Chiều dài phôi khi chấn hay cuốn không bằng tổng các kích thước ngoài trên bản vẽ, vì phía ngoài nếp uốn bị kéo dài ra còn phía trong bị nén lại. Chỉ có một lớp ở giữa giữ nguyên chiều dài, gọi là lớp trung hoà, và vị trí của nó được biểu diễn bằng hệ số K. Tính đúng phôi là nắm được ba thứ: bán kính trong, chiều dày và hệ số K của đúng vật liệu trên đúng bộ chày cối của xưởng.
Bài này giải thích cách tính phôi chấn cơ bản kèm ví dụ giả định, cách khai triển ống cuốn tròn, các yếu tố làm sai kích thước như đàn hồi ngược và hướng thớ cán, rồi cách dùng chatbot để tính nháp và lập bảng tính cho xưởng. Số liệu hệ số K trong bài chỉ để minh hoạ; xưởng phải chấn thử để xác định cho máy và vật liệu của mình.
Lớp trung hoà và hệ số K
Khi uốn một tấm kim loại, mặt ngoài nếp uốn bị kéo giãn và mặt trong bị nén. Ở đâu đó giữa hai mặt có một lớp không giãn không nén. Nếu tấm uốn với bán kính lớn so với chiều dày, lớp này nằm gần giữa chiều dày. Khi bán kính trong nhỏ dần, lớp trung hoà dịch về phía mặt trong.
Hệ số K là tỷ số giữa khoảng cách từ mặt trong đến lớp trung hoà và chiều dày tấm. K bằng 0,5 nghĩa là lớp trung hoà nằm đúng giữa; K nhỏ hơn nghĩa là lệch vào trong. Trong thực tế chấn thép tấm, giá trị K thường được nhắc trong khoảng từ khoảng 0,3 đến 0,5 tuỳ vật liệu, tỷ lệ bán kính trên chiều dày, cách chấn và bộ cối. Đây là khoảng tham khảo, không phải số để dùng ngay.
Lý do K quan trọng là chiều dài cung của lớp trung hoà chính là phần phôi tiêu tốn cho nếp uốn. Sai K một chút trên một nếp có thể không đáng kể, nhưng một chi tiết có năm sáu nếp thì sai số cộng dồn có thể làm cả chi tiết lệch vài mi-li-mét, đủ để lắp không vào.
Phần mềm CAD có mô-đun thép tấm đều cho nhập K hoặc bảng bù uốn. Nếu xưởng đã có bảng bù uốn đo thực tế cho từng chiều dày và bộ cối thì dùng bảng đó, chính xác hơn dùng K chung.
Tính phôi chấn chữ L: ví dụ giả định từng bước
Ví dụ dưới đây hoàn toàn là giả định để thấy cách tính, không phải thông số khuyến nghị. Chi tiết là một thanh chữ L chấn từ thép tấm dày 2 mm, góc 90 độ, kích thước ngoài hai cánh là 50 mm và 30 mm, bán kính trong 2 mm, giả sử K bằng 0,4.
- Tính phần bù uốn. Bù uốn bằng góc uốn tính theo ra-đi-an nhân với tổng của bán kính trong và K nhân chiều dày. Góc 90 độ bằng khoảng 1,5708 ra-đi-an; bán kính cộng K nhân chiều dày bằng 2 cộng 0,8 là 2,8. Bù uốn xấp xỉ 1,5708 nhân 2,8, khoảng 4,4 mm.
- Tính đoạn thẳng của mỗi cánh. Với góc 90 độ, đoạn thẳng bằng kích thước ngoài trừ đi tổng bán kính trong và chiều dày, tức trừ 4 mm. Cánh 50 còn 46 mm, cánh 30 còn 26 mm.
- Cộng lại. Chiều dài phôi bằng 46 cộng 26 cộng 4,4, khoảng 76,4 mm.
- Kiểm bằng cách thứ hai. Tổng kích thước ngoài là 80 mm. Phần trừ uốn bằng hai lần tổng bán kính và chiều dày, tức 8, trừ đi bù uốn 4,4, còn 3,6. 80 trừ 3,6 cũng ra 76,4 mm. Hai cách khớp nhau là dấu hiệu không tính nhầm.
- Chấn thử và chỉnh. Cắt phôi theo số tính, chấn trên đúng máy và bộ cối, đo kích thước thật, rồi suy ngược K hoặc bù uốn thực tế để ghi vào bảng xưởng.
Bán kính trong khi chấn bằng cối chữ V trong thực tế phụ thuộc chủ yếu vào độ mở cối, không chỉ vào đầu chày. Vì vậy cùng một chiều dày nhưng đổi cối là đổi bán kính, đổi bù uốn. Bảng xưởng nên ghi theo từng cặp chiều dày và cối.
Khai triển ống tròn và chi tiết cuốn
Với chi tiết cuốn tròn như ống, vỏ bồn, vòng đai, nguyên tắc vẫn là lớp trung hoà. Vì bán kính cuốn thường rất lớn so với chiều dày, lớp trung hoà gần như nằm giữa chiều dày, nên người ta lấy đường kính trung bình, tức đường kính ngoài trừ một lần chiều dày, rồi nhân với số pi.
Ví dụ giả định: ống có đường kính ngoài 500 mm, cuốn từ tấm dày 6 mm. Đường kính trung bình bằng 494 mm. Chiều dài phôi khai triển khoảng 3,1416 nhân 494, xấp xỉ 1.552 mm. Nếu mối hàn dọc có khe hở chân theo quy trình, phải trừ khe hở đó khỏi chiều dài phôi.
Máy cuốn ba trục phổ biến ở xưởng nhỏ có nhược điểm là để lại một đoạn phẳng ở hai đầu tấm, vì phần đó không nằm giữa các trục để được uốn. Cách xử lý thường là vê trước hai đầu bằng máy chấn hoặc bằng chức năng vê đầu nếu máy có, hoặc chừa thêm phôi rồi cắt bỏ. Máy bốn trục giảm được đoạn phẳng này.
Chi tiết côn, phễu, cút chuyển tiếp có hình khai triển phức tạp hơn, là hình quạt hoặc hình được dựng bằng phương pháp tam giác. Với các chi tiết này, nên dựng mô hình thép tấm trong phần mềm CAD để khai triển, rồi in dưỡng giấy hoặc xuất file cắt. Tính tay chỉ để kiểm tra lại số liệu lớn.
Những yếu tố làm phôi tính đúng mà chấn vẫn sai
Đàn hồi ngược. Sau khi nhả lực, tấm bật lại một chút, góc chấn mở ra. Thép cường độ cao và inox bật nhiều hơn thép thường. Thợ bù bằng cách chấn quá góc hoặc dùng cối có góc nhỏ hơn; lượng bù xác định bằng chấn thử.
Hướng thớ cán. Uốn song song với hướng cán dễ nứt mặt ngoài hơn, nhất là bán kính nhỏ và tấm dày. Khi sắp phôi, cố đặt nếp uốn vuông góc với hướng cán nếu bản vẽ cho phép.
Dung sai chiều dày tấm. Tấm ghi 2 mm có thể dày hoặc mỏng hơn trong dung sai cho phép của nhà sản xuất. Lô tấm khác có thể cho kết quả chấn hơi khác.
Thứ tự chấn. Chi tiết nhiều nếp, chấn sai thứ tự có thể va vào chày hoặc thân máy, không chấn tiếp được. Lên thứ tự trước, có thể mô phỏng trên phần mềm.
Lỗ và rãnh gần nếp uốn. Lỗ nằm quá gần đường uốn sẽ bị kéo méo. Khi bản vẽ có lỗ sát nếp, cân nhắc khoan sau khi chấn hoặc bàn với người thiết kế.
Dùng chatbot tính nháp và lập bảng tính cho xưởng
Chatbot rất hợp với việc giải thích công thức, kiểm lại phép tính và soạn bảng tính. Câu lệnh mẫu: "Giải thích cách tính chiều dài phôi chấn cho chi tiết chữ U từ thép tấm, cho biết kích thước ngoài các cánh, chiều dày, bán kính trong và hệ số K là biến đầu vào. Viết công thức bảng tính để nhập số và ra chiều dài phôi, kèm một dòng kiểm bằng phương pháp trừ uốn." Kết quả là một bảng tính bạn tự kiểm được bằng tay với ví dụ đơn giản.
Điều cần cảnh giác là AI hay tự điền hệ số K hoặc bảng bù uốn nghe rất chuyên nghiệp mà không nói rõ nguồn. Nếu nó đưa K cụ thể cho một chiều dày, coi đó là giả định cần thay bằng số đo của xưởng. Luôn tính lại bằng tay ít nhất một ví dụ để chắc công thức không bị đảo dấu hay nhầm đơn vị góc giữa độ và ra-đi-an, lỗi rất hay gặp.
Bảng tính của xưởng nên có một cột cho K hoặc bù uốn đo thực tế theo từng chiều dày và cối, và một cột ghi ngày chấn thử, người chấn. Sau một thời gian, đó là tài sản kỹ thuật của xưởng. Khi chia sẻ bảng tính hoặc bản vẽ chi tiết với chatbot, bỏ tên khách và mã sản phẩm.
Lập bảng bù uốn riêng của xưởng
Bảng bù uốn đo thực tế là thứ đáng giá nhất mà một xưởng thép tấm có thể tự làm, và chỉ cần làm một lần cho mỗi tổ hợp vật liệu, chiều dày, cối. Cách làm đơn giản như sau.
- Cắt mẫu thử. Với mỗi chiều dày và loại vật liệu hay dùng, cắt vài dải phôi cùng chiều dài đã đo chính xác bằng thước.
- Chấn một nếp 90 độ ở giữa. Dùng đúng bộ chày cối thường dùng cho chiều dày đó, chỉnh góc cho đạt 90 độ sau khi bật lại.
- Đo hai cánh ngoài. Đo bằng thước cặp ở vài vị trí dọc chiều dài, lấy trung bình.
- Suy ra phần trừ uốn. Tổng hai cánh ngoài trừ chiều dài phôi ban đầu chính là phần trừ uốn thực tế của tổ hợp đó.
- Ghi vào bảng. Mỗi dòng gồm vật liệu, chiều dày đo được, mã cối, độ mở cối, phần trừ uốn, ngày đo, người đo.
- Nhập vào phần mềm. Đưa bảng này vào mô-đun thép tấm của phần mềm CAD để bản khai triển dùng số thật của xưởng.
Khi đổi nhà cung cấp tấm hoặc thay bộ cối mới, đo lại vài mẫu để xem bảng còn đúng không. Bảng này cũng là tài liệu tốt để đào tạo thợ mới, thay vì truyền miệng các con số bù.
An toàn khi chấn và cuốn
Máy chấn và máy cuốn là hai máy gây tai nạn kẹp tay nghiêm trọng ở xưởng thép tấm. Vùng nguy hiểm là khe giữa chày và cối, giữa các trục cuốn, và chỗ tấm dài bất ngờ vung lên khi chấn. Che chắn, rèm quang, công tắc chân có nắp, nút dừng khẩn trên máy tồn tại vì lý do đó; không tháo, không vô hiệu hoá, không chèn để chạy nhanh hơn.
Tấm lớn cần hai người đỡ và thống nhất hiệu lệnh trước khi đạp chân. Khi cuốn, không đưa tay theo tấm vào giữa các trục, không dùng tay kéo mép tấm khi máy đang quay. Đổi chày cối, chỉnh máy thì tắt máy, khoá và treo thẻ theo quy định của xưởng. Người vận hành phải được huấn luyện trên đúng loại máy, và xưởng nên có hướng dẫn vận hành dán tại máy, do người có chuyên môn soạn và duyệt.
AI có thể giúp soạn bản nháp hướng dẫn an toàn tại máy để người phụ trách sửa và duyệt, nhưng không thay được việc huấn luyện thực hành và kiểm tra thiết bị an toàn định kỳ.
Câu hỏi thường gặp
Hệ số K của thép tấm thường là bao nhiêu?
Hay được nhắc trong khoảng từ khoảng 0,3 đến 0,5, nhưng phụ thuộc vật liệu, tỷ lệ bán kính trên chiều dày và bộ chày cối. Số đáng tin nhất là số xưởng tự suy ra từ chấn thử trên đúng máy và đúng vật liệu, rồi ghi vào bảng.
Vì sao chấn theo số trên phần mềm vẫn bị dư thiếu vài mi-li-mét?
Thường do hệ số K hoặc bảng bù uốn trong phần mềm không khớp với cối thực tế, chiều dày tấm lệch trong dung sai, hoặc đàn hồi ngược chưa được bù. Chấn thử, đo, rồi cập nhật bảng bù uốn trong phần mềm theo số thật.
Tính phôi ống tròn lấy đường kính ngoài hay trong?
Thường lấy đường kính trung bình, tức đường kính ngoài trừ một lần chiều dày, vì lớp trung hoà gần giữa chiều dày khi bán kính cuốn lớn. Sau đó trừ khe hở mối hàn dọc nếu quy trình có khe hở chân.
Có nhờ AI khai triển phễu, côn được không?
AI có thể giải thích phương pháp và tính các thông số chính như bán kính hình quạt, góc quạt. Nhưng với chi tiết thật, nên dựng mô hình thép tấm trong phần mềm CAD để khai triển và đối chiếu, vì sai một chi tiết nhỏ trong công thức là phôi hỏng.
Thép tấm bị nứt ở mặt ngoài nếp chấn là do đâu?
Thường do bán kính uốn quá nhỏ so với chiều dày, uốn song song hướng cán, hoặc vật liệu kém dẻo. Tăng bán kính bằng cối mở rộng hơn, đổi hướng sắp phôi, hoặc kiểm chứng chỉ vật liệu. Hỏi nhà cung cấp về bán kính uốn tối thiểu khuyến nghị.
Máy cuốn ba trục để lại đoạn phẳng ở đầu tấm có tránh được không?
Có thể giảm bằng cách vê trước hai đầu trên máy chấn hoặc bằng chức năng vê đầu của máy cuốn, hoặc chừa phôi dài hơn rồi cắt bỏ phần phẳng. Máy cuốn bốn trục xử lý việc này tốt hơn.