.

Nhôm có thể được rèn bằng cách sử dụng khuôn đóng hoặc mở. Khuôn đóng bao gồm hai nửa khuôn đối ứng có hình dạng cuối cùng của sản phẩm, tương tự như khuôn đúc. Các khuôn mở sẽ không hạn chế hình dạng, vì vậy khi được ép hoặc đóng theo một hướng, nó có thể nở ra theo các hướng khác. Các nhà sản xuất thường sử dụng phương pháp rèn khuôn mở cho các tấm nhôm kích thước lớn.

Ảnh sưu tầm

Các sản phẩm được sản xuất bằng phương pháp rèn có độ bền và khả năng chống va đập lớn nhờ sự gia cố chắc chắn từ kỹ thuật xử lý.

Một số ứng dụng điển hình của phương pháp rèn nhôm:

• Ô tô (Bánh xe, piston…)

• Dụng cụ (Búa, kìm, cờ lê…)

• Không gian vũ trụ (Bánh răng, bánh xe…)

Nên lựa chọn phương pháp sản xuất nhôm nào?

Phương pháp sản xuất tốt nhất là phương pháp cung cấp các đặc tính phù hợp nhất với dự án của bạn.

• Nếu muốn sản xuất nhanh và có nhiều lựa chọn thiết kế với bề mặt hoàn thiện tuyệt vời, hãy cân nhắc sử dụng nhôm định hình từ phương pháp đùn.
• Nếu muốn một phương pháp đơn giản, tiết kiệm mà vẫn tạo được những hình dạng phức tạp, thì đúc nhôm có thể là phương pháp dành cho bạn.
• Nếu muốn tạo hình một tấm, miếng hoặc lá nhôm để gia công thêm đáp ứng nhu cầu của bạn, thì cán nhôm là lựa chọn hợp lý hơn cả.

Nếu sản phẩm của bạn yêu cầu khả năng chống va đập và độ bền ở mức cao, thì phương án phù hợp nhất có thể sẽ là rèn nhôm.

Nguồn: gabrian.com