Tuổi thọ của khuôn cắt trong quy trình rèn nguội phụ thuộc vào nhiều yếu tố liên quan, bao gồm vật liệu khuôn, độ phức tạp của chi tiết rèn, loại chốt được sản xuất (bu lông, đinh tán, vít hoặc đai ốc) và các biện pháp bảo trì được sử dụng. Nhìn chung, một khuôn cắt được thiết kế tốt và bảo trì đúng cách có thể tồn tại từ 50.000 đến hơn 500.000 lần đột, nhưng phạm vi này bị ảnh hưởng rất nhiều bởi các điều kiện vận hành và vật liệu hiện có trong môi trường sản xuất.
1. Vai trò và các yếu tố ứng suất trên khuôn cắt
Cắt tỉa khuôn được sử dụng ở giai đoạn cuối của quá trình rèn nguội để loại bỏ phần thừa và đảm bảo hình dạng bên ngoài chính xác của chi tiết rèn. Các khuôn này chịu được tải trọng va đập lặp đi lặp lại, áp suất tiếp xúc cao và lực ma sát, đặc biệt khi làm việc với thép cường độ cao hoặc ốc vít bằng thép không gỉ.
Ứng suất cơ học và nhiệt trong quá trình cắt gọt rất đáng kể. Vì khuôn phải cắt vật liệu đã tôi cứng hoặc đã tôi cứng tại đường phân khuôn, nên cạnh khuôn bị mài mòn nhiều và có thể bị sứt mẻ hoặc nứt nếu vật liệu hoặc quá trình xử lý nhiệt không phù hợp.
2. Ảnh hưởng của vật liệu và xử lý nhiệt
Việc lựa chọn thép khuôn có tác động lớn đến tuổi thọ khuôn cắt. Các vật liệu phổ biến bao gồm:
- SKD11 (Thép công cụ D2): Khả năng chống mài mòn tuyệt vời, thường được sử dụng cho sản xuất số lượng lớn.
- DC53: Phiên bản cải tiến của SKD11 có độ bền cao hơn, phù hợp hơn với các cấu hình phức tạp hoặc cắt tốc độ cao.
- Thép luyện kim bột (ví dụ: ASP23, CPM10V): Có khả năng chống mài mòn và sứt mẻ vượt trội cho các hoạt động có khối lượng cực lớn.
Xử lý nhiệt đúng cách—thường thông qua quá trình tôi chân không tiếp theo là nhiều chu kỳ ram—đảm bảo sự cân bằng tối ưu giữa độ cứng (thường là HRC 58–62) và độ dẻo dai, kéo dài tuổi thọ khuôn và giảm thiểu hỏng hóc sớm.
3. Hình học chi tiết và độ phức tạp của quá trình rèn
Các loại bu lông có cấu hình đầu đơn giản (ví dụ: bu lông lục giác tiêu chuẩn) ít gây áp lực lên khuôn cắt hơn so với các loại bu lông có đầu phức tạp, nhiều thùy hoặc đường viền đặc biệt. Các chi tiết có thể tích chớp cháy lớn hơn cần nhiều năng lượng hơn để cắt, làm tăng độ mài mòn. Ngoài ra, nếu thao tác cắt cũng phải loại bỏ bavia hoặc vát mép, tuổi thọ khuôn thường sẽ giảm.
4. Bảo trì và bôi trơn khuôn
Việc đánh bóng, kiểm tra và bảo dưỡng phòng ngừa thường xuyên là rất cần thiết để kéo dài tuổi thọ khuôn. Ngay cả khuôn chất lượng cao cũng có thể bị hỏng sớm nếu không được bảo dưỡng. Các biện pháp bảo dưỡng bao gồm:
- Kiểm tra các vết nứt nhỏ và mép bo tròn.
- Mài lại và mài sắc lại các cạnh cắt.
- Sử dụng chất bôi trơn hoặc lớp phủ chống mài mòn thích hợp để giảm thiểu độ bám dính và mài mòn.
Một số nhà máy cũng áp dụng chiến lược luân chuyển khuôn, trong đó khuôn được hoán đổi trước khi chúng bị mòn hoàn toàn, cho phép tân trang và đưa chúng trở lại dây chuyền sản xuất, từ đó kéo dài thêm vòng đời của chúng.
5. Phạm vi tuổi thọ dịch vụ điển hình
Dưới đây là các tiêu chuẩn sơ bộ để cắt giảm tuổi thọ khuôn dựa trên chất lượng vật liệu và quy trình:
| Vật liệu ốc vít | Vật liệu khuôn | Tuổi thọ dự kiến (Strokes) |
| Thép cacbon thấp | SKD11 | 100.000 – 300.000 |
| Thép hợp kim | DC53 | 80.000 – 250.000 |
| Thép không gỉ | ASP23 | 50.000 – 150.000 |
| Sản xuất khối lượng lớn | Thép PM | 300.000 – 500.000+ |
Lưu ý: Các giá trị này giả định thiết kế khuôn, lắp đặt và bôi trơn phù hợp.
Phần kết luận
Tuổi thọ khuôn cắt trong rèn nguội không cố định mà là một tham số biến thiên, chịu ảnh hưởng của vật liệu khuôn, độ phức tạp của chi tiết, tải trọng rèn và quy trình sản xuất tại xưởng. Với sự kết hợp chính xác giữa lựa chọn vật liệu, xử lý nhiệt, gia công chính xác và bảo trì phòng ngừa, khuôn cắt có thể mang lại năng suất cao và tuổi thọ dài, trở thành một yếu tố quan trọng về chi phí và chất lượng trong ngành sản xuất ốc vít.