Đảm bảo độ chính xác trong gia công kim loại đồng nghĩa với việc các bộ phận thực sự phù hợp với yêu cầu công việc của chúng, và điều này ảnh hưởng rất lớn đến hoạt động của các thiết bị như máy bay và ô tô. Chẳng hạn, trong sản xuất hàng không vũ trụ, các thông số kỹ thuật đôi khi rất khắt khe, có thể đến mức 0.0005 inch. Để hình dung, một sợi tóc nhỏ khoảng 0.002 inch cũng có thể gây ra những vấn đề nghiêm trọng nếu xuất hiện trong quá trình vận hành. Khi các bộ phận không đáp ứng đủ các yêu cầu này, toàn bộ hệ thống có thể bị hỏng hóc nghiêm trọng. Trong lĩnh vực ô tô, các bộ phận phun nhiên liệu cũng đòi hỏi độ chính xác gần như tuyệt đối, sai số khoảng ±0.001 mm. Nếu không đạt được độ chính xác như vậy, động cơ sẽ không hoạt động đúng công suất và việc kiểm soát khí thải sẽ trở nên khó khăn hơn rất nhiều.
Những sai sót nhỏ trong gia công cũng có thể gây ra những hậu quả lớn lao:
Công nghệ CNC đã thay đổi cuộc chơi đối với các xưởng gia công kim loại trên khắp nơi, cho phép họ đạt được độ chính xác khoảng 0.1%. Ý tưởng cốt lõi của các hệ thống điều khiển bằng máy tính này là loại bỏ những sai sót khó chịu do con người gây ra trong quá trình gia công thủ công. Nhờ các đường dẫn được lập trình sẵn điều khiển các công cụ cắt, ngay cả những hình dạng phức tạp trong kim loại như nhôm hoặc thép không gỉ cũng được chế tạo chính xác tuyệt đối theo bản vẽ kỹ thuật. Một số máy CNC đa trục tiên tiến còn đạt được độ chính xác cực cao, đôi khi sai số chỉ khoảng ±0.005 milimét. Mức độ kiểm soát chặt chẽ như vậy đóng vai trò rất quan trọng khi sản xuất các bộ phận dùng cho máy bay hoặc thiết bị y tế, nơi mà mọi chi tiết đều phải khớp hoàn hảo, không có khe hở hay lệch lạc.
Ngày nay, các máy cắt laser và hệ thống plasma rất chính xác trong việc duy trì kích thước chặt, đặc biệt khi gia công các hình dạng phức tạp trên tấm kim loại. Chẳng hạn như máy cắt laser sợi có thể cắt với độ rộng rãnh cắt (kerf width) xuống tới khoảng 0,1 mm, điều này giúp giảm lượng kim loại phế liệu. Đồng thời, những máy này vẫn có thể di chuyển khá nhanh, đạt tốc độ cắt lên tới gần 150 mét mỗi phút mà không làm giảm chất lượng. Khi các nhà sản xuất kết hợp thiết bị này với phần mềm lồng ghép thông minh (smart nesting software), họ thường thấy hiệu suất sử dụng vật liệu được cải thiện khoảng 15%. Điều đó chuyển đổi thành những khoản tiết kiệm đáng kể trong các dự án, điều mà các chủ xưởng rất trân trọng khi nhìn vào lợi nhuận cuối cùng của họ.
Các buồng hàn tự động được trang bị hệ thống thị giác đảm bảo các mối hàn đồng đều, ngay cả trong sản xuất với số lượng lớn. Các cánh tay robot được lập trình với thuật toán điều chỉnh đường đi đạt độ chính xác vị trí trong phạm vi 0,02 mm, giảm các khuyết tật như rỗ khí đến 60% so với phương pháp thủ công. Sự nhất quán này rất quan trọng đối với độ bền cấu trúc của khung xe hơi và các bình chứa áp lực.
Các xưởng gia công hàng đầu hiện nay đang bắt đầu tích hợp cảm biến cùng với phân tích dựa trên trí tuệ nhân tạo (AI) ngay vào quá trình gia công của họ. Theo nghiên cứu được công bố năm ngoái trong lĩnh vực kỹ thuật chính xác, khi máy móc có thể tự động sửa lỗi khi chúng xảy ra, các nhà sản xuất nhận thấy lượng vật liệu phế thải giảm khoảng 40% vì hệ thống sẽ tự động điều chỉnh các yếu tố như tốc độ di chuyển của dụng cụ cắt hoặc lực tác động của nó. Điều khiến các hệ thống phản hồi này trở nên có giá trị là khả năng tự điều chỉnh của chúng để bù đắp cho các dụng cụ bị mài mòn hoặc những thay đổi do nhiệt độ tích tụ gây ra trong suốt các ca làm việc dài. Điều này giúp các bộ phận luôn nằm trong phạm vi dung sai chặt chẽ ngay cả khi vận hành liên tục suốt cả tuần mà không cần sự can thiệp của con người.
Kiểm soát chất lượng trong gia công kim loại thực sự phụ thuộc vào việc sử dụng các thiết bị đo lường chính xác. Khi nói đến việc kiểm tra các thông số chặt chẽ, các công cụ thủ công như thước kẹp và panme vẫn còn rất hữu dụng, đặc biệt là khi xác minh các bộ phận cần độ chính xác trong khoảng dung sai 0,001 inch. Các đồng hồ đo kỹ thuật số cũng có vai trò riêng của chúng, chủ yếu là vì chúng có thể ghi lại kết quả đo tức thì, giúp theo dõi những gì đã được thực hiện ở đâu. Và đối với các hình dạng phức tạp thì có những thiết bị hiện đại hơn. Máy đo ba chiều, hay còn gọi là CMM (Coordinate Measuring Machines), kết hợp đầu dò cảm ứng với cảm biến quang học để cho ra các kết quả gần như hoàn hảo với độ chính xác khoảng 99,9 phần trăm. Những chiếc máy này về cơ bản so sánh các bộ phận thực tế với bản thiết kế máy tính 3D để đảm bảo mọi thứ khớp với nhau.
Kiểm soát chất lượng ngày nay chủ yếu dựa vào các cuộc kiểm tra tự động trong suốt các giai đoạn sản xuất khác nhau. Khi các nhà sản xuất kiểm tra các bộ phận ngay khi chúng vẫn đang được chế tạo, đặc biệt là bằng những hệ thống quét laser, họ có thể phát hiện sớm các vấn đề về kích thước. Việc này giúp phát hiện lỗi trước khi chúng trở thành rắc rối lớn, giảm lượng vật liệu phế phẩm từ khoảng 18 đến có thể 25 phần trăm so với việc sửa chữa sau khi mọi thứ đã được lắp ráp xong. Đối với các sản phẩm phải chịu tải trọng hoặc gánh những trọng lượng nặng, các công ty sử dụng những bài kiểm tra đặc biệt không gây hư hại cho sản phẩm. Ví dụ như sử dụng sóng siêu âm để dò tìm các khuyết tật bên trong các bộ phận kim loại hoặc các bài kiểm tra bằng dung dịch nhuộm màu để làm nổi bật các vết nứt ẩn. Những phương pháp này giúp đảm bảo an toàn cho các cấu trúc mà không cần phá hủy chúng trước, điều này đặc biệt quan trọng khi an toàn đang là mối quan tâm hàng đầu.
Phương pháp đa lớp này đảm bảo tuân thủ các tiêu chuẩn ASME Y14.5 đồng thời đáp ứng các yêu cầu riêng của khách hàng trong lĩnh vực sản xuất thiết bị hàng không, ô tô và thiết bị y tế.
Các chi tiết yêu cầu căn chỉnh chính xác đòi hỏi dung sai chặt chẽ hơn các chi tiết không quan trọng. Một rãnh để bu lông di chuyển có thể yêu cầu độ chính xác ±0,002 inch, trong khi một lỗ thông gió có thể chấp nhận dung sai ±0,020 inch. Áp dụng nguyên tắc GD&T (Geometric Dimensioning and Tolerancing) đảm bảo các nhà gia công diễn giải đúng dung sai vị trí — chỉ định MMC (Maximum Material Condition) cho các bộ phận lắp ép sẽ ngăn ngừa lỗi lắp ráp.
Việc thép không gỉ AISI 304 có khả năng gia công tốt hơn titan khoảng 40 phần trăm thực sự làm thay đổi cách chúng ta tiếp cận công việc chế tạo dụng cụ CNC. Khi các kỹ sư họp cùng nhau để lựa chọn vật liệu, họ tránh được những sai lầm phổ biến như đề xuất sử dụng nhôm cho một ứng dụng cần chịu nhiệt độ cực cao, trong khi đó hợp kim Inconel mới là lựa chọn phù hợp hơn nhiều. Những buổi thảo luận hợp tác này cũng dẫn đến những sự kết hợp thú vị. Chúng ta thấy nhiều xưởng sản xuất kết hợp phương pháp cắt laser để tạo hình thiết kế phức tạp với các phương pháp uốn nếp truyền thống khi cần những mối uốn mang tính kết cấu. Những cách tiếp cận lai tạp như vậy thường xuất phát từ các buổi họp nhóm nơi mà mỗi người mang đến chuyên môn khác nhau của mình.
Khi lập một tài liệu RFQ, đừng quên bao gồm các chứng nhận vật liệu như tiêu chuẩn ASTM A36. Thông số bề mặt cũng rất quan trọng, vì vậy hãy đưa vào các thông số như độ nhám Ra nhỏ hơn hoặc bằng 32 micro inch. Ngoài ra, cũng không nên bỏ qua các chi tiết kiểm tra — việc xác minh bằng máy đo ba chiều (CMM) bao quát tất cả các đặc điểm then chốt là hoàn toàn hợp lý với hầu hết các dự án. Trên thực tế, chúng tôi đã thấy dữ liệu cho thấy rằng khi RFQ nêu rõ yêu cầu dung sai, các công ty sẽ gặp phải số lượng vấn đề chất lượng ít hơn khoảng một nửa trong quá trình sản xuất sau này. Nhân tiện, những điều cần cân nhắc từ sớm còn bao gồm cả các quy trình phụ, và nên đề cập ngay từ đầu. Chẳng hạn như quá trình thụ động hóa (passivation), mặc dù mất thêm khoảng 2 đến 3 ngày trong quá trình sản xuất, nhưng giúp ngăn ngừa các linh kiện bị hỏng sớm do vấn đề ăn mòn. Việc lên kế hoạch kỹ lưỡng ở giai đoạn này có thể giúp bạn tránh được rất nhiều rắc rối về sau.
Khi tìm kiếm một đối tác gia công kim loại tốt, có ba yếu tố chính đáng để kiểm tra. Ngày nay, xưởng gia công cần phải có trang thiết bị cập nhật. Hãy tìm những nơi sử dụng máy CNC, máy cắt laser và robot thực hiện công việc hàn vì điều này giúp họ đạt được độ chính xác cao với dung sai khoảng ±0,005 inch. Chứng nhận cũng rất quan trọng. Hầu hết các khách hàng nghiêm túc đều quan tâm đến tiêu chuẩn chất lượng ISO 9001 và chứng nhận hàn AWS D1.1, điều mà hơn hai phần ba khách hàng công nghiệp thực sự đánh giá cao dựa trên các khảo sát gần đây. Đừng quên tìm hiểu kỹ về loại dự án mà họ đã từng thực hiện trước đây. Các nhà sản xuất cho biết gần chín trên mười khách hàng muốn làm việc với các đối tác có hiểu biết chuyên môn trong những lĩnh vực ứng dụng cụ thể. Tại sao vậy? Bởi vì khi một nhà gia công mắc sai sót trong các bộ phận đòi hỏi độ chính xác cao, điều này có thể làm tăng chi phí sản xuất thêm từ 18 đến 22 phần trăm theo nghiên cứu mới nhất của Ponemon.
Khi thực hiện các thiết kế phức tạp đòi hỏi độ chính xác đến từng phần nhỏ của milimét, khoảng 8 trên 10 kỹ sư khuyên nên kết hợp với các xưởng gia công chuyên về các công việc phức tạp. Những xưởng như vậy không chỉ sở hữu thiết bị hiện đại mà còn có đủ chuyên môn để giải quyết các vấn đề phát sinh trong quá trình sản xuất, ví dụ như hiện tượng cong vênh do nhiệt ở các bộ phận bằng nhôm hay các chi tiết bằng thép không gỉ bị xoắn bất ngờ sau khi gia công. Theo kết quả thực tế từ các dự án cho thấy điều thú vị – sản phẩm làm việc cùng các đối tác chuyên môn này có tỷ lệ sai lệch về kích thước ít hơn khoảng 40 phần trăm so với các dự án do các công ty gia công thông thường thực hiện. Thành tích như vậy đủ cho thấy lý do tại sao nhiều chuyên gia lại kiên định trong việc lựa chọn các nhà sản xuất có kinh nghiệm chuyên sâu trong lĩnh vực cụ thể của họ.
Tiêu chí Lựa chọn Đối tác Chủ chốt (Kết quả Khảo sát 2024)
EN
