1. Các loại khuôn:
Các tiêu chí thiết kế cơ bản cho việc chế tạo khuôn phải theo các nhân tố nền tảng dưới đây:
- Khuôn là một kết cấu cơ khí phức tạp, được làm bằng chất liệu cứng và bền.Do đó, khuôn càng nhỏ càng tốt vì lí do chi phí và lí do làm việc.
- Khuôn phải qua áp lực cao và phải chịu được áp lực ép của máy ép mà không bị nứt gãy.
Từ hai nguyên tắc cơ bản đơn giản này, khuôn cần có các thiết bị phụ kiện cụ thể để trợ giúp nó thực hiện đúng chức năng. Cũng có các tiêu chí quan trọng mà có nhiều hoặc ít ảnh hưởng đến dạng khuôn tương ứng kiểu máy ép được sử dụng. Khuôn ép có thể được chia thành 3 loại cơ bản dựa trên những nhân tố trên:
a. Khuôn đặc:
Đây là loại khuôn dùng cho đùn ép các thanh lộ thiên, và hình 5 chỉ cách lắp ráp khuôn loại kiểu này. Đầu tiên, một vòng kẹp khuôn (die ring), đủ lớn cho phép việc lắp đặt được chèn vào phần trượt đỡ khuôn(die holder slide), được hỗ trợ bởi một Die Backer có miệng rộng hơn một chút so với khuôn và các vòng đệm đồng bộ cho sự hỗ trợ và làm kín khoảng cách trên phần trượt. Các bộ phận này (khuôn, vòng khuôn, backer và đệm khuôn) tạo thành cái gọi là “bộ trọn gói” của sự lắp ráp dụng cụ đùn ép.
b. Khuôn “porhole”:
dùng cho đùn ép các thanh rỗng. Dễ dàng thấy rằng vấn đề liên quan ở đây là việc tạo ra một lỗ và hình 6 đã chỉ ra cách giải quyết vấn đề này bằng một ống có mặt cắt hình tròn.
Một khuôn sau tạo ra hình dáng bên ngoài của thanh và một lỗ trục (mandrel) tạo hình dáng bên trong. Mandrel được gắn với khuôn trước, và dưới sức ép của Ram áp lực, billet được chia thành 4 luồng tương ứng với các kênh nạp hoặc các lỗ ABCD của khuôn trước.
Sau đó, bởi vì có áp lực cao, 4 luồng này tự gắn với nhau lần nữa, và kim loại được ép qua một khoảng giữa miệng của Mandrel và miệng khuôn sau, tạo thành thanh ép rỗng đơn.
Khuôn kiểu “spider” cho các thanh rỗng (hình 7): Được sử dụng theo cách tương tự với kiểu “porhole”. Tuy nhiên khác biệt ở chỗ Mandrel hoàn toàn mở, với cả Mandrel và khuôn được thiết lập theo bề mặt hình nón. Điều đó có nghĩa là vòng kẹp khuôn phải được làm có vỏ bên trong hình nón. Cái tên “spider-con nhện” xuất phát từ dạng của Mandrel tức là có các chân.
Công nghệ tiên tiến có khuynh hướng sử dụng loại khuôn kiểu “spider’ bởi vì kiểu dạng của Mandrel làm cho chúng dễ bôi trơn hơn và giảm chi phí và vì có thể đạt được tốc độ ép cao hơn với dụng cụ này. Tuy nhiên, do sự hỗ trợ tương đối yếu, điều này có nghiã là các loại khuôn kiểu này sẽ có độ chịu thấp đối với lưu lượng kim loại khi đùn ép, và do đó chúng phù hợp nhất đối với các profile đối xứng.Từ quan điểm này thì loại khuôn “porthole” sẽ phù hợp với các profile không đối xứng và phức tạp.
Rõ ràng rằng, mỗi hệ thống có thuận lợi và hạn chế riêng. Và các nhà thiết kế khuôn phải dựa nhiều vào kinh nghiệm của mình và khả năng trực giác trong việc chọn kiểu khuôn phù hợp cho các thanh đùn ép rỗng, đồng thời xem xét loại kiểu thanh, hợp kim được sử dụng cũng như chi phí và độ bền của chúng.
Đánh giá cuối cùng phải được đưa ra về các profile rỗng.
Trong những trường hợp này, không có sự lựa chọn nào tốt hơn việc sử dụng một Bore Mandrel mà cho phép các thanh đùn ép hình ống được sản xuất mà không phải phân chia kim loại. Tất nhiên thường thì khi một Bore Mandrel được sử dụng thì Billet phải được khoan trước. Và trong thực tế, khoét lỗ trên máy ép có thể dẫn tới sự chệch hướng của Mandrel, đặc biệt là khi làm việc với các hợp kim cứng hoặc trong mọi trường hợp có thể tạo nên một lỗ được khoét không đồng đều dẫn đến hình dạng nghèo nàn bên trong ống.
Mặc dầu việc sử dụng một Bore Mandrel sẽ giải quyết vấn đề này, tuy nhiên luôn phải nhớ rằng kỹ thuật này cũng có những hạn chế của nó cho nên tốt hơn hết là chỉ sử dụng cho các thanh rắn chắc, đơn giản và đối xứng.
Không đối xứng dẫn tới sức ép không đối xứng trên Mandrel, gây ra sự lệch tâm của lỗ hoặc thậm chí gây ra rạn nứt của chính Mandrel.
Khuôn là trung tâm của qui trình ép và ngay cả máy ép tinh vi nhất cũng sẽ không thể sản xuất ra các sản phẩm tốt mà không có khuôn phù hợp. Vì lý do này, để cải thiện quy trình ép cần có những nỗ lực cho các tiêu chí thiết kế và các phương pháp chế tạo khuôn.
