Cách chế tạo máy ép rèn 50.000 tấn
(construction-physics.com)- Vào thập niên 1950, khi máy bay phản lực bước sang vùng tốc độ gấp đôi tốc độ âm thanh, Mỹ đã khởi động Heavy Press Program để chế tạo các bộ phận máy bay nhẹ hơn và bền hơn
- Bộ Quốc phòng đã điều chỉnh kế hoạch, xây dựng 6 máy ép rèn và 4 máy ép đùn, nhằm giảm số lượng linh kiện, thời gian gia công và trọng lượng nhờ các bộ phận cỡ lớn
- Máy ép rèn 50.000 tấn là hạ tầng chế tạo siêu lớn, có kích thước như tòa nhà 10 tầng, kết cấu ngầm sâu 100 feet, tường bê tông dày 13 feet và hệ thống thủy lực 7.000 psi
- Sau khi hoàn thành, lợi ích giảm chi phí sản xuất đã được xác nhận: 4 chi tiết rèn thay thế 272 linh kiện và 2.700 đinh tán, còn 9 chi tiết ép đùn cỡ lớn loại bỏ 81 linh kiện và hơn 9.000 chi tiết bắt chặt
- Khoản đầu tư vào năng lực chế tạo quân sự đã lan sang máy bay, tên lửa, tàu ngầm, tàu vũ trụ và máy bay thương mại, đồng thời cũng tương đồng với xu hướng chế tạo các bộ phận đơn khối cỡ lớn hiện đại như Giga-casting
Kỷ nguyên máy bay phản lực đòi hỏi các bộ phận lớn hơn
- Cuối thập niên 1940 và đầu thập niên 1950, thiết kế máy bay quân sự Mỹ thay đổi lớn do sự xuất hiện của động cơ phản lực
- Máy bay cánh quạt nhanh nhất trong Thế chiến II khi bay ngang đạt tốc độ hơi dưới 500 dặm/giờ
- Đến giữa thập niên 1950, máy bay phản lực bay với tốc độ hơn 1.300 dặm/giờ, gấp đôi tốc độ âm thanh
- Hiệu năng như vậy không chỉ cần động cơ phản lực mạnh, mà còn cần các vật liệu như Inconel, titanium và phương pháp sản xuất để tạo ra các bộ phận máy bay bền hơn, nhẹ hơn
- Giải pháp hứa hẹn là sử dụng các chi tiết rèn và ép đùn cỡ lớn
- Rèn (forging) là phương pháp tạo hình bằng cách tác dụng áp lực lên kim loại, thường là đập búa hoặc ép bằng máy ép lớn
- Ép đùn (extrusion) là phương pháp tạo hình bằng cách đẩy kim loại qua một lỗ có hình dạng nhất định
- Khi đó, máy bay đã sử dụng rèn và ép đùn, nhưng kích thước bộ phận có thể chế tạo còn nhỏ, nên phải ghép các bộ phận nhỏ bằng hàng trăm đến hàng nghìn chi tiết bắt chặt
- Các chi tiết rèn và ép đùn lớn có thể thay thế nhiều bộ phận nhỏ, tạo ra kết cấu mỏng hơn, nhẹ hơn và bền hơn, đồng thời cải thiện bề mặt khí động học và chất lượng làm kín
- Cách gia công bằng cách cắt gọt từ tấm hoặc phôi billet đòi hỏi máy móc khổng lồ và thời gian gia công dài, trong khi tính chất cơ học ở phần tâm của tấm hoặc billet dày cũng không chắc chắn
- Chi tiết rèn có ưu điểm là có thể điều chỉnh hướng hạt tinh thể theo mô hình ứng suất
- Vật liệu đúc không có tính chất đủ cao, và công nghệ đúc thời đó cũng chưa đạt tới mức có thể phân bố kim loại hiệu quả và tạo tiết diện mỏng
Máy ép cỡ lớn của Đức và cuộc đuổi theo của Mỹ
- Nguồn gốc của Heavy Press Program bắt đầu từ Đức vào thập niên 1920
- Do Hiệp ước Versailles, Đức mất nhiều khu vực sản xuất sắt ở phía tây, khiến tình trạng thiếu sắt và thép trở nên kinh niên
- Vì vậy Đức phải sử dụng nhiều hơn các kim loại khác như magnesium và nhôm
- Nhôm và magnesium dễ nứt khi tạo hình bằng đập búa, đặc biệt vấn đề nghiêm trọng với magnesium
- Ngược lại, khi ép tạo hình bằng máy ép thủy lực, kết quả thu được tốt hơn
- Sau Thế chiến I, Đức tiếp tục tăng quy mô các máy ép lớn
- Họ đã chế tạo máy ép 7.000 tấn, ba máy ép 16.500 tấn và máy ép 33.000 tấn để rèn, đồng thời cũng lên kế hoạch máy ép 55.000 tấn
- Đối với ép đùn, đến cuối Thế chiến II, bốn máy ép đùn 12.000 tấn đang được hoàn thiện theo nhiều giai đoạn, và máy ép 25.000 tấn cũng đã ở giai đoạn bản vẽ
- Ở đây, “tấn” không chỉ trọng lượng bản thân máy ép, mà chỉ năng lực ép có thể tạo ra
- Năm 1942, khi khảo sát xác máy bay Đức, Mỹ phát hiện các chi tiết rèn lớn hơn nhiều so với khả năng chế tạo trong nước
- Để đáp lại, Mỹ bắt đầu xây dựng máy ép rèn 18.000 tấn tại nhà máy Wyman-Gordon ở Massachusetts, nhưng đến năm 1946 mới hoàn thành
- Sau khi Đức đầu hàng, Mỹ và Liên Xô cũng chia nhau năng lực máy ép cỡ lớn của Đức
- Mỹ tháo dỡ 4 máy ép Đức và mang về nước
- Liên Xô có được máy ép 33.000 tấn, thiết kế máy ép 55.000 tấn và các chuyên gia luyện kim Đức
Thiết kế và xây dựng Heavy Press Program
- Cuối thập niên 1940, nhiều yếu tố hội tụ khiến Mỹ tiến tới tự xây dựng máy ép cỡ lớn
- Nhu cầu về các bộ phận nhẹ hơn và bền hơn tăng lên khi hiệu năng máy bay cải thiện
- Đức đã cho thấy tiềm năng của các chi tiết rèn và ép đùn cỡ lớn cho máy bay
- Mỹ tích lũy kinh nghiệm vận hành máy ép 18.000 tấn của mình
- Khi Liên Xô có được các máy ép và thiết kế lớn nhất của Đức, Mỹ có nguy cơ tụt hậu về năng lực chế tạo máy bay
- Không quân nghiên cứu 17 loại máy bay đang sản xuất và khảo sát nhiều nhà sản xuất máy bay, rồi kết luận rằng lợi ích tiềm năng của các máy ép rèn và ép đùn cỡ lớn là rất lớn
- Năm 1950, Bộ Quốc phòng khởi động chương trình xây dựng 17 máy ép cỡ lớn
- Kế hoạch ban đầu gồm 9 máy ép rèn khuôn và 8 máy ép đùn
- Chi phí ước tính, bao gồm máy ép và các cơ sở phụ trợ cần thiết, là 389 triệu USD
- Sau đó, loại trừ máy ép 18.000 tấn của Wyman-Gordon và 4 máy mang về từ Đức, chương trình thu hẹp còn tổng cộng 10 máy: 4 máy ép đùn và 6 máy ép rèn
- Chi phí cuối cùng là 239 triệu USD, tương đương 2,8 tỷ USD theo giá năm 2024
- Chương trình do Bộ Quốc phòng cấp vốn và Không quân quản lý, nhưng các máy ép được cho doanh nghiệp tư nhân thuê vận hành
- Doanh nghiệp được hưởng mức thuê thuận lợi, đổi lại chịu chi phí bảo trì và vận hành
- Chính phủ nhận 4–5% doanh thu vận hành
- Cách làm này khi đó gây tranh cãi
- Công tác xây dựng bắt đầu năm 1952 là một công trình kỹ thuật khổng lồ
- Máy ép rèn 50.000 tấn có kích thước như tòa nhà 10 tầng và có thể tạo lực đủ để nâng một chiến hạm
- Máy ép rèn 35.000 tấn cũng không nhỏ hơn nhiều
- Máy ép đùn 12.000 tấn dài 120 feet, với công suất lớn hơn gấp đôi máy ép đùn lớn nhất trước đó của Mỹ
- Phần lớn máy ép rèn được đặt dưới lòng đất, cần hố sâu 100 feet và tường bê tông dày 13 feet
- Máy ép gồm các bộ phận sắt thép thuộc loại lớn nhất thời đó, như dầm ngang 200 tấn, giá đỡ xi lanh 90 tấn và thanh giằng 145 tấn
- Để chế tạo thanh giằng dài 108 feet, cần lò luyện đặc biệt, và việc di chuyển phải huy động nhiều cần cẩu
- Một số bộ phận vượt quá giới hạn trọng lượng của một toa tàu đơn lẻ nên phải vận chuyển trên nhiều toa
- Linh kiện được cung ứng không chỉ bởi các công ty Mỹ như Bethlehem Steel mà còn từ Anh, Scotland, Pháp và Nhật Bản
- Hạ tầng phụ trợ cũng lớn không kém máy ép
- Cần các bể nước dung tích hàng nghìn gallon và hệ thống bơm phức tạp để nén nước lên 7.000 psi
- Các lò luyện, máy cưa và thiết bị kéo giãn cỡ lớn mới được xây dựng
- Các công ty cán luyện và kim loại phải tìm cách sản xuất phôi nhôm lớn hơn để đưa vào máy ép cỡ lớn
- Alcoa xây nhà máy mới rộng 500.000 foot vuông ở Cleveland để chứa các máy ép rèn 50.000 tấn và 35.000 tấn
Giảm chi phí và mở rộng phạm vi ứng dụng
- Máy Heavy Press đầu tiên bắt đầu vận hành năm 1954, và tất cả được hoàn thành vào năm 1956
- Các máy ép giúp giảm đáng kể số lượng linh kiện máy bay và chi phí sản xuất
- Trong một trường hợp, 4 chi tiết rèn thay thế một cụm lắp ráp gồm 272 linh kiện riêng lẻ và 2.700 đinh tán
- Trong một trường hợp khác, 9 chi tiết ép đùn cỡ lớn thay thế 81 bộ phận nhỏ và loại bỏ hơn 9.000 chi tiết bắt chặt, giảm chi phí linh kiện 30% và trọng lượng 6%
- Máy ép cỡ lớn cũng giảm thời gian gia công
- Thông thường, chi tiết rèn hoặc ép đùn không ra khỏi máy ép với kích thước cuối cùng hoàn chỉnh, nên vẫn cần gia công sau
- Nhưng chúng có thể tạo ra các bộ phận mỏng, phức tạp và gần với hình dạng cuối cùng, nhờ đó giảm mạnh lượng vật liệu cần cắt bỏ và thời gian
- Một bộ phận từng phải cắt bỏ hơn 1.200 pound từ 1.600 pound vật liệu và tốn 18.000 USD chi phí gia công đã chuyển sang cách dùng 321 pound vật liệu và 500 USD chi phí gia công
- Một bộ phận khác giảm lượng vật liệu phải loại bỏ từ 23 pound xuống còn 2 pound
- Chi phí toàn bộ máy bay cũng bị ảnh hưởng
- Mức tiết kiệm của Convair F-102A là 20.000 USD, ước tính khoảng 1,6% giá máy bay
- Với máy bay ném bom cỡ lớn, mức tiết kiệm ước tính là 5–10% tổng chi phí
- Riêng phần tiết kiệm trên B-52 được ước tính là lớn hơn toàn bộ chi phí của Heavy Press Program
- Đến thập niên 1960, Heavy Press được ước tính đã giảm chi phí chế tạo của chính phủ khoảng 500 triệu USD
- Phạm vi ứng dụng mở rộng vượt ra ngoài máy bay
- Được dùng cho tên lửa đạn đạo, tàu ngầm hạt nhân và linh kiện xe bọc thép của Lục quân
- Tấm chắn nhiệt bằng beryllium của khoang vũ trụ Mercury và các “neo” nhôm khổng lồ cố định tên lửa Saturn V vào bệ phóng cũng được rèn
- Năm 1956, lần đầu được dùng để sản xuất linh kiện máy bay thương mại, và đến thập niên 1960 thì trở nên phổ biến
- Dầm titanium nặng 4.000 pound dùng để đỡ càng đáp của Boeing 747 là chi tiết rèn titanium lớn nhất được sản xuất vào thời đó
- Ban đầu, các máy được thiết kế để chế tạo bộ phận bằng nhôm và magnesium, nhưng đến thập niên 1960, nhiều kim loại khác nhau như thép, titanium, nickel, đồng, columbium và beryllium cũng được đưa vào máy ép
Tác động dài hạn của đầu tư vào năng lực chế tạo và những điểm song song hiện đại
- Heavy Press được đánh giá là “bước tiến nhanh nhất và rộng khắp nhất trong gia công kim loại trong lịch sử công nghiệp” và là một bước nhảy lớn của chế tạo máy bay
- Đầu thập niên 2000, các bộ phận từ Heavy Press có mặt trong tất cả máy bay quân sự Mỹ đang vận hành và trong mọi máy bay do Airbus và Boeing chế tạo
- Hai máy ép rèn 50.000 tấn là các máy ép rèn khuôn kín lớn nhất của Mỹ cho đến khi bị máy ép 60.000 tấn vượt qua vào năm 2018
- Heavy Press Program là ví dụ về việc đầu tư vào năng lực chế tạo vì mục đích quân sự lan sang các lĩnh vực khác
- Chúng được xây dựng để chế tạo các bộ phận nhẹ hơn và bền hơn cho máy bay siêu âm, nhưng sau đó cũng được dùng cho tàu vũ trụ, hệ thống điện và máy bay thương mại
- Mỹ đã hưởng lợi từ các máy ép này trong hơn 70 năm, và một phần thành công của ngành chế tạo máy bay thương mại Mỹ cũng gắn với sự tồn tại của chúng
- Cải tiến sản xuất ảnh hưởng trực tiếp đến việc công nghệ nào có thể thương mại hóa
- Máy ép cỡ lớn cho phép tối ưu hóa thiết kế xét đến chế tạo bằng cách thay thế nhiều linh kiện và chi tiết bắt chặt bằng ít bộ phận lớn hơn, đồng thời giảm thời gian gia công
- Một phát biểu chính thức của Không quân năm 1964 cho rằng việc liệt kê thành quả của Heavy Press Program “gần như đồng nghĩa với kể lại lịch sử của máy bay tiên tiến hiện đại”, và xem chương trình này là yếu tố góp phần làm cho cánh máy bay chứa nhiên liệu, tức wet wing, đủ rẻ
- Đúc nhôm cỡ lớn của Tesla là một ví dụ hiện đại tương tự
- Tesla sử dụng các chi tiết đúc nhôm cỡ lớn để thay thế nhiều hoặc hàng trăm bộ phận nhỏ
- Để làm được điều này, cần thiết bị Giga-casting có kích thước chưa từng có
- Tesla là nhà sản xuất ô tô đầu tiên áp dụng đúc cỡ lớn, và phương pháp này được ước tính giúp giảm 20–40% chi phí một phần thân xe
- Sau đó, nhiều nhà sản xuất ô tô, đặc biệt là các công ty Trung Quốc, đã áp dụng phương pháp này
- Khả năng về những máy ép lớn hơn từng được thảo luận trong quá khứ, nhưng chưa được xây dựng trong thực tế
- Hiện máy ép rèn khuôn kín lớn nhất đã đạt cấp 80.000 tấn ở Trung Quốc
- Các chuyên gia thập niên 1950 cho rằng máy ép cấp 200.000 tấn có thể hữu ích cho chế tạo máy bay
- Sau kinh nghiệm phát triển SR-71, Kelly Johnson cho rằng Mỹ cần máy ép cấp 250.000 tấn
- Trong thập niên 1980, Lục quân cũng nghiên cứu tính hữu dụng của máy ép cấp 200.000 tấn, nhưng chưa có máy ép như vậy được xây dựng ở Mỹ hay nơi khác
- Mỹ đã mất một phần kinh nghiệm chế tạo những cỗ máy ở quy mô này, hoặc kinh nghiệm đó đã chuyển sang nơi khác
- Ban đầu, Heavy Press do các công ty Mỹ như Loewy Hydropress và Mesta chế tạo
- Đầu thập niên 2000, khi tân trang máy ép 50.000 tấn của Alcoa, linh kiện đến từ SMS của Đức, và công ty này cũng chế tạo máy ép rèn 60.000 tấn
- Thiết bị Giga-casting cỡ lớn mà các nhà sản xuất ô tô Mỹ sử dụng phần lớn do các công ty Trung Quốc hoặc thuộc sở hữu Trung Quốc như IDRA chế tạo
- Tiến bộ công nghệ là việc tạo ra những thứ trước đây chưa từng có, và nếu không thể đẩy xa ranh giới của công nghệ chế tạo, sẽ có nguy cơ bị các đối thủ làm được điều đó vượt qua
1 bình luận
Ý kiến trên Hacker News
Vật rèn có một ưu điểm là có thể điều chỉnh hướng hạt tinh thể cho phù hợp với mẫu ứng suất theo thiết kế, nhưng điểm này thật sự bị đánh giá quá thấp
Người ta thường lặp lại rằng rèn đơn giản là làm vật liệu bền hơn, nhưng thép không trở nên bền hơn chỉ vì bị ép cho biến dạng. Rèn phức tạp hơn rất nhiều so với việc chỉ đập để tạo hình
Cáp thép được tạo ra bằng cách kéo giãn loại thép khá bình thường lên gấp hàng trăm lần chiều dài ban đầu, và chỉ riêng quá trình đó đã làm độ bền theo hướng ấy tăng 2–4 lần. Thanh piston cần bền theo chiều dài, nên hợp lý hơn là bắt đầu từ một thỏi ingot ngắn và dày rồi kéo dài ra, chứ không phải từ phôi gần với kích thước cuối cùng
Hãy tưởng tượng làm một dầm chữ I: có thể đập phần giữa cho mỏng đi, nhưng khi đó chỉ phần giữa mạnh hơn một chút, còn mép thì hầu như không được lợi. Ngược lại, nếu kéo giãn các mép, sẽ tạo ra dòng sợi dài, liên tục, chịu uốn tốt. Kéo giãn chỗ nào, bằng cách nào, theo thứ tự nào quyết định tất cả
Ngay cả với các chi tiết chỉ hơi phức tạp, việc tối ưu hóa quy trình này cũng khó như một bài toán kỹ thuật hiện đại; những người thợ rèn ngày xưa thực sự là những người làm công việc trí tuệ
Nếu kéo một túi polyethylene (LDPE) theo một hướng, có thể thấy vật liệu mỏng đi nhưng lại bền hơn, vì các chuỗi polymer được sắp thẳng hàng. Cuối cùng nó trở thành “sợi kéo giãn” với các mạch phân tử được định hướng theo chiều sợi, cho độ bền kéo tối ưu
Khi hạt tinh thể nhỏ lại, độ bền tăng ngay cả khi không điều chỉnh hướng hạt. Ngoài ra, peening không hoàn toàn giống rèn nhưng cũng là một quá trình ép thép; vùng có ứng suất nén dư sẽ khó khởi phát vết nứt cho đến khi vượt qua ứng suất đó, nhờ vậy làm tăng độ bền. Đặc biệt nó làm tăng khả năng chống mỏi mạnh hơn
Ví dụ, cách giải thích rằng khi biến một thanh thép thành dây cho cáp thép thì kéo dài 100 lần nên độ bền tăng lên là khó đúng. Thép A36, loại thép kết cấu cơ bản, có độ giãn dài khi đứt trên chiều dài chuẩn 2 inch là 23% [1]. Ngay cả ở nhà máy cán cũng có giới hạn về mức giảm tiết diện trong một lần cán, và sau đó phải xử lý nhiệt ủ để loại bỏ hiệu ứng gia công nguội. Khi ủ, độ giãn dài và hiệu ứng tăng bền do hóa bền biến dạng sẽ được đặt lại. Nếu giảm quá nhiều trong một lần hoặc nhiệt độ quá thấp, vật liệu sẽ nứt và yếu đi
Với kim loại tấm cũng có truyền miệng rằng hướng cán là hướng dòng hạt nên bền hơn, nhưng tôi vẫn chưa tìm được nguồn cho thấy khác biệt lớn. Một bài như [2] nói rằng tính chất kéo thay đổi theo hướng mẫu thử, nhưng nhìn đồ thị kéo thì khác biệt nhỏ. Giới hạn chảy không được báo cáo, nhưng cả ba hướng có vẻ đều chảy tại cùng một điểm. Trong thử nghiệm này, hướng 90 độ cắt ngang các hạt lại cho độ bền kéo cao nhất, trái với kỳ vọng của những người ủng hộ “dòng hạt” trong rèn. Độ lớn của khác biệt cũng không nhiều, và nhỏ so với hệ số an toàn thông thường trong thiết kế hợp lý
Trong thiết kế linh kiện ô tô, tôi chỉ thấy quy trình rèn được chọn chủ yếu vì hiệu quả sản xuất. Nếu chi tiết gần như lấp đầy biên dạng của thanh hoặc tấm, người ta luôn gia công cắt gọt từ thanh hoặc tấm. Nếu có nhiều khoảng trống, họ tính xem khuôn rèn và chi phí phát triển có được bù lại bằng tiết kiệm vật liệu và chi phí gia công hay không. Nếu chi tiết không rèn yếu hơn đáng kể, kích thước chi tiết lẽ ra phải thay đổi tùy theo phương pháp chế tạo, nhưng tôi chưa từng thấy trường hợp như vậy
Cuối cùng, nhiều chi tiết rèn sau đó được xử lý nhiệt. Xử lý nhiệt thép hoạt động bằng cách phá vỡ và tái kết tinh các hạt bên trong thép. Tùy quy trình và hình dạng cụ thể, dòng hạt trong thành phẩm sẽ bị loại bỏ hoặc giảm đi
Dù vậy, tuyên bố về sự vượt trội của rèn vẫn tồn tại, nên sẽ rất tốt nếu ai đó từng thật sự thử nghiệm hiệu ứng này có thể đưa ra tài liệu kỹ thuật cho thấy mức độ thay đổi
[1] https://matweb.com/search/DataSheet.aspx?MatGUID=d1844977c5c...
[2] https://www.researchgate.net/publication/283447700_The_effec...
Nếu đọc bài này, cũng đáng biết đến tạo hình bằng nổ như một dạng đối ứng với rèn ép bằng máy ép cỡ lớn [1]. Đây là phương pháp dùng thuốc nổ mạnh hóa học để ép vật liệu khuôn vào một mẫu
Áp suất dư do vụ nổ tạo ra có thể tương tự hoặc thậm chí lớn hơn rèn ép bằng máy ép cỡ lớn. Máy ép 50.000 short ton Mỹ tạo ra lực khoảng 500MN, còn áp suất dư cực đại gần tâm nổ của thuốc nổ TNT hoặc PETN có thể trên mức MPa [2], nên tùy hình dạng chi tiết mà có thể so sánh được. Thêm nữa, nó còn có một đặc điểm thú vị là có thể tạo các hình trụ/hình cầu phức tạp rất dễ và chính xác
Theo tôi biết, những người từng dùng phương pháp này đã tạo hình bằng nổ titan hoặc thép không gỉ không từ tính cao cấp (A4, µr ≈ 1) khi chế tạo nam châm siêu dẫn, để tránh hình thành martensite trong quá trình gia công. Một nhà sản xuất máy quét MRI quốc tế lớn cũng đã dùng phương pháp này cho một sản phẩm khá ngách. Nó giống như “phiên bản cực đoan” của miết kim loại (metal spinning) [3], nơi đẩy một khối kim loại đang quay vào một trục mẫu đối xứng quay
[1] https://en.wikipedia.org/wiki/Explosive_forming
[2] https://www.researchgate.net/figure/Variation-of-peak-over-p...
[3] https://en.wikipedia.org/wiki/Metal_spinning
[1] https://www.youtube.com/watch?v=CbS6rS0seuk
Ví dụ, trong bộ trao đổi nhiệt dạng ống chùm, bên trong các ống có thể có vật liệu phản ứng mạnh chảy qua, nên phía ống có thể làm bằng indium, titan, nickel, hoặc thép không gỉ đắt tiền như S32205/S31803. Trong khi đó, phía vỏ nếu chỉ có nước sông để làm mát chảy qua thì chỉ cần sơn phủ và đặt một anode hy sinh ở đâu đó bên trong là đủ
Tấm ngăn mà tất cả các ống đi xuyên qua, tức tấm ống, có thể có đường kính 6 foot (180cm), dày 4–8 inch (10–20cm); nếu làm toàn bộ bằng vật liệu đặc biệt thì sẽ cực kỳ đắt, và có khi còn không mua được ở độ dày cần thiết. Chi phí dễ dàng lên tới sáu chữ số USD
Đôi khi thợ hàn sẽ phủ toàn bộ bề mặt bằng kim loại hàn có khả năng chịu được đặc tính ăn mòn của lưu chất công nghệ, nhưng với chi tiết lớn việc này có thể mất vài ngày, và với một số tổ hợp kim loại như đồng thau thì hoàn toàn không thể
Vì vậy chúng tôi liên kết bằng nổ một lớp “mỏng” vật liệu đắt tiền, khoảng 1/4 inch (6mm), lên phôi rèn thép carbon tiêu chuẩn. Các ống thường có thành rất mỏng và được hàn hoặc hàn vảy vào lớp clad
Điều hay là lớp giao diện giữa hai kim loại trông như thể hai chất lỏng gặp nhau, xoáy cuộn và đan vào nhau rồi đông cứng nguyên trạng
Nếu tôi nhớ đúng, mục đích là tạo các nếp gấp trên tấm kim loại phân tách chất lỏng nóng và lạnh trong bộ trao đổi nhiệt, và lý do dùng rèn nổ là vì có thể tạo hình một tấm lớn trong một lần
Những máy ép cỡ lớn như thế này từng là, và có thể vẫn là, thiết bị quan trọng về mặt chiến lược. Đây là điều mà các chính trị gia ngày nay, phần lớn trông như xuất thân từ luật sư, không thật sự hiểu hết
Nói chung tôi không thích trợ cấp của chính phủ, nhưng tôi đã rất thất vọng khi chính phủ Anh từ chối tài trợ cho máy ép cỡ lớn ở Sheffield. Máy ép đó dự kiến được dùng để chế tạo lò phản ứng thế hệ tiếp theo, vào khoảng tháng 6/2010. May mà khí đốt tự nhiên thì rẻ và chuỗi cung ứng địa chính trị cũng chẳng có vấn đề gì cả nhỉ
Vấn đề vốn cho các dự án dài hạn dễ bị tổn thương trước bất định chính trị, khiến chuỗi cung ứng địa phương sụp đổ, còn nghiêm trọng hơn nhiều trong ngành đường sắt; kết quả là họ đã mất phần lớn năng lực chế tạo tàu. Cứ nhìn thất bại của HS2 là thấy
Vào đầu những năm 2000, các bộ phận máy ép cỡ lớn đã có mặt trong mọi máy bay quân sự Mỹ đang vận hành và mọi máy bay do Airbus·Boeing sản xuất; con số cho thấy ở máy bay ném bom hạng nặng có thể tiết kiệm 5–10% tổng chi phí thật đáng kinh ngạc
Chỉ riêng khoản tiết kiệm từ một chiếc B-52 cũng được nói là lớn hơn toàn bộ chi phí của Heavy Press Program
Một tháng trước mới biết đến Heavy Press Program trên HN nên thấy rất thú vị, và rất vui khi có thêm nhiều bài viết xuất hiện
Dù đã có máy ép rèn và máy ép đùn, nhưng cũng như phiên bản khổng lồ, áp suất cao đã thay đổi hoàn toàn cuộc chơi, điều này khiến ta nghĩ xem còn quy trình nào khác, nếu đẩy thêm một nấc, có thể định nghĩa lại cả ngành công nghiệp hay tư duy thiết kế
“Plant-based epoxy enables recyclable carbon fiber” (2022) [mạnh hơn thép và nhẹ hơn sợi thủy tinh] https://news.ycombinator.com/item?id=30138954 ...
https://news.ycombinator.com/item?id=37560244
Aerogel silica có tính mài mòn đối với da. Aerogel không phải silica, chẳng hạn như aerogel gai dầu, có thể dùng làm vật liệu cách nhiệt, vật liệu đóng gói, và có lẽ cả vật liệu độn nội thất
Cũng có một phương pháp mới để loại bỏ oxy khỏi titan: “Cheap yet ultrapure titanium metal might enable widespread use in industry” (2024) https://news.ycombinator.com/item?id=40768549
“Electric recycling of Portland cement at scale” (2024) https://www.nature.com/articles/s41586-024-07338-8 ... “Combined cement and steel recycling could cut CO2 emissions” https://news.ycombinator.com/item?id=40452946
“Researchers create green steel from toxic [aluminum production waste] red mud in 10 minutes” (2024)
https://newatlas.com/materials/toxic-baulxite-residue-alumin...
Cũng có nhiều phương pháp chụp ảnh mới để kiểm tra chất lượng thép và các kim loại·hợp kim khác, cũng như vật liệu composite sinh học
“Seeding steel frames brings destroyed coral reefs back to life” (2024)
https://news.ycombinator.com/item?id=39735205
Đoạn nói máy ép rèn 50.000 tấn là một thiết bị khổng lồ cỡ tòa nhà 10 tầng và có thể tạo ra lực đủ để nâng cả một thiết giáp hạm thật thú vị
Sau khi Đức đầu hàng, Mỹ và Liên Xô đã chia nhau năng lực máy ép cỡ lớn và các nhà khoa học tên lửa; Mỹ được cho là đã tháo dỡ 4 máy ép của Đức và vận chuyển về nước
Tò mò không biết hậu cần để chuyển những thứ như vậy qua biển đã diễn ra thế nào. Tôi biết Liên Xô cũng đã tháo dỡ các nhà máy trong chiến tranh và chuyển chúng ra rất xa phía sau tiền tuyến, nhưng khó hình dung hiện trường thực tế ra sao
Đây nên là bài học cho những người ủng hộ thị trường tự do, đặc biệt là những ai xem thời kỳ bùng nổ kinh tế của Mỹ là kết quả của kinh tế laissez-faire
Trong thực tế có những cơ hội mà thị trường tự do không nắm bắt, và sự can thiệp của chính phủ một cách khôn ngoan có thể đem lại lợi ích khổng lồ cho công chúng
Khi đọc bài xã luận NYT này https://www.nytimes.com/2024/08/19/opinion/chris-murphy-demo..., tôi cảm thấy mọi người đang bỏ lỡ điểm rằng bí quyết của lao động có ý nghĩa không chỉ là tiền lương, mà còn là cảm giác rằng công việc đó theo cách nào đó “đặc biệt”
Làm các bộ phận bằng máy ép 50.000 tấn là lao động chân tay, nhưng nhờ độ hiếm của cỗ máy đó mà nó remarkable
Các cuộc thảo luận về việc xây dựng lại năng lực công nghiệp của Mỹ nhìn chung tập trung vào chi phí nhân công cao hoặc việc vốn không mặn mà đầu tư vào những lĩnh vực có biên lợi nhuận thấp. Tôi muốn biết chính phủ đã bảo đảm nhu cầu chắc chắn trong khoảng thời gian bao lâu để lôi kéo doanh nghiệp tham gia, và còn những quy trình công nghiệp nào khác từng được chính phủ đầu tư nhưng không bén rễ. Đặc biệt, tôi thắc mắc vì sao cách này không phát huy tác dụng trong ngành năng lượng mặt trời vài năm trước
Sự phát triển vẫn đang tiếp diễn. Máy ép lớn nhất thế giới hiện nay được chế tạo vào năm 2018, có tải trọng danh định 60.000 tấn, đặt tại Los Angeles County, California [1][2]
[1] https://www.lightmetalage.com/news/industry-news/forging/web...
[2] https://www.youtube.com/watch?v=jNFIMy8BuHc
Ở Bắc Mỹ không có máy ép nào có thể chế tạo bình chứa lò phản ứng mà không phải chia thành từng phần rồi hàn lại
Nếu chế tạo bằng phương pháp hàn, trừ khi dùng công nghệ hàn mới được phát triển gần đây ở Anh, lịch trình có lẽ sẽ bị cộng thêm 1 năm, và cũng sẽ kéo theo nỗi lo về các mối hàn
Một công ty ở Canada đang chuẩn bị chế tạo bình chứa cho lò phản ứng cỡ nhỏ như BWRX-300, nhưng đến nay tôi chưa thấy tín hiệu nào cho thấy đây không phải là Nuscale 2.0
Tôi thấy một liên kết trong đó một bộ trưởng chính quyền Canada tên Don Morgan nói chi phí BWRX-300 là 5 tỷ đô la Canada, tức khoảng 3,6 tỷ đô la Mỹ. 12 USD mỗi watt không phải tệ nhất, nhưng cũng không xuất sắc. Cũng không rõ đó là tổng chi phí hay chi phí xây dựng qua đêm
https://www.deassociation.ca/newsfeed/4-provinces-push-ahead...
Theo tôi biết, máy ép này và khu Cleveland hiện thuộc sở hữu của Howmet Aerospace. Howmet là một công ty kiểu “công ty con” của Alcoa sau khi tách ra năm 2020, và Arconic cũng ở cùng nhóm
https://en.wikipedia.org/wiki/Howmet_Aerospace
Máy ép lớn ở Cleveland cũng có một bài wiki riêng
https://en.wikipedia.org/wiki/Alcoa_50,000_ton_forging_press
Bố tôi đặc biệt làm về đúc phun titan, tức là nung titan cho đến khi thành chất lỏng rồi dùng áp lực đẩy nó vào các khuôn tinh xảo được làm ngay tại chỗ
Phần lớn là làm cánh turbine cho động cơ phản lực, nhưng khi ít việc thì cũng làm đầu gậy golf cho các công ty như PING. Trong suốt những năm bố tôi làm việc, sản phẩm duy nhất tôi thực sự có thể nhìn thấy là đầu gậy golf. Vì mọi thứ khác đều được kiểm soát nghiêm ngặt bên trong cơ sở