MỸ – Những dữ liệu chính xác về tính chất của vật liệu sẽ giúp nâng cao hiệu quả mô phỏng, thiết kế khuôn mẫu và tối ưu hóa năng suất.

Duy trì một quy trình sản xuất hiệu quả và bền vững bắt đầu từ việc quản lý tốt các loại vật liệu được sử dụng trong chế tạo.

Vật liệu trực tiếp: là các thành phần thực tế cấu thành nên sản phẩm cuối cùng. Ngành gia công chế tạo đòi hỏi nhà sản xuất phải nắm vững cơ tính của chúng trong cả quá trình sản xuất lẫn khi đưa vào vận hành.

Vật liệu gián tiếp: bao gồm những yếu tố hỗ trợ sản xuất nhưng không trở thành một phần của sản phẩm cuối cùng. Chúng có thể là chất bôi trơn, dung dịch rửa chi tiết, vật tư bảo dưỡng sửa chữa, que hàn, khí hàn và các vật tư hao phí khác.

Các doanh nghiệp gia công phải nắm rõ đặc tính của các vật liệu gián tiếp này vì chúng ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm. Đối với một số vật tư, nhà sản xuất cần biết về các hóa chất dễ bay hơi hoặc độc hại để đảm bảo quy trình lưu trữ và xử lý an toàn. Trong ngành gia công hiện đại, các giải pháp mang tính “cơ bản áp dụng cho tất cả” dường như không còn nữa.

Việc mua thiết bị dựa trên những kỳ vọng nhất định. Một số kỳ vọng phổ biến bao gồm:
– Kiểu dáng
– Đặc tính vận hành
– Độ bền
– Khả năng ứng dụng

Các nhà sản xuất khi thu mua vật tư cũng đặt ra những kỳ vọng riêng. Khi mua kim loại, chất bôi trơn, dụng cụ và vật tư liên kết không phải chỉ vì bản thân chúng, mà vì giá trị sử dụng, hiệu suất và đặc tính mà chúng mang lại. Khách hàng kỳ vọng chất bôi trơn sẽ giảm ma sát và tản nhiệt trong quá trình sản xuất cũng như vận hành. Kim loại dù là dạng tấm, phôi dầm, dập định hình hay đúc, đều cần thể hiện phản ứng ổn định trong quá trình tạo hình và phải đáp ứng được các yêu cầu chịu lực khi sử dụng. Khách hàng không đơn thuần mua vật liệu; mà là mua các cơ tính và hành vi của chúng trong suốt vòng đời sản phẩm.

Mô phỏng thành công
Ngành chế tạo ngày nay sở hữu lợi thế lớn nhờ các công nghệ mô phỏng để dựng mô hình sản xuất. Mô phỏng giúp các nhà sản xuất giảm số lần thử nghiệm khi chế tạo khuôn mẫu và quy trình. Cho phép nhà cung cấp thử nghiệm việc sử dụng chất bôi trơn trên các vật liệu và dụng cụ khác nhau, đồng thời đòi hỏi tính chính xác và độ tin cậy cao hơn từ dữ liệu cơ tính do các nhà cung cấp và phòng thí nghiệm cung cấp.

Các linh kiện sản phẩm hiện đại yêu cầu độ chính xác trong gia công cao hơn so với tiêu chuẩn cách đây vài thập kỷ. Những tiến bộ về vật liệu, dụng cụ và máy móc đã hỗ trợ đắc lực cho các yêu cầu phức tạp này.

Tuy nhiên, sự phát triển này cũng cần sự chú ý lớn hơn đến cơ tính của các vật tư mà nhà sản xuất sử dụng. Các biến số ảnh hưởng đến thành công của quá trình gia công đã tăng lên đáng kể khi các tùy chọn về vật liệu, thiết bị và quy trình ngày càng đa dạng.

Công nghệ mô phỏng mang lại cơ hội tối ưu hóa dụng cụ và quy trình để giảm thiểu các đợt chạy thử tốn kém. Các công cụ mô phỏng có thể dự đoán những rủi ro thất bại cũng như khả năng thành công, giúp nhà sản xuất thiết kế khuôn mẫu và quy trình đạt chất lượng ổn định. Một điều hiển nhiên là mô phỏng chỉ mang lại giá trị thực sự khi nó dựa trên thông tin chính xác về vật liệu và vật tư được sử dụng.

Yêu cầu về chuẩn hóa
Các nhà sản xuất và nhà cung cấp cần áp dụng một quy trình chuẩn hóa để xác định và chia sẻ các cơ tính của vật liệu, vật tư cùng sự biến thiên của chúng. Một tập hợp dữ liệu đặc tính toàn diện, tiêu chuẩn sẽ nâng cao giá trị của công nghệ mô phỏng. Mô phỏng chính xác sẽ giảm chi phí chạy thử, giảm tỷ lệ phế phẩm và nâng cao hiệu suất sản xuất. Những lợi ích này cũng giúp giảm độ hao mòn thiết bị và cải thiện chu kỳ bảo dưỡng.

Việc hiểu và sử dụng chính xác cơ tính vật liệu đóng vai trò quyết định đối với việc thiết kế quy trình và khuôn mẫu. Dù là vật liệu cán, dập định hình hay phôi đúc, các đặc tính của vật liệu luôn ảnh hưởng đến diễn biến trong sản xuất và khi đưa vào vận hành. Hồ sơ vật liệu được đưa vào mô phỏng càng chi tiết thì kết quả mô phỏng càng phản ánh sát thực tế. Các đặc tính kéo, độ cứng, đặc tính bề mặt, đặc tính mép cắt và giới hạn tạo hình là những thông số bắt buộc phải có để xác định yêu cầu sản xuất và khuôn mẫu. Chính những thuộc tính này cũng sẽ quyết định độ bền của linh kiện khi hoạt động thực tế.

Các thảo luận về độ chính xác của thẻ vật liệu (material card) (*) dùng trong mô phỏng vẫn đang tiếp diễn. Nhà sản xuất không thể mặc định rằng một mẫu thử nhỏ có thể đại diện cho cơ tính của toàn bộ mác thép hay cả lô hàng. Để hiểu cách vật liệu phản ứng, cần có một lượng mẫu kiểm tra đủ lớn về mặt thống kê. Nếu phát hiện có độ lệch, các kỹ sư thiết kế và công nhân sản xuất phải nắm được dải biến thiên và phân bố của các thuộc tính đó. Quá trình mô phỏng cần chỉ ra được dải biến thiên chấp nhận được đối với từng linh kiện.
(*) Material card: Là tập hợp toàn bộ các dữ liệu thông số kỹ thuật của vật liệu được định dạng để nhập vào phần mềm mô phỏng. Bản chất của material card, đóng vai trò như một “thẻ căn cước” hoặc “hồ sơ năng lực” của vật liệu. Phần mềm mô phỏng dựa vào dữ liệu trong thẻ này để tính toán xem vật liệu sẽ biến dạng, chịu lực, truyền nhiệt hay bị phá hủy như thế nào dưới các tác động từ bên ngoài. 

Chất bôi trơn cũng có những thuộc tính ảnh hưởng trực tiếp đến kết quả sản xuất. Độ nhớt, điểm đông đặc, ảnh hưởng của nhiệt độ đến độ nhớt và khả năng chống oxy hóa là những đặc tính mà nhà sản xuất phải nắm rõ. Việc lựa chọn đúng đặc tính phù hợp với quy trình sản xuất và áp dụng chuẩn xác là yếu tố then chốt để đảm bảo chất lượng và tối ưu hóa chi phí bôi trơn.

Sản xuất hiệu quả và tuổi thọ vận hành đạt chuẩn là kết quả của việc kết hợp chuẩn xác giữa khuôn mẫu, vật liệu và quy trình dựa trên yêu cầu kỹ thuật của chi tiết gia công. Các nhà sản xuất luôn chú trọng việc thiết kế các linh kiện tin cậy, đáp ứng điều kiện vận hành, dễ chế tạo và tương thích tốt với các bộ phận khác. Tương tự, cũng cần quan tâm việc cung cấp dữ liệu mô phỏng chính xác và duy trì các quy trình, dụng cụ sản xuất bền vững, hiệu quả.

Để xem các tin bài khác về “Cơ tính vật liệu”, hãy nhấn vào đây.

 

Nguồn: The Fabricator