Cắt: Quy trình cắt cuộn thép chính xác cho các sản phẩm có chiều rộng tùy chỉnh

Định nghĩa và khái niệm cơ bản

Cắt xén là một kỹ thuật gia công kim loại chính xác liên quan đến việc cắt các cuộn kim loại tấm liên tục thành các dải hẹp hơn có chiều rộng được chỉ định. Hoạt động cắt theo chiều dọc này biến các cuộn rộng thành nhiều cuộn hẹp hơn thông qua việc sử dụng các lưỡi cắt tròn được đặt trên các trục song song. Cắt xén là một quy trình trung gian quan trọng trong chuỗi giá trị sản xuất thép, cho phép các nhà sản xuất tạo ra các kích thước vật liệu phù hợp với các ứng dụng hạ nguồn trong khi vẫn duy trì hiệu quả của sản xuất liên tục.

Trong bối cảnh rộng hơn của ngành luyện kim, cắt xẻ chiếm vị trí quan trọng giữa quá trình sản xuất thép sơ cấp và quá trình chế tạo cuối cùng. Nó thu hẹp khoảng cách giữa sản xuất thép quy mô lớn, sản xuất các cuộn thép có chiều rộng tiêu chuẩn để đạt hiệu quả kinh tế, và các yêu cầu về kích thước đa dạng của các ứng dụng sử dụng cuối. Quá trình này minh họa cho sự cân bằng giữa kinh tế sản xuất hàng loạt và nhu cầu tùy chỉnh trong thực hành luyện kim hiện đại.

Bản chất vật lý và cơ sở lý thuyết

Cơ chế vật lý

Quá trình cắt hoạt động thông qua biến dạng cắt có kiểm soát của các tấm kim loại. Ở cấp độ vi cấu trúc, quá trình này gây ra biến dạng dẻo cục bộ vượt quá cường độ cắt cực đại của vật liệu, gây ra sự tách rời theo một đường dẫn được xác định trước. Hành động cắt này tạo ra các vùng biến dạng đặc trưng tại các cạnh cắt, bao gồm vùng đánh bóng, vùng gãy và hình thành gờ, phản ánh các giai đoạn tiến triển của quá trình tách rời vật liệu.

Các cơ chế vi mô trong quá trình cắt bao gồm chuyển động trật khớp, sự cứng hóa do ứng suất và cuối cùng là sự hình thành lỗ rỗng và sự hợp nhất dẫn đến sự tách rời vật liệu. Chất lượng của cạnh cắt được xác định bởi sự tương tác giữa các công cụ cắt và cấu trúc vi mô của vật liệu, đặc biệt là kích thước hạt, hướng và phân bố pha. Trong vật liệu thép, sự hiện diện của các pha khác nhau (ferit, peclit, martensite) ảnh hưởng đáng kể đến hành vi cắt trong quá trình cắt.

Mô hình lý thuyết

Mô hình lý thuyết chính mô tả quá trình cắt là lý thuyết định vị dải cắt, lý thuyết này giải thích cách biến dạng tập trung thành các dải hẹp trong quá trình vận hành tốc độ biến dạng cao. Mô hình này, được phát triển vào giữa thế kỷ 20, dựa trên công trình trước đó về cơ học cắt kim loại của Merchant và những người khác, những người đã thiết lập mối quan hệ cơ bản giữa hình dạng dụng cụ, đặc tính vật liệu và lực cắt.

Hiểu biết lịch sử về cắt xẻ đã phát triển từ các phương pháp tiếp cận theo kinh nghiệm đến các mô hình phân tích phức tạp hơn. Những người thực hành ban đầu dựa vào các thông số dựa trên kinh nghiệm, trong khi các phương pháp tiếp cận hiện đại kết hợp phân tích phần tử hữu hạn (FEA) và các mô hình tính toán. Các phương pháp tiếp cận lý thuyết đương đại bao gồm các mô hình cơ học gãy đàn hồi-dẻo, có thể giải thích tốt hơn về hành vi vật liệu trong các hoạt động cắt xẻ tốc độ cao và các mô hình dựa trên cấu trúc vi mô xem xét các cơ chế biến dạng ở cấp độ hạt.

Cơ sở khoa học vật liệu

Hiệu suất cắt liên quan trực tiếp đến cấu trúc tinh thể của vật liệu đang được xử lý. Cấu trúc khối lập phương tâm khối (BCC) được tìm thấy trong thép ferritic thể hiện các đặc điểm cắt khác nhau so với cấu trúc khối lập phương tâm mặt (FCC) trong thép austenit. Các ranh giới hạt đóng vai trò quan trọng trong chất lượng cắt, vì chúng có thể cản trở sự lan truyền vết nứt (cải thiện chất lượng cạnh) hoặc đóng vai trò là đường dẫn ưu tiên cho gãy (có khả năng gây ra các khuyết tật cạnh).

Cấu trúc vi mô của vật liệu thép ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất cắt. Cấu trúc hạt mịn hơn thường tạo ra chất lượng cạnh tốt hơn nhưng đòi hỏi lực cắt cao hơn. Phân bố pha ảnh hưởng đến đặc điểm cạnh cắt, với các pha cứng hơn như martensite làm tăng độ mài mòn của dụng cụ trong khi có khả năng cải thiện độ rõ nét của cạnh. Các tạp chất và các hạt pha thứ hai có thể đóng vai trò là chất tập trung ứng suất trong quá trình cắt, có khả năng gây ra gãy sớm hoặc làm hỏng dụng cụ.

Biểu thức toán học và phương pháp tính toán

Công thức định nghĩa cơ bản

Công thức cơ bản để tính lực cắt là:

$$F_s = L \times t \times \tau_s \times C_f$$

Trong đó $F_s$ là lực cắt (N), $L$ là chiều dài cắt (mm), $t$ là độ dày vật liệu (mm), $\tau_s$ là độ bền cắt của vật liệu (MPa) và $C_f$ là hệ số hiệu chỉnh có tính đến tình trạng và hình dạng của dụng cụ.

Công thức tính toán liên quan

Khoảng cách giữa dao cắt trên và dưới có thể được tính như sau:

$$C = k \times t \times \sqrt{\frac{250}{\tau_s}} $$

Trong đó $C$ là khoảng hở tối ưu (mm), $k$ là hệ số riêng của vật liệu (thường là 0,005-0,025), $t$ là độ dày vật liệu (mm) và $\tau_s$ là cường độ cắt (MPa).

Yêu cầu về công suất cho hoạt động cắt có thể được xác định bằng:

$$P = \frac{F_s \times v}{60.000 \times \eta}$$

Trong đó $P$ là công suất (kW), $F_s$ là lực cắt (N), $v$ là tốc độ cắt (m/phút) và $\eta$ là hiệu suất cơ học của dây chuyền cắt (thường là 0,7-0,85).

Điều kiện và giới hạn áp dụng

Các công thức này có giá trị đối với các hoạt động ở nhiệt độ môi trường trên vật liệu kim loại trong phạm vi độ dày tiêu chuẩn (0,1-12mm). Các mô hình giả định các đặc tính vật liệu đồng nhất trên toàn bộ độ dày và chiều rộng của tấm, điều này có thể không đúng đối với thép cường độ cao tiên tiến có cấu trúc vi mô phức tạp.

Các hạn chế bao gồm độ chính xác giảm đối với vật liệu rất mỏng (<0,1mm) khi hiệu ứng uốn trở nên đáng kể và đối với vật liệu rất dày (>12mm) khi cơ học gãy trở nên phức tạp hơn. Các công thức cũng giả định dụng cụ sắc bén; khi độ mòn của dụng cụ tiến triển, phải áp dụng các hệ số hiệu chỉnh để duy trì độ chính xác.

Phương pháp đo lường và đặc tính

Thông số kỹ thuật thử nghiệm tiêu chuẩn

ASTM E340: Phương pháp thử tiêu chuẩn cho kim loại và hợp kim khắc vĩ mô - Bao gồm đánh giá chất lượng cạnh cắt thông qua các kỹ thuật khắc vĩ mô.

ISO 16160: Sản phẩm tấm thép phủ nhúng nóng liên tục - Bao gồm các thông số kỹ thuật để đánh giá chất lượng cạnh sau các hoạt động cắt.

ASTM A1030: Thực hành tiêu chuẩn để đo đặc tính độ phẳng của sản phẩm tấm thép - Giải quyết các vấn đề về độ phẳng có thể phát sinh từ hoạt động cắt.

DIN EN 10149: Tiêu chuẩn kỹ thuật cho các sản phẩm phẳng cán nóng làm bằng thép cường độ chịu lực cao để tạo hình nguội - Bao gồm các điều khoản về yêu cầu chất lượng cạnh sau khi cắt.

Thiết bị và nguyên tắc thử nghiệm

Hệ thống kính hiển vi quang học thường được sử dụng để kiểm tra chất lượng cạnh cắt, thường ở độ phóng đại 50-200 lần. Các hệ thống này hoạt động theo nguyên lý phản xạ ánh sáng để làm lộ các vùng đặc trưng của cạnh cắt.

Máy đo độ nhám bề mặt cạnh và chiều cao gờ bằng các kỹ thuật quang học hoặc dựa trên bút stylus. Các thiết bị này định lượng độ không đều của bề mặt bằng cách theo dõi sự dịch chuyển theo chiều dọc trên bề mặt được đo.

Máy thử độ bền kéo đánh giá các đặc tính cơ học của các cạnh cắt, đặc biệt quan trọng đối với các ứng dụng mà vết nứt cạnh là mối quan tâm. Các hệ thống tiên tiến bao gồm khả năng tương quan hình ảnh kỹ thuật số để lập bản đồ phân phối ứng suất gần các cạnh cắt.

Máy phân tích tình trạng cạnh chuyên dụng kết hợp quét quang học với xử lý hình ảnh tự động để cung cấp đánh giá chất lượng thời gian thực trong quá trình sản xuất. Các hệ thống này sử dụng thuật toán thị giác máy để phát hiện và phân loại các khuyết tật cạnh.

Yêu cầu mẫu

Các mẫu chuẩn để đánh giá chất lượng cạnh thường yêu cầu các mẫu dài 100-300mm được cắt vuông góc với hướng cắt. Các mẫu cạnh phải được trích xuất cẩn thận để tránh biến dạng bổ sung có thể che khuất các đặc điểm cắt ban đầu.

Chuẩn bị bề mặt để kiểm tra bằng kính hiển vi bao gồm vệ sinh cẩn thận để loại bỏ dầu và mảnh vụn, sau đó là các kỹ thuật khắc thích hợp để lộ các đặc điểm cấu trúc vi mô. Đối với các phép đo có độ chính xác cao, mẫu có thể cần gắn trong nhựa epoxy và đánh bóng đến độ bóng như gương.

Mẫu vật phải được lưu trữ trong môi trường được kiểm soát để ngăn ngừa quá trình oxy hóa hoặc ăn mòn có thể làm thay đổi đặc điểm của cạnh. Đối với các phân tích nhạy cảm với thời gian, có thể áp dụng lớp phủ bảo vệ để bảo vệ các điều kiện cạnh.

Thông số thử nghiệm

Kiểm tra tiêu chuẩn thường được tiến hành ở nhiệt độ phòng (23±2°C) với độ ẩm tương đối dưới 65%. Đối với các ứng dụng chuyên biệt, kiểm tra có thể được thực hiện ở nhiệt độ cao để mô phỏng các điều kiện đang hoạt động.

Đánh giá chất lượng cạnh thường kiểm tra nhiều vị trí dọc theo chiều dài khe, với các giao thức chuẩn yêu cầu đo ở đầu, giữa và cuối cuộn dây. Tần suất đo tăng lên đối với các ứng dụng quan trọng hoặc khi khắc phục sự cố chất lượng.

Các thông số chính được theo dõi bao gồm chiều cao gờ (thường được đo bằng micrômet), tỷ lệ đánh bóng/gãy (được thể hiện dưới dạng phần trăm độ dày vật liệu) và độ thẳng của cạnh (được đo bằng độ lệch so với giá trị danh nghĩa tính bằng mm/m).

Xử lý dữ liệu

Thu thập dữ liệu chính bao gồm hình ảnh kỹ thuật số của mặt cắt cạnh bằng phần mềm đo lường được hiệu chuẩn. Nhiều phép đo được thực hiện để thiết lập tính hợp lệ thống kê, thường yêu cầu ít nhất 10 phép đo cho mỗi vị trí mẫu.

Phân tích thống kê thường bao gồm tính toán giá trị trung bình, độ lệch chuẩn và chỉ số khả năng (Cpk) để đánh giá tính ổn định của quy trình. Biểu đồ kiểm soát được duy trì để theo dõi xu hướng chất lượng cạnh theo thời gian và trên các cấp vật liệu khác nhau.

Đánh giá chất lượng cuối cùng kết hợp các phép đo định lượng với phân loại định tính dựa trên các tiêu chí chấp nhận đã thiết lập. Chất lượng cạnh thường được đánh giá theo thang điểm từ 1-5 hoặc AD, với mô tả chi tiết cho từng cấp độ phân loại.

Phạm vi giá trị điển hình

Phân loại thép	Phạm vi chiều cao Burr điển hình	Điều kiện thử nghiệm	Tiêu chuẩn tham khảo
Thép cacbon thấp (AISI 1008-1010)	Độ dày 5-15%	Độ dày 0,5-3mm, khoảng hở 20-40%	Tiêu chuẩn ASTM A1030
Hợp kim thấp cường độ cao (HSLA)	Độ dày 8-20%	Độ dày 0,8-2,5mm, khoảng hở 15-25%	Tiêu chuẩn ISO16160
Thép cường độ cao tiên tiến (AHSS)	Độ dày 10-25%	Độ dày 0,5-2,0mm, khoảng hở 12-20%	EN 10149
Thép không gỉ (304/316)	Độ dày 7-18%	Độ dày 0,5-3mm, khoảng hở 15-25%	Tiêu chuẩn ASTMA480

Sự thay đổi trong mỗi phân loại chủ yếu bị ảnh hưởng bởi độ dày vật liệu, với vật liệu mỏng hơn thường tạo ra các gờ lớn hơn theo tỷ lệ. Độ cứng của vật liệu cũng ảnh hưởng đáng kể đến sự hình thành gờ, với vật liệu cứng hơn thường tạo ra các gờ nhỏ hơn nhưng sắc hơn.

Các giá trị này đóng vai trò là chuẩn mực kiểm soát chất lượng trong môi trường sản xuất. Chiều cao gờ quá mức vượt quá các phạm vi này thường chỉ ra cài đặt khoảng hở không phù hợp, dụng cụ cùn hoặc các biến thể về đặc tính vật liệu. Việc liên tục đạt được các giá trị ở mức thấp hơn của các phạm vi này cho thấy điều kiện kiểm soát quy trình và dụng cụ tối ưu.

Phân tích ứng dụng kỹ thuật

Những cân nhắc về thiết kế

Các kỹ sư phải tính đến tình trạng cạnh trong các thiết kế sử dụng vật liệu khe, đặc biệt là đối với các hoạt động tạo hình có thể xảy ra nứt cạnh. Thực hành tiêu chuẩn bao gồm việc chỉ định các yêu cầu về tình trạng cạnh dựa trên các bước xử lý tiếp theo, với các yêu cầu nghiêm ngặt hơn đối với các hoạt động tạo hình nghiêm ngặt.

Hệ số an toàn cho chất lượng cạnh thường nằm trong khoảng từ 1,2-1,5 đối với các ứng dụng không quan trọng đến 2,0-2,5 đối với các thành phần quan trọng về an toàn. Các hệ số này bù đắp cho các biến thể trong quá trình cắt và khả năng xuống cấp trong quá trình xử lý và chế biến tiếp theo.

Quyết định lựa chọn vật liệu thường xem xét khả năng cắt là một thông số chính, đặc biệt đối với các ứng dụng khối lượng lớn, nơi hiệu quả xử lý là rất quan trọng. Các vật liệu có đặc tính cơ học đồng nhất và tạp chất tối thiểu được ưu tiên cho các ứng dụng yêu cầu cạnh cắt chất lượng cao.

Các lĩnh vực ứng dụng chính

Ngành công nghiệp ô tô đại diện cho một lĩnh vực ứng dụng quan trọng đối với thép xẻ, nơi mà độ rộng dải chính xác là điều cần thiết cho các thành phần như gia cố khung gầm, đường ray ghế và dầm cửa. Các yêu cầu về chất lượng cạnh đặc biệt nghiêm ngặt đối với các thành phần và bộ phận có thể nhìn thấy được phải chịu các hoạt động tạo hình tiếp theo.

Các ứng dụng xây dựng sử dụng thép xẻ cho các thành phần kết cấu, hệ thống mái và vật liệu ốp. Các ứng dụng này thường ưu tiên độ chính xác về kích thước hơn chất lượng cạnh cực nhỏ, mặc dù kiểm soát gờ vẫn quan trọng đối với việc xử lý an toàn và các hoạt động lắp ráp.

Sản xuất thiết bị là một lĩnh vực ứng dụng quan trọng khác, trong đó các dải thép xẻ tạo thành cơ sở cho khung, giá đỡ và các thành phần bên trong. Các ứng dụng này thường yêu cầu giữ độ phẳng tốt sau khi xẻ và chất lượng cạnh đồng nhất để đảm bảo vừa vặn trong quá trình lắp ráp.

Đánh đổi hiệu suất

Chất lượng cạnh thường xung đột với tốc độ sản xuất, tạo ra sự đánh đổi cơ bản trong hoạt động cắt. Tốc độ cao hơn làm tăng năng suất nhưng thường tạo ra nhiều khuyết tật cạnh hơn, đòi hỏi nhà sản xuất phải cân bằng các yêu cầu về thông lượng với các thông số kỹ thuật về chất lượng.

Hiệu quả sử dụng vật liệu cũng là một sự đánh đổi khác, vì việc giảm thiểu tổn thất cắt có thể yêu cầu chạy nhiều dải hẹp với các khoản phụ cấp cắt cạnh nhỏ hơn. Cách tiếp cận này cải thiện năng suất vật liệu nhưng làm tăng nguy cơ biến đổi kích thước và các vấn đề tiềm ẩn về chất lượng.

Các kỹ sư phải cân bằng các yêu cầu cạnh tranh này bằng cách thiết lập ngưỡng chất lượng phù hợp cho các ứng dụng cụ thể. Các ứng dụng quan trọng có thể biện minh cho tốc độ xử lý chậm hơn và các khoản phụ cấp cắt giảm bảo thủ hơn, trong khi các ứng dụng ít đòi hỏi hơn cho phép tối ưu hóa hiệu quả sản xuất.

Phân tích lỗi

Nứt cạnh là một chế độ hỏng hóc phổ biến liên quan đến chất lượng cắt, đặc biệt là trong các hoạt động tạo hình tiếp theo. Hỏng hóc này thường bắt đầu từ các khuyết tật cực nhỏ ở cạnh cắt, lan truyền dưới ứng suất kéo được áp dụng trong quá trình tạo hình.

Cơ chế hỏng hóc tiến triển thông qua sự khởi đầu của vết nứt nhỏ tại các điểm không đều ở cạnh, sau đó là sự lan truyền vết nứt dọc theo ranh giới hạt hoặc qua các vùng bị yếu đi do quá trình làm cứng do cắt xẻ. Các chiến lược phòng ngừa bao gồm tối ưu hóa các thông số cắt xẻ, chỉ định các phương pháp xử lý điều hòa cạnh thích hợp và thiết kế các hoạt động tạo hình để giảm thiểu biến dạng cạnh.

Các phương pháp giảm thiểu rủi ro bao gồm các quy trình xử lý cạnh như cán cạnh, phay hoặc đánh bóng để loại bỏ các khuyết tật khỏi cạnh cắt. Đối với các ứng dụng quan trọng, các phương pháp kiểm tra không phá hủy như kiểm tra dòng điện xoáy có thể phát hiện các khuyết tật cạnh cực nhỏ trước khi chúng dẫn đến hỏng hóc thành phần.

Các yếu tố ảnh hưởng và phương pháp kiểm soát

Ảnh hưởng của thành phần hóa học

Hàm lượng cacbon ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất cắt, với hàm lượng cacbon cao hơn làm tăng độ bền và độ cứng của vật liệu, thường dẫn đến các vết cắt sạch hơn nhưng tỷ lệ hao mòn dụng cụ cao hơn. Phạm vi cacbon tối ưu cho khả năng cắt tốt thường nằm trong khoảng 0,05-0,15% đối với thép mềm.

Mangan và silic, phổ biến trong các công thức thép, ảnh hưởng đến quá trình cắt bằng cách tác động đến độ bền vật liệu và đặc tính làm cứng khi gia công. Mangan quá mức (>1,5%) có thể làm tăng sự hình thành gờ do quá trình làm cứng khi gia công được tăng cường trong quá trình cắt.

Các phương pháp tối ưu hóa thành phần bao gồm cân bằng các thành phần tăng cường độ bền với các thành phần cải thiện khả năng gia công. Ví dụ, việc bổ sung lưu huỳnh nhỏ (0,015-0,030%) có thể cải thiện khả năng cắt bằng cách tạo ra các tạp chất mangan sulfua đóng vai trò là chất tập trung ứng suất trong quá trình cắt.

Ảnh hưởng của cấu trúc vi mô

Kích thước hạt ảnh hưởng đáng kể đến chất lượng cắt, với các hạt mịn hơn thường tạo ra độ hoàn thiện cạnh tốt hơn nhưng đòi hỏi lực cắt cao hơn. Kích thước hạt tối ưu thường nằm trong khoảng từ ASTM 7-10 để có khả năng cắt tốt kết hợp với các đặc tính cơ học chấp nhận được.

Phân bố pha ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất cắt, đặc biệt là trong thép nhiều pha. Các pha cứng hơn như martensite làm tăng độ mài mòn của dụng cụ và lực cắt, trong khi các pha mềm hơn như ferit cải thiện khả năng gia công nhưng có thể dẫn đến tăng hình thành gờ.

Các tạp chất và khuyết tật đóng vai trò là chất tập trung ứng suất trong quá trình cắt, có khả năng dẫn đến các đường gãy không thể đoán trước và các khuyết tật cạnh. Các tạp chất không phải kim loại, đặc biệt là oxit cứng và silicat, làm tăng tốc độ mài mòn dụng cụ và có thể gây ra các vấn đề cục bộ về chất lượng cạnh.

Xử lý ảnh hưởng

Xử lý nhiệt ảnh hưởng đáng kể đến khả năng cắt bằng cách thay đổi độ cứng và cấu trúc vi mô của vật liệu. Vật liệu ủ thường tạo ra các gờ lớn hơn nhưng cần lực cắt thấp hơn, trong khi vật liệu cứng tạo ra các vết cắt sạch hơn nhưng làm tăng tốc độ mài mòn của dụng cụ.

Cán nguội trước khi cắt ảnh hưởng đến chất lượng cạnh thông qua hiệu ứng làm cứng khi làm việc. Vật liệu cán nguội nhiều thường có nhiều vết nứt giòn hơn trong quá trình cắt, tạo ra các cạnh cắt thẳng hơn nhưng có khả năng bị nứt nhỏ có thể ảnh hưởng đến các hoạt động tạo hình tiếp theo.

Tốc độ làm mát trong quá trình sản xuất thép ảnh hưởng đến cấu trúc hạt và phân bố pha, tác động trực tiếp đến hiệu suất cắt. Các biện pháp làm mát có kiểm soát có thể tối ưu hóa cấu trúc vi mô để cải thiện khả năng cắt trong khi vẫn duy trì các đặc tính cơ học cần thiết.

Các yếu tố môi trường

Nhiệt độ ảnh hưởng đáng kể đến hoạt động cắt, với nhiệt độ cao làm giảm độ bền kéo của vật liệu và có khả năng cải thiện chất lượng cạnh. Một số hoạt động cắt chính xác duy trì nhiệt độ vật liệu được kiểm soát để tối ưu hóa các thông số quy trình.

Độ ẩm và môi trường ăn mòn có thể đẩy nhanh quá trình mài mòn dụng cụ thông qua tương tác hóa học với bề mặt kim loại mới cắt. Kiểm soát môi trường thích hợp và vật liệu dụng cụ phù hợp giúp giảm thiểu những tác động này trong các ứng dụng nhạy cảm.

Các tác động phụ thuộc vào thời gian bao gồm những thay đổi tiềm ẩn về tính chất vật liệu giữa quá trình sản xuất và hoạt động cắt. Thời gian lưu trữ kéo dài có thể cho phép lão hóa do ứng suất ở một số loại thép nhất định, làm thay đổi tính chất cơ học và có khả năng ảnh hưởng đến hiệu suất cắt.

Phương pháp cải tiến

Cải tiến luyện kim bao gồm phát triển các loại thép có hình thái và phân bố tạp chất được tối ưu hóa. Xử lý canxi thép có thể biến đổi tạp chất nhôm cứng thành canxi aluminat mềm hơn giúp giảm mài mòn dụng cụ trong quá trình cắt.

Các phương pháp tiếp cận dựa trên chế biến bao gồm các kỹ thuật mài dao chính xác duy trì hình dạng cạnh cắt tối ưu. Các phương pháp mài tiên tiến có thể tạo ra các cấu hình cạnh chuyên biệt giúp giảm thiểu sự hình thành gờ cho các loại vật liệu cụ thể.

Các cân nhắc về thiết kế giúp tối ưu hóa hiệu suất bao gồm các hệ thống điều chỉnh khe hở thích hợp có thể được tinh chỉnh cho các loại vật liệu và độ dày khác nhau. Các dây chuyền cắt hiện đại kết hợp các hệ thống điều khiển khe hở tự động điều chỉnh dựa trên thông số kỹ thuật của vật liệu.

Các điều khoản và tiêu chuẩn liên quan

Các thuật ngữ liên quan

Xử lý cạnh là các quy trình thứ cấp được áp dụng cho các cạnh cắt để cải thiện chất lượng, bao gồm các hoạt động cán, phay hoặc mài cạnh để loại bỏ gờ và tạo ra các cạnh đồng đều hơn.

Sự hình thành gờ mô tả phần nhô ra của vật liệu được tạo ra ở phía thoát của hoạt động cắt, do biến dạng dẻo trong quá trình cắt. Các đặc điểm gờ đóng vai trò là chỉ số chất lượng chính cho hoạt động cắt.

Khoảng hở dao xác định khoảng cách giữa dao cắt trên và dưới, thường được biểu thị bằng phần trăm độ dày vật liệu. Thông số quan trọng này ảnh hưởng đáng kể đến chất lượng cạnh cắt, sự hình thành gờ và tuổi thọ của dụng cụ.

Các thuật ngữ này có mối liên hệ với nhau trong hệ sinh thái quy trình cắt, trong đó khoảng cách giữa dao và lưỡi dao ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình hình thành gờ, từ đó có thể cần đến các hoạt động xử lý cạnh để đáp ứng các yêu cầu về sản phẩm cuối cùng.

Tiêu chuẩn chính

ASTM A924/A924M cung cấp các thông số kỹ thuật tiêu chuẩn cho thép tấm phủ kim loại bằng quy trình nhúng nóng, bao gồm các yêu cầu về chất lượng cạnh cắt và dung sai kích thước. Tiêu chuẩn toàn diện này đóng vai trò là tài liệu tham khảo chính cho các sản phẩm thép mạ kẽm và thép mạ kẽm.

EN 10131 thiết lập các tiêu chuẩn Châu Âu cho các sản phẩm thép phẳng cacbon thấp không tráng cán nguội, bao gồm các thông số kỹ thuật chi tiết về điều kiện cạnh sau khi cắt. Tiêu chuẩn này được tham chiếu rộng rãi trong sản xuất ô tô và thiết bị gia dụng.

JIS G 3141, Tiêu chuẩn công nghiệp Nhật Bản dành cho tấm và dải thép cacbon cán nguội, có các điều khoản cụ thể về đánh giá chất lượng cạnh, khác đôi chút so với các tiêu chuẩn của phương Tây, đặc biệt là về phương pháp đo lường và tiêu chí chấp nhận.

Xu hướng phát triển

Nghiên cứu hiện tại tập trung vào việc phát triển các hệ thống cảm biến tiên tiến để theo dõi chất lượng cắt theo thời gian thực, bao gồm hình ảnh tốc độ cao và phân tích phát xạ âm thanh để phát hiện tình trạng mài mòn dụng cụ hoặc bất thường về vật liệu.

Các công nghệ mới nổi bao gồm quy trình cắt bằng laser giúp sửa đổi cục bộ các đặc tính vật liệu trước khi cắt cơ học, có khả năng cải thiện chất lượng cạnh cho các loại thép cường độ cao tiên tiến khó gia công.

Các phát triển trong tương lai có thể bao gồm các hệ thống điều khiển quy trình do AI điều khiển liên tục tối ưu hóa các thông số cắt dựa trên đặc tính vật liệu, lịch sử sản xuất và các yêu cầu ứng dụng hạ nguồn. Các hệ thống này hứa hẹn sẽ giảm thời gian thiết lập đồng thời cải thiện tính nhất quán trên nhiều thông số kỹ thuật vật liệu khác nhau.