Cách chế tạo máy ép rèn 50.000 tấn

Cách xây dựng máy ép rèn 50.000 tấn

Cuộc cách mạng trong thiết kế máy bay những năm 1940 và 1950

• Việc phát minh ra động cơ phản lực giúp máy bay có thể bay cao hơn và nhanh hơn
• Công nghệ máy bay mới đòi hỏi các vật liệu như Inconel, titanium và các phương pháp chế tạo mạnh mẽ
• Việc sử dụng các bộ phận rèn và ép đùn cỡ lớn được xem là một bước tiến công nghệ đầy hứa hẹn

Ưu điểm của rèn và ép đùn

• Rèn: phương pháp chế tạo tạo hình kim loại bằng áp lực
• Ép đùn: tạo hình kim loại bằng cách ép qua lỗ có hình dạng xác định
• Khi sử dụng các bộ phận rèn và ép đùn cỡ lớn, chi tiết sẽ mỏng hơn, nhẹ hơn và bền hơn
• Mang lại các đặc tính cơ học đồng đều hơn so với gia công cơ khí

Sự cần thiết của máy ép cỡ lớn

• Để tạo ra các bộ phận rèn và ép đùn cỡ lớn, cần những máy ép có kích thước chưa từng có tiền lệ
• Trong thập niên 1950, Bộ Quốc phòng Mỹ khởi động chương trình máy ép cỡ lớn, xây dựng 4 máy ép rèn lớn và 6 máy ép đùn

Nguồn gốc của chương trình máy ép cỡ lớn

• Đức đã phát triển máy ép cỡ lớn từ những năm 1920
• Mỹ nhận ra năng lực máy ép cỡ lớn của Đức vào năm 1942 và bắt đầu phát triển máy ép cỡ lớn của riêng mình
• Sau khi Đức đầu hàng, Mỹ và Liên Xô chia nhau các máy ép cỡ lớn và bản vẽ thiết kế của Đức

Khởi đầu của chương trình máy ép cỡ lớn

• Năm 1950, Bộ Quốc phòng Mỹ bắt đầu chương trình xây dựng 17 máy ép cỡ lớn
• Cuối cùng đã xây dựng 10 máy ép: 4 máy ép đùn và 6 máy ép rèn
• Các máy ép được cho ngành công nghiệp dân sự thuê để vận hành

Việc xây dựng các máy ép cỡ lớn

• Việc xây dựng máy ép bắt đầu vào năm 1952
• Máy ép rèn 50.000 tấn có kích thước bằng một tòa nhà 10 tầng
• Các bộ phận của máy ép được chế tạo tại Mỹ và trên khắp thế giới

Thành quả của các máy ép cỡ lớn

• Số lượng chi tiết máy bay và chi phí chế tạo giảm mạnh
• Các máy ép cỡ lớn có thể xử lý nhiều loại kim loại khác nhau
• Được sử dụng cho nhiều mục đích như máy bay quân sự và thương mại, tàu vũ trụ, tàu ngầm

Kết luận

• Chương trình máy ép cỡ lớn là một ví dụ điển hình về việc chuyển giao công nghệ quân sự sang dân sự
• Sự phát triển của công nghệ chế tạo đóng vai trò quan trọng trong tiến bộ công nghệ
• Những phương pháp chế tạo đột phá như máy đúc cỡ lớn của Tesla vẫn tiếp tục khả thi

Tóm tắt của GN⁺

• Máy ép rèn 50.000 tấn đã giúp giảm mạnh chi phí chế tạo máy bay và cải thiện hiệu năng
• Chương trình máy ép cỡ lớn cho thấy công nghệ quân sự có thể đóng góp cho ngành công nghiệp dân sự như thế nào
• Những ví dụ hiện đại như máy đúc cỡ lớn của Tesla vẫn đang tồn tại
• Sự phát triển của công nghệ chế tạo đóng vai trò quan trọng trong tiến bộ công nghệ
• Các máy ép cỡ lớn đã đóng góp rất lớn vào thành công của ngành chế tạo máy bay Mỹ

[GN⁺]

Ý kiến Hacker News

• Ưu điểm của rèn: có thể điều chỉnh hướng hạt để phù hợp với mẫu ứng suất của một thiết kế cụ thể

  • Không phải cứ nén thép lại là nó sẽ bền hơn
  • Cáp thép được kéo giãn ra dài gấp hàng trăm lần chiều dài ban đầu để tăng độ bền
  • Cần một quá trình tối ưu hóa phức tạp hơn là chỉ tạo ra hình dạng cuối cùng
  • Ví dụ, thanh truyền piston cần bền theo chiều dọc, nên được tạo ra bằng cách kéo giãn một thỏi đúc ngắn và dày
  • Khi tạo dầm chữ I, kéo giãn các mép sẽ bền hơn là gõ phần giữa cho mỏng đi
  • Với các bộ phận phức tạp, quá trình này có độ phức tạp tương đương các bài toán kỹ thuật hiện đại

• Tạo hình bằng nổ: phương pháp dùng thuốc nổ hóa học cường độ cao để ép vật liệu mẫu áp sát vào khuôn

  • Có thể tạo ra áp suất tương đương với rèn áp lực trung bình
  • Có thể tạo chính xác các hình trụ hoặc hình cầu phức tạp một cách dễ dàng
  • Được dùng khi chế tạo nam châm siêu dẫn
  • Được các nhà sản xuất máy quét MRI sử dụng

• Chương trình Heavy Press: vào đầu những năm 2000, được dùng cho mọi máy bay quân sự của Mỹ cũng như máy bay của Airbus và Boeing

  • Mức tiết kiệm chi phí của máy bay ném bom B-52 còn lớn hơn toàn bộ chi phí của chương trình
  • Tôi thấy thú vị vì đây là lần đầu biết đến chương trình này
  • Tự hỏi liệu có quy trình nào khác có thể tái định nghĩa ngành công nghiệp hoặc cách thiết kế hay không

• Tầm quan trọng chiến lược của các máy ép cỡ lớn: điều mà các chính trị gia thường không hiểu

  • Thất vọng vì chính phủ Anh đã không tài trợ cho các máy ép cỡ lớn
  • May mắn là khí tự nhiên rẻ và không có vấn đề chuỗi cung ứng

• Quy mô của máy ép cỡ lớn: máy ép 50.000 tấn có kích thước như một tòa nhà 10 tầng và có lực đủ để nâng một thiết giáp hạm

  • Sau khi Đức đầu hàng, Mỹ và Liên Xô chia nhau các máy ép cỡ lớn và các nhà khoa học tên lửa của Đức
  • Mỹ tháo rời 4 máy ép của Đức để vận chuyển về Mỹ
  • Tương tự như việc Liên Xô tháo dỡ các nhà máy trong chiến tranh rồi chuyển ra hậu phương

• Bài học dành cho những người ủng hộ thị trường tự do: thị trường tự do đôi khi bỏ lỡ cơ hội

  • Sự can thiệp khôn ngoan của chính phủ có thể mang lại lợi ích lớn cho công chúng

• Máy ép lớn nhất thế giới: một máy ép 60.000 tấn được xây vào năm 2018 đang ở quận Los Angeles, bang California

• Lao động có ý nghĩa: điều quan trọng không chỉ là lương mà còn là cảm giác mình đang làm điều gì đó đặc biệt

  • Các cuộc thảo luận về việc xây dựng năng lực công nghiệp thường tập trung vào chi phí lao động cao hoặc việc vốn không muốn đầu tư
  • Muốn hiểu thời hạn kinh doanh được đảm bảo mà chính phủ đưa ra để lôi kéo doanh nghiệp tham gia, cũng như các quy trình công nghiệp khác đã thất bại
  • Tò mò vì sao điều đó lại không thành công trong ngành năng lượng mặt trời

• Chế tạo bình chứa lò phản ứng ở Bắc Mỹ: không thể chế tạo nếu không chia bình ra thành các phần rồi hàn lại

  • Một công ty Canada đang chuẩn bị chế tạo bình chứa cho lò phản ứng cỡ nhỏ
  • Vẫn chưa thấy dấu hiệu cho thấy đây không phải là Nuscale 2.0

• Chương trình bắt đầu từ thập niên 1950: 6 trong số 10 máy ép vẫn còn hoạt động đến nay