Tìm hiểu quy trình gia công nhôm từ thô đến thành phẩm chi tiết

Gia công nhôm là một chuỗi quy trình phức tạp tác động vào vật liệu nhôm nguyên liệu ban đầu (thường là phôi nhôm hoặc hợp kim nhôm), kéo dài từ công đoạn đúc phôi, tạo hình, xử lý nhiệt, cho đến các bước gia công cơ khí chính xác, xử lý bề mặt và lắp ráp thành phẩm. Thành phẩm nhôm hoàn chỉnh, có độ chính xác cao, độ bền tốt và đáp ứng đúng yêu cầu thiết kế.

Quy trình gia công nhôm bao gồm các bước cơ bản sau:

Bước 1: Chuẩn bị nguyên liệu đầu vào – lựa chọn hợp kim nhôm và đúc phôi

Bước đầu tiên trong quy trình gia công nhôm chính là việc lựa chọn loại nhôm phù hợp với yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm cuối cùng. Tùy vào ứng dụng và tính chất cơ học mong muốn, nhà sản xuất có thể sử dụng nhôm nguyên chất (thường là nhôm 1050) hoặc các loại hợp kim nhôm có bổ sung các nguyên tố như magie (Mg), silic (Si), đồng (Cu), mangan (Mn), kẽm (Zn)... để tăng độ cứng, khả năng hàn, độ bền kéo hoặc khả năng định hình.

Sau khi lựa chọn hợp kim, nhôm sẽ được nung chảy trong lò luyện ở nhiệt độ khoảng 660 – 750 độ C, sau đó tiến hành tinh luyện để loại bỏ tạp chất, rồi đúc thành các phôi nhôm nguyên liệu dưới dạng billet (thanh tròn) hoặc slab (tấm phẳng), là dạng bán thành phẩm tiêu chuẩn để phục vụ cho các công đoạn định hình tiếp theo.

Bước 2: Gia công định hình: Đùn ép hoặc cán phôi nhôm để tạo hình sản phẩm sơ cấp

Từ các phôi nhôm được đúc sẵn, quá trình gia công định hình sẽ giúp chuyển đổi vật liệu từ dạng khối sang các hình dạng cơ bản có mặt cắt và kích thước phù hợp với sản phẩm mong muốn.

• Phương pháp đùn ép (Extrusion)

Đối với các sản phẩm có mặt cắt phức tạp, có chiều dài lớn như nhôm định hình dùng trong khung máy, khung cửa, bàn thao tác..., phương pháp đùn ép là lựa chọn tối ưu. Quá trình này được thực hiện bằng cách nung nóng phôi nhôm đến nhiệt độ từ 450 – 500°C, sau đó dùng piston thủy lực đẩy phôi đi qua khuôn định hình với lực ép lớn, để tạo ra thanh nhôm có mặt cắt theo yêu cầu. Sau khi đùn, thanh nhôm được làm nguội cưỡng bức bằng quạt hoặc phun nước, tiếp theo là bước kéo giãn nhằm giảm ứng suất bên trong, sau đó được cắt theo chiều dài tiêu chuẩn.

• Phương pháp cán (Rolling)

Trong trường hợp cần tạo ra các tấm nhôm mỏng, cuộn nhôm, hoặc các sản phẩm dạng phẳng, người ta sẽ sử dụng phương pháp cán nóng hoặc cán nguội, trong đó phôi nhôm được đưa qua hệ thống trục lăn để giảm chiều dày và tăng chiều dài, đồng thời cải thiện tính cơ học và bề mặt sản phẩm.

>>> Có thể bạn quan tâm: Khung nhôm định hình là gì? Ưu điểm và ứng dụng phổ biến

Bước 3: Xử lý nhiệt: Tăng cứng và ổn định cấu trúc vật liệu

Sau khi được tạo hình sơ bộ, nhôm định hình hoặc tấm nhôm sẽ trải qua các công đoạn xử lý nhiệt nhằm cải thiện cơ tính, tăng độ cứng, giảm ứng suất dư và đảm bảo độ ổn định cấu trúc khi gia công cơ khí tiếp theo. Tùy vào loại hợp kim nhôm và mục đích sử dụng, người ta có thể áp dụng các phương pháp xử lý nhiệt khác nhau như:

• Ủ mềm (Annealing): Nhằm làm giảm độ cứng, cải thiện khả năng uốn hoặc dập sâu.
• Tôi – ram (Quenching – Aging): Tăng độ bền và độ cứng, phổ biến với các hợp kim nhôm 6061-T6, 7075-T6...
• Già hóa tự nhiên hoặc nhân tạo: Ổn định cấu trúc tinh thể sau khi tôi, nhằm tăng tuổi thọ và khả năng chịu tải của sản phẩm.

Bước 4: Gia công cơ khí: Tạo hình chính xác theo bản vẽ kỹ thuật

Ở bước này, nhôm đã đạt đến trạng thái bán thành phẩm với hình dạng cơ bản, nhưng để trở thành chi tiết kỹ thuật hoàn chỉnh, nó cần trải qua quá trình gia công cơ khí chính xác nhằm tạo ra các lỗ khoan, rãnh, mặt phẳng, bề mặt ăn khớp hoặc các đường nét theo bản vẽ kỹ thuật cụ thể.

Các phương pháp gia công phổ biến bao gồm:

• Phay CNC: Tạo bề mặt phẳng, rãnh, lỗ hoặc chi tiết biên dạng theo trục X, Y, Z.
• Tiện: Gia công các chi tiết tròn xoay, trụ, ống hoặc mặt côn.
• Khoan, tarô: Tạo lỗ hoặc ren cho chi tiết lắp ghép.
• Cắt laser hoặc cắt CNC plasma: Gia công đường viền có độ chính xác cao trên nhôm tấm.
• Chấn, uốn: Tạo hình góc cong, vát cạnh, phổ biến trong chế tạo tủ điện, vỏ máy, bảng điều khiển.

Bước 5: Xử lý bề mặt nhôm: Tăng độ bền và tính thẩm mỹ

Sau khi hoàn thành gia công cơ khí, sản phẩm nhôm cần được xử lý bề mặt để bảo vệ khỏi tác nhân môi trường như oxy hóa, ăn mòn, đồng thời tăng tính thẩm mỹ và phù hợp với các ứng dụng cụ thể.

Các phương pháp xử lý bề mặt phổ biến gồm:

• Anod hóa (Anodizing): Là quá trình điện hóa tạo lớp oxit nhôm cứng và bền trên bề mặt, có thể nhuộm màu (đen, bạc, vàng...) giúp tăng thẩm mỹ và chống mài mòn.
• Sơn tĩnh điện: Dùng súng phun sơn bột, sau đó sấy nhiệt để lớp sơn bám chắc, bền màu, được sử dụng rộng rãi cho nội thất, khung cửa, bảng điều khiển.
• Mạ điện (Nickel, Chrome): Tăng độ bóng và chống gỉ cho các chi tiết trang trí hoặc chi tiết máy cao cấp.
• Đánh xước, mài bóng, in laser logo: Tùy theo yêu cầu khách hàng hoặc thương hiệu sản phẩm.

Bước 6: Kiểm tra chất lượng – Lắp ráp – Đóng gói thành phẩm

Bước cuối cùng trong quy trình gia công nhôm là kiểm tra toàn diện các thông số kỹ thuật như kích thước, độ phẳng, độ vuông góc, sai số dung sai, màu sắc bề mặt... theo tiêu chuẩn đặt ra hoặc theo bản vẽ thiết kế. Sau đó, các chi tiết được lắp ráp nếu là kết cấu tổ hợp, hoặc đóng gói cẩn thận (thường sử dụng màng PE, giấy chống trầy, thùng carton, pallet gỗ) để vận chuyển đến tay khách hàng.

Nhờ vào quy trình gia công nhôm cùng với sự phối hợp chặt chẽ giữa máy móc hiện đại và tay nghề kỹ thuật viên, đã giúp nhôm trở thành vật liệu dẫn đầu trong xu thế sản xuất hiện đại – nơi mà trọng lượng nhẹ, hiệu suất cao, khả năng tái chế và tính thẩm mỹ đều được xem là những yếu tố quan trọng hàng đầu.

>>> Tham khảo: Giải pháp quản trị tổng thể dành cho các doanh nghiệp sản xuất