Chấn inox bị nứt, biến dạng, sai góc: nguyên nhân & khắc phục

Chấn inox là công đoạn cốt lõi trong chế tạo cơ khí tấm và là một phần quan trọng của Cẩm nang Kỹ thuật Gia công Inox. Tuy nhiên, ba lỗi “kinh điển” – nứt mép, biến dạng (vênh, cong, nhăn) và sai góc – thường làm tăng phế phẩm, chậm tiến độ. Bài viết này đi thẳng vào nguyên nhân gốc rễ, thông số kỹ thuật cần nắm và cách khắc phục triệt để ngay tại xưởng.

Tóm lược cơ chế chấn inox và những yếu tố chi phối

– Đặc tính vật liệu:
– Austenitic (SUS304/304L, 316): bền kéo cao, hóa bền nhanh, đàn hồi hồi phục lớn (springback cao).
– Ferritic (430): độ cứng thấp hơn, springback thấp hơn 304, dễ nứt hơn nếu bán kính trong quá nhỏ.
– 201/202: hóa bền mạnh, nhạy cảm nứt mép khi R quá nhỏ hoặc mép cắt có ba via.
– Springback: Inox thường phải bù đàn hồi lớn hơn thép thường. Air-bending với 304 thường cần bù 3–7°, phụ thuộc V, bán kính và chiều dày.
– Bán kính uốn khi air-bend liên quan tới V: r_in ≈ 0,16–0,2 × V (với inox dùng 0,18–0,2 × V để ước lượng).
– Lực chấn (xấp xỉ, air-bending): F (kN) = 1,42 × σ_b (N/mm²) × t² × L(mm) / V(mm). Chọn V lớn hơn với inox để giảm lực và vết hằn.

Nguồn tham khảo: The Fabricator – Steve Benson; hướng dẫn tạo hình inox của Outokumpu/SSINA.

Lỗi 1: Nứt mép khi chấn

Dấu hiệu nhận biết

– Vết nứt li ti đến nứt mở miệng tại mép ngoài bán kính trong, thường thấy rõ sau khi gập 90–135°.
– Nứt tập trung tại vị trí mép cắt, lỗ/khía gần đường uốn, hoặc nơi có biến cứng do laser/đột dập.

Nguyên nhân gốc rễ

– Bán kính trong quá nhỏ so với chiều dày và hướng vân cán.
– Chọn V-die quá hẹp, lực chấn lớn, biến cứng cục bộ.
– Mép cắt có ba via, vết khía, HAZ (vùng ảnh hưởng nhiệt) cứng do cắt laser/plasma quá nóng.
– Bẻ theo hướng song song vân cán (bending with the grain) làm tăng nguy cơ nứt.
– Vật liệu đã bị hóa bền (tấm cán nguội độ cứng cao) hoặc mác 201/430 kém dẻo hơn 304.
– Coining/bottoming quá mạnh với mũi chày bán kính nhỏ.

Thông số khuyến nghị để tránh nứt

– Bán kính trong tối thiểu (tài liệu tham khảo Outokumpu/SSINA):
– 304/316 (ủ mềm): R_min ≈ 1,0t khi bẻ vuông góc vân cán; 1,5–2,0t khi bẻ song song vân cán.
– 430/201: nên bắt đầu từ 1,5–2,0t (tăng thêm nếu bề mặt có vết xước/ba via).
– Chọn V-die:
– Air-bending inox: V ≈ 8t (phổ biến 8–10t) để giảm lực và vết hằn; suy ra r_in ≈ 0,18–0,2V ≈ 1,4–2,0t.
– Mép và lỗ:
– Deburr bavia ≥ 0,1–0,2 mm; mài phá vết khía trước khi chấn.
– Khoảng cách lỗ đến đường uốn ≥ R + 2t (an toàn cho inox mỏng và trung bình).
– Lực chấn – ví dụ tính nhanh (SUS304, t=2 mm, L=1000 mm, σ_b≈600 MPa, V=16 mm):
– F ≈ 1,42×600×(2²)×1000/16 ≈ 213 kN ≈ 21,7 tấn.

Nguồn: The Fabricator (Bending basics), SSINA/Outokumpu forming guidelines.

Biện pháp khắc phục tức thời tại xưởng

– Tăng bán kính trong: đổi V-die lớn hơn hoặc dùng chày mũi lớn; tránh coining khi đã có dấu hiệu nứt.
– Đảo hướng tấm: bẻ vuông góc vân cán nếu có thể.
– Gia nhiệt cục bộ nhẹ (không khuyến nghị đại trà với inox hoàn thiện bề mặt), ưu tiên đổi thông số V/R.
– Loại bỏ HAZ và ba via: mài mép, phun bi nhẹ, cắt lại bằng laser với khí N2, giảm năng lượng vào.
– Dùng phim/urethane trên mặt khuôn để giảm cấn – tránh tập trung ứng suất.
– Với chi tiết góc trong hẹp: thêm rãnh relieve ở góc trước khi bẻ, hoặc chia thành hai nhát bẻ R lớn hơn.

Lỗi 2: Biến dạng – vênh, cong, nhăn, xoắn

Biểu hiện

– Tấm bị “bow” dọc cạnh sau khi bẻ cạnh dài; xoắn cánh mỏng; bề mặt “oil canning”.
– Vết hằn sâu, móp bề mặt do khuôn cứng, chi tiết không “phẳng” khi gá lắp.

Nguyên nhân gốc rễ

– Ứng suất dư không đồng đều (cắt nóng, đột lỗ dày cạnh đường uốn).
– Trình tự bẻ không hợp lý: bẻ cạnh dài trước làm kéo giãn bất đối xứng.
– Chiều dài cánh (flange) quá ngắn so với V: không đủ tựa, bị kéo vênh.
– Bẻ sát lỗ, khe, gân dập – vật liệu mỏng đi, dễ nhăn.
– Độ võng máy/khuôn không được bù (không crowning), gá đỡ kém.

Giải pháp kỹ thuật

– Trình tự và đối xứng:
– Bẻ các cạnh đối xứng để cân bằng ứng suất; cạnh ngắn trước, dài sau.
– Chia nhỏ cạnh dài thành nhiều nhát bẻ “progressive” với V phù hợp.
– Kiểm soát gá đỡ:
– Dùng bàn đỡ trước/sau, con lăn đỡ, backgauge đa điểm; tránh “treo” tấm tự do.
– Thông số và dụng cụ:
– Dùng V lớn hơn cho cạnh rất dài để giảm lực tập trung và vết hằn.
– Lót phim/urethane chống hằn, dùng khuôn đáy radiused.
– Quy tắc thiết kế tối thiểu:
– Chiều dài cánh tối thiểu L_min ≥ 0,7V + t (an toàn với inox).
– Khoảng cách từ lỗ đến đường uốn ≥ R + 2t; thêm chốt chặn/rãnh relieve khi bắt buộc bẻ sát.
– Xử lý sau bẻ:
– Chạy qua máy nắn con lăn (roller leveler) hoặc ép nắn thủ công với dưỡng phẳng.
– Với tấm bị xoắn: gia tăng crowning, điều chỉnh backgauge lệch để triệt xoắn.

Nguồn tham khảo: The Fabricator; hướng dẫn thiết kế tấm kim loại công nghiệp.

Lỗi 3: Sai góc – thiếu/qua góc, độ lặp lại kém

Nguyên nhân

– Bù đàn hồi chưa đủ hoặc quá mức; thay đổi độ dày vật liệu theo lô.
– Không bù võng (crowning) theo chiều dài; khuôn/máy mòn, mũi chày không đúng R.
– Tốc độ, thời gian dừng (dwell) thiếu; góc đo/feedback không theo thời gian thực.
– Backgauge đặt sai, phôi trượt; nhiệt độ môi trường không ổn định (ảnh hưởng cảm biến/dầu).

Thiết lập để đạt góc đúng và lặp lại

– Bù đàn hồi:
– Inox austenitic: bắt đầu bù 3–7° khi air-bending; điều chỉnh theo góc thực đo.
– Tăng dwell 0,5–1 s ở đáy để ổn định biến dạng đàn hồi.
– Crowning:
– Bật crowning tự động theo chiều dài; nếu thủ công: tăng crowning khi góc 2 đầu khác giữa.
– Dụng cụ:
– Chọn mũi chày có R ≈ r_in mong muốn (air-bending) để ổn định góc; tránh mũi quá nhọn.
– Kiểm tra mòn, lệch tâm; vệ sinh khuôn định kỳ để tránh “cắn” vật liệu.
– Đo lường và dữ liệu:
– Sử dụng thước đo góc online, cảm biến góc/áp; xây “bảng bù” theo từng mác/t và V.
– K-factor cho tính triển khai chiều dài: 0,38–0,50 cho inox (hiệu chuẩn theo mẫu thử). Công thức BA = (π/180)×Góc×(R + K×t).

Checklist chẩn đoán nhanh theo triệu chứng

– Nếu nứt:
– Tăng V (→ tăng r_in), đổi hướng bẻ vuông góc vân cán, mài loại bỏ bavia/HAZ, chọn mác dẻo hơn (304L), tránh coining nặng.
– Nếu vênh/xoắn:
– Điều chỉnh trình tự bẻ, tăng crowning, thêm đỡ, dùng V lớn/film bảo vệ, kiểm tra khoảng cách lỗ–đường uốn.
– Nếu sai góc/lặp lại kém:
– Tăng bù đàn hồi và dwell, hiệu chuẩn K-factor/bảng bù theo lô vật liệu, kiểm tra mòn khuôn và backgauge, bật cảm biến góc.

Ví dụ thực tế tại xưởng

– Tấm SUS304 2,0 mm, cạnh dài 1200 mm bị nứt mép ở góc 90°:
– Ban đầu: V=6t (12 mm), bẻ song song vân cán, mép cắt laser có bavia.
– Xử lý: tăng V=16 mm (~8t), xoay phôi bẻ vuông góc vân cán, mài phá bavia; kết quả: hết nứt, góc ổn định sau bù 4°.
– Cánh tủ SUS201 1,2 mm bị vênh sau bẻ cạnh dài:
– Áp dụng trình tự bẻ cạnh ngắn trước, thêm đỡ con lăn và film urethane, tăng crowning; độ vênh giảm từ 2,5 mm xuống <0,5 mm/1000 mm.

Quy tắc thiết kế để “ngừa hơn chữa”

– Chọn mác: ưu tiên 304/304L cho chi tiết yêu cầu bề mặt/góc chính xác; cân nhắc tăng R khi dùng 201/430.
– Bố trí lỗ/gân: cách đường uốn ≥ R + 2t; thêm rãnh relieve tại góc uốn kín.
– Định hướng cán: ưu tiên bẻ vuông góc vân cán với góc nhỏ và R nhỏ.
– Dự phòng bán kính: đặt R thiết kế ≥ 1,0t (304) và ≥ 1,5t (201/430); minh họa thông số V tương ứng.
– Chuẩn hóa dữ liệu: xây thư viện “material card” gồm σ_b, K-factor, bù đàn hồi theo từng mác/t và V.

Nguồn tham khảo kỹ thuật

– The Fabricator – Bending basics: fundamentals of press brake tooling (Steve Benson): https://www.thefabricator.com/thefabricator/article/bending/bending-basics-the-fundamentals-of-press-brake-tooling
– SSINA – Forming Stainless Steel: https://www.ssina.com/education/ and tài liệu thiết kế
– Outokumpu – Forming of Stainless Steel (guidelines): https://www.outokumpu.com/en/what-we-do/services/technical-guidelines/forming-of-stainless-steel
– TRUMPF – Know-how bending (các nguyên lý chấn và bù đàn hồi): https://www.trumpf.com
– Amada – Tonnage/radius guidelines for air bending: https://www.amada.com

Kết luận

– Nứt xảy ra khi R và V không phù hợp, mép cắt xấu, hướng vân cán bất lợi; khắc phục bằng tăng V/R, đảo hướng cán, xử lý mép và tối ưu lực.
– Biến dạng (vênh, nhăn) chủ yếu do ứng suất dư và hỗ trợ không đều; giải quyết bằng trình tự bẻ hợp lý, crowning, đỡ vật liệu và quy tắc thiết kế tối thiểu.
– Sai góc do springback và võng máy; cần bù đàn hồi 3–7° cho inox, dwell, crowning và kiểm soát dữ liệu (K-factor, bảng bù theo lô).
Tuân thủ các thông số cốt lõi (V≈8–10t cho inox, R_in ≥ 1,0–2,0t tùy mác/hướng cán), kết hợp quy trình đo–bù theo lô vật liệu sẽ giúp loại bỏ phần lớn phế phẩm, ổn định chất lượng chấn.

Cần file thông số theo mác inox bạn đang dùng hoặc tư vấn tối ưu V/R cho bộ khuôn hiện có? Liên hệ Inox Cường Thịnh để được hỗ trợ kỹ thuật và báo giá tốt nhất.
Hotline: 0343.417.281
Email: inoxcongnghiep.cuongthinh@gmail.com