Hliník je nejpoužívanějším neželezným kovem a jeho rozsah použití se stále rozšiřuje. Existuje více než 700 000 druhů hliníkových výrobků, které jsou určeny pro různá průmyslová odvětví, včetně stavebnictví, dekorací, dopravy a letectví. V této diskusi prozkoumáme technologii zpracování hliníkových výrobků a jak se vyhnout deformaci během zpracování.
Mezi výhody a vlastnosti hliníku patří:
- Nízká hustota: Hliník má hustotu asi 2,7 g/cm³, což je zhruba jedna třetina hustoty železa nebo mědi.
- Vysoká plasticita:Hliník má vynikající tažnost, což umožňuje jeho tvarování do různých produktů pomocí metod tlakového zpracování, jako je vytlačování a protahování.
- Odolnost proti korozi:Hliník přirozeně vytváří na svém povrchu ochranný oxidový film, buď za přirozených podmínek, nebo prostřednictvím eloxování, a nabízí tak vynikající odolnost proti korozi ve srovnání s ocelí.
- Snadné posílení:Ačkoli čistý hliník má nízkou úroveň pevnosti, jeho pevnost lze výrazně zvýšit eloxováním.
- Usnadňuje povrchovou úpravu:Povrchové úpravy mohou zlepšit nebo upravit vlastnosti hliníku. Proces eloxování je dobře zavedený a široce používaný při zpracování hliníkových výrobků.
- Dobrá vodivost a recyklovatelnost:Hliník je vynikajícím vodičem elektřiny a snadno se recykluje.
Technologie zpracování hliníkových výrobků
Lisování hliníkových výrobků
1. Lisování za studena
Použitým materiálem jsou hliníkové pelety. Tyto pelety jsou tvarovány v jediném kroku pomocí vytlačovacího stroje a formy. Tento proces je ideální pro vytváření sloupcových produktů nebo tvarů, které je obtížné dosáhnout roztahováním, jako jsou eliptické, čtvercové a obdélníkové formy. (Jak je znázorněno na obrázku 1, stroj; obrázek 2, hliníkové pelety; a obrázek 3, produkt)
Tonáž použitého stroje souvisí s plochou průřezu výrobku. Mezera mezi horním razníkem a spodním razníkem z wolframové oceli určuje tloušťku stěny výrobku. Jakmile je lisování dokončeno, svislá mezera od horního razníku k dolnímu razníku ukazuje horní tloušťku produktu. (Jak je znázorněno na obrázku 4)
Výhody: Krátký cyklus otevírání formy, nižší náklady na vývoj než natahování formy. Nevýhody: Dlouhý výrobní proces, velké kolísání velikosti produktu během procesu, vysoká cena práce.
2. Protahování
Použitý materiál: hliníkový plech. Použijte kontinuální formovací stroj a formu k provádění vícenásobných deformací, aby byly splněny požadavky na tvar, vhodné pro nesloupová těla (výrobky se zakřiveným hliníkem). (Jak je znázorněno na obrázku 5, stroj, obrázku 6, forma a obrázku 7, produkt)
výhody:Rozměry složitých a vícenásobně deformovaných výrobků jsou během výrobního procesu stabilně kontrolovány a povrch výrobku je hladší.
Nevýhody:Vysoká cena forem, relativně dlouhý vývojový cyklus a vysoké požadavky na výběr a přesnost stroje.
Povrchová úprava hliníkových výrobků
1. Pískování (peening)
Proces čištění a zdrsnění kovového povrchu působením vysokorychlostního proudění písku.
Tento způsob povrchové úpravy hliníku zvyšuje čistotu a drsnost povrchu obrobku. Díky tomu se zlepšují mechanické vlastnosti povrchu, což vede k lepší odolnosti proti únavě. Toto zlepšení zvyšuje přilnavost mezi povrchem a jakýmikoli nanesenými nátěry, čímž se prodlužuje trvanlivost nátěru. Navíc usnadňuje vyrovnání a estetický vzhled nátěru. Tento proces je běžně vidět u různých produktů Apple.
2. Leštění
Metoda zpracování využívá mechanické, chemické nebo elektrochemické techniky ke snížení drsnosti povrchu obrobku, což vede k hladkému a lesklému povrchu. Proces leštění lze rozdělit do tří hlavních typů: mechanické leštění, chemické leštění a elektrolytické leštění. Kombinací mechanického leštění s elektrolytickým leštěním mohou hliníkové díly dosáhnout zrcadlového povrchu podobného nerezové oceli. Tento proces dodává pocit špičkové jednoduchosti, módy a futuristické přitažlivosti.
3. Tažení drátu
Tažení kovového drátu je výrobní proces, při kterém se z hliníkových desek opakovaně seškrabávají linie brusným papírem. Tažení drátu lze rozdělit na přímé tažení drátu, náhodné tažení drátu, spirálové tažení drátu a tažení závitového drátu. Proces tažení kovovým drátem může jasně ukázat každou značku jemného hedvábí, takže matný kov má jemný lesk vlasů a produkt má jak módu, tak technologii.
4. Řezání vysokým světlem
Řezání zvýrazňováním využívá přesný gravírovací stroj k vyztužení diamantového nože na vysokorychlostním rotujícím (obvykle 20 000 ot./min) vřetenu přesného gravírovacího stroje pro řezání dílů a vytváření místních zvýrazněných oblastí na povrchu produktu. Světlost řezných světel je ovlivněna rychlostí frézovacího vrtáku. Čím vyšší je rychlost vrtání, tím jasnější jsou odlesky. Naopak, čím tmavší jsou odlesky při řezání, tím je pravděpodobnější, že vytvoří stopy po noži. Řezání ve vysokém lesku je běžné zejména u mobilních telefonů, jako je iPhone 5. V posledních letech se u některých špičkových kovových rámů televizorů používá vysoký leskCNC frézovánítechnologie a procesy eloxování a kartáčování dělají z televizoru módu a technologickou ostrost.
5. Eloxování
Eloxování je elektrochemický proces, který oxiduje kovy nebo slitiny. Během tohoto procesu hliník a jeho slitiny vytvářejí oxidový film, když je v určitém elektrolytu za určitých podmínek aplikován elektrický proud. Eloxování zvyšuje tvrdost povrchu a odolnost hliníku proti opotřebení, prodlužuje jeho životnost a zlepšuje jeho estetický vzhled. Tento proces se stal důležitou součástí povrchové úpravy hliníku a v současnosti je jednou z nejpoužívanějších a nejúspěšnějších dostupných metod.
6. Dvoubarevná anoda
Dvoubarevná anoda označuje proces eloxování produktu za účelem aplikace různých barev na konkrétní oblasti. Přestože se tato dvoubarevná anodizační technika v televizním průmyslu kvůli své složitosti a vysoké ceně používá jen zřídka, kontrast mezi těmito dvěma barvami zvyšuje špičkový a jedinečný vzhled produktu.
Existuje několik faktorů, které přispívají k deformaci při zpracování hliníkových dílů, včetně materiálových vlastností, tvaru dílu a výrobních podmínek. Mezi hlavní příčiny deformace patří: vnitřní napětí přítomné v polotovaru, řezné síly a teplo vznikající při obrábění a síly působící při upínání. Pro minimalizaci těchto deformací lze implementovat specifická procesní opatření a provozní dovednosti.
Procesní opatření ke snížení deformací při zpracování
1. Snižte vnitřní pnutí polotovaru
Přirozené nebo umělé stárnutí spolu s úpravou vibrací může pomoci snížit vnitřní pnutí polotovaru. Účinnou metodou pro tento účel je také předběžné zpracování. U polotovaru s tlustou hlavou a velkými ušima může během zpracování dojít k výrazné deformaci kvůli značnému okraji. Předzpracováním přebytečných částí polotovaru a zmenšením okraje v každé oblasti můžeme nejen minimalizovat deformace, ke kterým dochází během následného zpracování, ale také zmírnit některé vnitřní pnutí přítomné po předběžném zpracování.
2. Zlepšete řeznou schopnost nástroje
Materiálové a geometrické parametry nástroje výrazně ovlivňují řeznou sílu a teplo. Správný výběr nástroje je nezbytný pro minimalizaci deformací při zpracování dílů.
1) Rozumný výběr geometrických parametrů nástroje.
① Úhel čela:Pod podmínkou zachování pevnosti ostří je vhodně zvolen větší úhel čela. Jednak dokáže brousit ostrou hranu a jednak může snížit deformaci řezu, zajistit hladký odvod třísek a tím snížit řeznou sílu a řeznou teplotu. Vyhněte se používání nástrojů se záporným úhlem čela.
② Úhel zad:Velikost úhlu hřbetu má přímý vliv na opotřebení čela hřbetu nástroje a kvalitu obrobené plochy. Tloušťka řezu je důležitou podmínkou pro volbu úhlu hřbetu. Během hrubovacího frézování je kvůli velkému posuvu, velkému řeznému zatížení a vysokému vývinu tepla požadováno, aby podmínky pro odvod tepla nástroje byly dobré. Proto by měl být úhel zad zvolen menší. Při jemném frézování se požaduje ostrost břitu, snížení tření mezi zadním čelem nástroje a obrobenou plochou a snížení elastické deformace. Proto by měl být úhel hřbetu vybrán tak, aby byl větší.
③ Úhel šroubovice:Aby bylo frézování hladké a snížila se síla frézování, měl by být úhel šroubovice zvolen co největší.
④ Hlavní úhel vychýlení:Vhodné snížení hlavního úhlu vychýlení může zlepšit podmínky odvodu tepla a snížit průměrnou teplotu oblasti zpracování.
2) Zlepšit strukturu nástroje.
Snižte počet zubů frézy a zvětšete prostor pro třísku:
Protože hliníkové materiály vykazují vysokou plasticitu a značnou řeznou deformaci během zpracování, je nezbytné vytvořit větší prostor pro třísky. To znamená, že poloměr dna drážky pro třísky by měl být větší a počet zubů na fréze by měl být snížen.
Jemné broušení řezacích zubů:
Hodnota drsnosti řezných hran zubů frézy by měla být menší než Ra = 0,4 µm. Před použitím nové frézy je vhodné několikrát jemně obrousit přední a zadní část zubů frézy jemným olejovým kamenem, aby se odstranily otřepy nebo nepatrné pilovité vzory, které zbyly z procesu ostření. To nejen pomáhá snižovat řezné teplo, ale také minimalizuje řeznou deformaci.
Přísně kontrolujte standardy opotřebení nástrojů:
Jak se nástroje opotřebovávají, zvyšuje se drsnost povrchu obrobku, zvyšuje se řezná teplota a obrobek může trpět zvýšenou deformací. Proto je zásadní vybrat nástrojové materiály s vynikající odolností proti opotřebení a zajistit, aby opotřebení nástroje nepřesáhlo 0,2 mm. Pokud opotřebení překročí tuto hranici, může to vést k tvorbě třísek. Během řezání by měla být teplota obrobku obecně udržována pod 100 °C, aby se zabránilo deformaci.
3. Zlepšit způsob upínání obrobku. U tenkostěnných hliníkových obrobků se špatnou tuhostí lze ke snížení deformace použít následující způsoby upínání:
① U tenkostěnných dílů pouzder může použití tříčelisťového samostředícího sklíčidla nebo pružinové kleštiny pro radiální upínání vést k deformaci obrobku, jakmile se po zpracování uvolní. Abyste se tomuto problému vyhnuli, je lepší použít metodu upínání axiální čelní plochy, která nabízí větší tuhost. Umístěte vnitřní otvor dílu, vytvořte průchozí trn se závitem a vložte jej do vnitřního otvoru. Poté pomocí krycí desky upněte čelní plochu a pevně ji zajistěte maticí. Tato metoda pomáhá předcházet deformaci upnutí při zpracování vnějšího kruhu a zajišťuje uspokojivou přesnost zpracování.
② Při zpracování obrobků z tenkostěnných plechů se doporučuje použít vakuovou přísavku, aby se dosáhlo rovnoměrně rozložené upínací síly. Navíc použití menšího řezného množství může pomoci zabránit deformaci obrobku.
Další účinnou metodou je vyplnění vnitřku obrobku médiem pro zvýšení jeho tuhosti při zpracování. Například tavenina močoviny obsahující 3 % až 6 % dusičnanu draselného může být nalita do obrobku. Po zpracování lze obrobek ponořit do vody nebo alkoholu, aby se plnivo rozpustilo a poté jej vylít.
4. Rozumné uspořádání procesů
Během vysokorychlostního řezání proces frézování často generuje vibrace v důsledku velkých přídavků na obrábění a přerušovaného řezání. Tyto vibrace mohou negativně ovlivnit přesnost obrábění a drsnost povrchu. V důsledku tohoCNC vysokorychlostní řezací processe obvykle dělí do několika fází: hrubování, polodokončování, úhlové čištění a dokončovací práce. U dílů, které vyžadují vysokou přesnost, může být před dokončením nutné sekundární polodokončování.
Po fázi hrubování je vhodné nechat díly přirozeně vychladnout. To pomáhá eliminovat vnitřní napětí vznikající při hrubování a snižuje deformaci. Přídavek na obrábění zbývající po hrubování by měl být větší než očekávaná deformace, obecně mezi 1 až 2 mm. Během dokončovací fáze je důležité udržovat rovnoměrný přídavek na obrábění na hotovém povrchu, typicky mezi 0,2 až 0,5 mm. Tato jednotnost zajišťuje, že řezný nástroj zůstává během zpracování ve stabilním stavu, což výrazně snižuje deformaci řezu, zlepšuje kvalitu povrchu a zajišťuje přesnost produktu.
Provozní dovednosti ke snížení deformace zpracování
Hliníkové díly se během zpracování deformují. Kromě výše uvedených důvodů je při skutečném provozu velmi důležitý také způsob operace.
1. U dílů, které mají velké přídavky na zpracování, se doporučuje symetrické zpracování, aby se zlepšil odvod tepla během obrábění a zabránilo se koncentraci tepla. Například při zpracování plechu o tloušťce 90 mm až do tloušťky 60 mm, pokud je jedna strana vyfrézována bezprostředně po druhé straně, mohou konečné rozměry vést k toleranci rovinnosti 5 mm. Pokud se však použije přístup symetrického zpracování s opakovaným posuvem, kde je každá strana obrobena na svou konečnou velikost dvakrát, lze rovinnost zlepšit na 0,3 mm.
2. Pokud je na dílech listu více dutin, nedoporučuje se používat metodu sekvenčního zpracování adresování jedné dutiny najednou. Tento přístup může vést k nerovnoměrným silám na součásti, což má za následek deformaci. Místo toho použijte metodu vrstveného zpracování, kde jsou všechny dutiny ve vrstvě zpracovány současně, než se přejde k další vrstvě. To zajišťuje rovnoměrné rozložení napětí na díly a minimalizuje riziko deformace.
3. Pro snížení řezné síly a tepla je důležité upravit množství řezu. Mezi třemi složkami řezného množství, zpětný řez výrazně ovlivňuje řeznou sílu. Pokud je přídavek na obrábění příliš velký a řezná síla během jednoho průchodu příliš vysoká, může to vést k deformaci součástí, negativně ovlivnit tuhost vřetena obráběcího stroje a snížit životnost nástroje.
Zatímco snížení množství zpětného řezu může prodloužit životnost nástroje, může také snížit efektivitu výroby. Vysokorychlostní frézování v CNC obrábění však může tento problém efektivně vyřešit. Snížením množství zpětného řezu a odpovídajícím zvýšením rychlosti posuvu a rychlosti obráběcího stroje lze snížit řeznou sílu, aniž by došlo ke snížení efektivity obrábění.
4. Důležitá je posloupnost řezných operací. Hrubé obrábění se zaměřuje na maximalizaci efektivity obrábění a zvýšení rychlosti úběru materiálu za jednotku času. Typicky se pro tuto fázi používá zpětné mletí. Při zpětném frézování je přebytečný materiál z povrchu polotovaru odstraněn nejvyšší rychlostí a v nejkratším možném čase, čímž se efektivně vytvoří základní geometrický profil pro dokončovací fázi.
Na druhou stranu dokončování upřednostňuje vysokou přesnost a kvalitu, takže preferovanou technikou je frézování. Při souvislém frézování tloušťka řezu postupně klesá od maxima k nule. Tento přístup výrazně snižuje deformační zpevnění a minimalizuje deformaci obráběných součástí.
5. Tenkostěnné obrobky se často deformují v důsledku upnutí během zpracování, což je problém, který přetrvává i během dokončovací fáze. Pro minimalizaci této deformace je vhodné uvolnit upínací zařízení před dosažením konečné velikosti při dokončování. To umožňuje, aby se obrobek vrátil do svého původního tvaru, poté jej lze jemně upnout – stačí pouze k udržení obrobku na místě – podle pocitu obsluhy. Tato metoda pomáhá dosáhnout ideálních výsledků zpracování.
Stručně řečeno, upínací síla by měla být aplikována co nejblíže k opěrnému povrchu a směrována podél nejsilnější tuhé osy obrobku. I když je zásadní zabránit uvolnění obrobku, upínací síla by měla být minimální, aby byly zajištěny optimální výsledky.
6. Při obrábění dílů s dutinami zabraňte tomu, aby fréza pronikla přímo do materiálu jako vrták. Tento přístup může vést k nedostatečnému prostoru pro třísku pro frézu, což způsobí problémy, jako je neplynulý odvod třísek, přehřívání, expanze a potenciální kolaps třísky nebo zlomení součástí.
Místo toho nejprve použijte vrták stejné velikosti nebo větší než fréza k vytvoření počátečního otvoru frézy. Poté se fréza používá k frézovacím operacím. Alternativně můžete použít CAM software k vytvoření programu spirálového řezání pro daný úkol.
Pokud se chcete dozvědět více nebo dotaz, neváhejte nás kontaktovatinfo@anebon.com
Povědomí o specialitách a službách týmu Anebon pomohlo společnosti získat vynikající pověst mezi zákazníky po celém světě za to, že nabízí cenově dostupné produktyCNC obrábění dílů, CNC řezné díly aCNC soustruhobrábění dílů. Primárním cílem Anebonu je pomáhat zákazníkům dosáhnout jejich cílů. Společnost vynakládá obrovské úsilí na vytvoření oboustranně výhodné situace pro všechny a vítá vás, abyste se k nim připojili.
Čas odeslání: 27. listopadu 2024