Dung sai và hoàn thiện bề mặt

Dung sai kim loại tấm không phải là một con số. Cắt, tạo hình, hàn và hoàn thiện mỗi quá trình kiểm soát những đặc tính khác nhau tới những giới hạn khác nhau, và các giới hạn đó không chặt như nhau. Trang này trình bày quá trình nào sở hữu kích thước nào, giới hạn thực tế là bao nhiêu, và lớp phủ cùng vật liệu làm dịch các con số của bạn như thế nào sau khi chi tiết đã được làm ra.

Quá trình nào kiểm soát kích thước nào

Khi một kích thước ra ngoài dung sai, câu hỏi đầu tiên là nguyên công nào đã tạo ra nó. Câu trả lời quyết định việc sửa nằm ở bản vẽ, ở bản triển khai phẳng, ở đồ gá hay ở một nguyên công gia công.

Đặc tính	Kiểm soát bởi	Đạt được	Yếu tố giới hạn chính
Profil / đường bao cắt	Cắt laser	±0.05mm	Chiều dày, chiều dài cắt, nhiệt đầu vào, hiệu chuẩn máy
Đường kính lỗ	Cắt laser	±0.05mm	Độ thay đổi khe cắt theo chiều dày; lỗ nhỏ kém chính xác hơn
Vị trí lỗ	Cắt laser + độ phẳng của tấm	±0.1mm	Biến dạng do kẹp, giãn nhiệt, giải phóng ứng suất dư
Góc uốn	Máy ép chấn	±1°	Đàn hồi ngược của vật liệu, tình trạng dụng cụ, người vận hành uốn quá
Chiều dài cánh	Tính toán bản triển khai phẳng	±0.5mm	Giả định hệ số K, quy ước lượng trừ khi uốn
Độ phẳng sau khi tạo hình	Trình tự uốn	Tùy xem xét	Độ cứng của chi tiết, đàn hồi ngược, gá kẹp trong khi uốn
Độ phẳng sau khi hàn	Trình tự hàn và ràng buộc	Tùy xem xét	Co ngót hàn, nhiệt đầu vào, độ cứng của chi tiết
Độ phẳng của mặt làm kín	Gia công lần cuối	Gia công theo yêu cầu	Đòi hỏi một nguyên công gia công sau khi tạo hình hoặc hàn

Quy tắc kinh nghiệm: nếu một dung sai chặt hơn khoảng ±0.1mm trên một đặc tính được tạo hình, việc tạo hình sẽ không đạt được nó một cách đáng tin cậy. Các lựa chọn là gia công nó sau khi tạo hình, hoặc thiết kế lại đặc tính đó để sai số tạo hình không còn quan trọng.

Xây dựng một chuỗi dung sai thực tế

Một chi tiết kim loại tấm đi qua nhiều nguyên công và mỗi nguyên công đều thêm biến động. Chi tiết thành phẩm mang tất cả những biến động đó. Những nguồn đóng góp phổ biến nhất trên một tấm ốp đã uốn và đã hoàn thiện:

Nguồn đóng góp	Mức đóng góp điển hình	Giảm được bằng
Biến động chiều dày vật liệu	±5% so với danh nghĩa trên tấm cán	Chỉ định một cấp dung sai chiều dày trên bản vẽ
Vị trí profil cắt	±0.05mm	Rất ít — đây đã gần giới hạn của quá trình
Tính toán bản triển khai phẳng	±0.2 đến 0.5mm mỗi mối uốn	Ghi rõ hệ số K; hình học một mối uốn đơn giản hơn
Biến động đàn hồi ngược	±0.5° đến 1° mỗi mối uốn	Kiểm soát vật liệu, chỉ định đầu vào chặt hơn
Độ dày lớp phủ	+0.06 đến 0.12mm mỗi mặt	Màng mỏng hơn, hoặc gia công sau khi hoàn thiện
Co ngót hàn	0.3 đến 1.5mm trên một cụm hàn	Độ cứng thiết kế, trình tự, hoặc gia công mặt tới hạn

Với một đặc tính tới hạn về mối ghép, cách làm hợp lý là dừng cộng dồn ở nguyên công thực sự kiểm soát được nó: chỉ định gia công sau khi tạo hình hoặc hoàn thiện, và ghi kích thước đặc tính đó từ các bề mặt đã gia công thay vì từ chi tiết thô.

Lớp phủ làm dịch kích thước như thế nào

Hoàn thiện	Độ dày điển hình mỗi mặt	Ảnh hưởng kích thước
Sơn tĩnh điện	60–120 µm	Thêm vật liệu; đồng thời làm tròn nhẹ các cạnh sắc
Sơn điện ly (e-coating)	15–25 µm	Tối thiểu; lớp phủ ổn định nhất về kích thước
Mạ kẽm nhúng nóng	60–100 µm cộng dư lượng quá trình	Ảnh hưởng lớn nhất; ren và mối ghép chặt cần dư lượng hoặc che chắn
Anodized (nhôm)	5–25 µm	Nhỏ nhưng làm chi tiết lớn lên; là điện môi nên không thể dẫn điện
Thụ động hóa (passivation)	Không đáng kể	Không ảnh hưởng kích thước; chỉ xử lý bề mặt
Chải / đánh bóng	Loại bỏ vật liệu	Giảm kích thước một chút; danh nghĩa là kích thước thành phẩm

Ghi rõ độ phẳng để hai bên cùng hiểu giống nhau

Độ phẳng mà không kèm điều kiện đo thì không phải là một yêu cầu — đó là một cuộc bất đồng đang chờ xảy ra. Phải nêu rõ ba điều:

• Những mặt nào — độ phẳng của toàn bộ chi tiết, hay của một bề mặt được đặt tên như mặt tiếp xúc gioăng.
• Trên chiều dài bao nhiêu — độ phẳng trên 200mm và trên 1000mm là những yêu cầu rất khác nhau.
• Điều kiện đỡ — đỡ ở hai điểm, đỡ toàn bộ, hay để tự do. Một tấm mỏng đo khi không được đỡ sẽ không bao giờ đạt một con số suy ra từ chi tiết được đỡ.

Khi độ phẳng quan trọng về chức năng — mặt làm kín, mặt tiếp xúc gioăng, mặt tiếp xúc tản nhiệt — cách đáng tin cậy là gia công nó sau khi tạo hình hoặc hàn. Việc đó thêm một nguyên công, và biết điều đó lúc báo giá rẻ hơn nhiều so với phát hiện ở chi tiết đầu tiên.

Hoàn thiện bề mặt: nên chỉ định những gì

Trạng thái bề mặt	Ra điển hình	Cách chỉ định
Mép cắt laser nguyên trạng	Ra 3–6 µm	Tiêu chuẩn; không cần ghi chú trừ khi không chấp nhận dải nhiệt màu
Đã mài ba via / phá mép	Ra 1–3 µm trên mép	Tiêu chuẩn trên mọi mép
Mặt mài hoặc mặt gia công	Ra 0.8–1.6 µm	Ghi rõ mặt nào, giá trị Ra và mọi yêu cầu độ phẳng
Thép không gỉ chải	Ra 0.5–1.6 µm	Chỉ định hướng cán và mặt nào là ngoại quan
Sơn tĩnh điện	Không đo theo Ra	Chỉ định tiêu chuẩn màu, độ phủ và dải chiều dày, kèm mặt nào nhìn thấy
Mặt làm kín	Theo trạng thái gia công	Ghi rõ độ phẳng, Ra và có cho phép phá mép trên mặt đó hay không

Hãy đánh dấu mặt ngoại quan. Trên mọi chi tiết nhìn thấy, hãy đánh dấu trên cả hai hình chiếu mặt ngoại quan và, với bề mặt chải hoặc có vân, hướng vân. Nếu không, lớp hoàn thiện có thể về nhầm phía và chi tiết thành phế phẩm — không phải vì hoàn thiện sai, mà vì nó nằm ở nhầm mặt.

Chiến lược chuẩn (datum) cho chi tiết kim loại tấm

Chi tiết kim loại tấm mỏng, dẻo và thường hơi vênh sau khi tạo hình, điều đó khiến việc chọn chuẩn khó hơn vẻ ngoài của nó. Một mặt phẳng lớn đã gia công không có trên một tấm gấp, nên chuẩn thường là một mép hoặc một lỗ định vị.

Tình huống	Chuẩn khuyến nghị	Lý do
Tấm phẳng, không tạo hình	Hai mặt rộng đối diện, với một mép làm chuẩn thứ cấp	Tiêu chuẩn; các mặt ổn định trên một chi tiết phẳng
Tấm đã uốn	Một lỗ định vị cộng một mép cánh	Những đặc tính duy nhất lặp lại được trên một chi tiết đã tạo hình
Đặc tính phải giữ tròn sau khi tạo hình	Gia công nó sau khi tạo hình và lấy chuẩn từ các đặc tính đã gia công	Nếu không, sai số tạo hình sẽ làm dịch chuẩn
Cụm hàn	Các lỗ định vị trên tấm phẳng cộng các mặt đã gia công	Vênh khiến một mép đã tạo hình thành chuẩn không đáng tin

Những lỗi thường gặp

#	Lỗi	Hậu quả	Cách làm đúng
1	Ghi độ phẳng mà không có điều kiện đo	Tranh cãi không hồi kết; cả hai bên đều đúng về mặt kỹ thuật	Ghi rõ các mặt, chiều dài và điều kiện đỡ.
2	Đưa kích thước mối ghép trước khi chỉ định lớp phủ	Chi tiết không khớp sau khi hoàn thiện	Chỉ định lớp phủ trước, rồi tính dư lượng; hoặc hoàn thiện rồi mới gia công.
3	Dung sai chặt trên một lỗ bị uốn	Lỗ oval; ốc vít không còn ngồi đúng	Chuyển nguyên công sang sau khi tạo hình, hoặc ghi kích thước rộng rãi.
4	Giữ nguyên dung sai khi chuyển từ vật liệu mỏng sang dày	Không đạt được; chi tiết bị loại	Nới dung sai theo chiều dày, hoặc đổi vật liệu.
5	Dựa vào khối dung sai chung cho vị trí lỗ	Chấp nhận sai số vị trí đáng lẽ phải được kiểm soát	Ghi rõ vị trí lỗ trên những đặc tính quan trọng.
6	Mặt làm kín bị áp dụng phá mép tiêu chuẩn	Gioăng sẽ không kín	Đánh dấu mặt làm kín và ghi rõ không mài ba via, hoặc chỉ định loại cụ thể.
7	Chi tiết mạ kẽm có lỗ ren không được che	Ren không còn khớp với ốc vít của nó	Che ren, hoặc làm ren quá cỡ rồi tarô lại sau khi mạ kẽm.
8	Không đánh dấu mặt ngoại quan	Hoàn thiện về nhầm phía; chi tiết thành phế phẩm	Đánh dấu trên cả hai hình chiếu, kể cả hướng vân.

Các trang kim loại tấm liên quan

• Thiết kế cho kim loại tấm — những quy tắc hình học đằng sau các dung sai này
• Bán kính uốn và lượng bù khi uốn — độ chính xác bản triển khai phẳng và đàn hồi ngược
• Kiểm soát biến dạng hàn — độ phẳng trên các cụm hàn
• Chọn vật liệu — đàn hồi ngược và dung sai chiều dày theo hợp kim