Neue Trends bei Aluminiumproduktverarbeitungslösungen

Aluminium ist das am häufigsten verwendete Nichteisenmetall und sein Anwendungsspektrum erweitert sich ständig. Es gibt über 700.000 Arten von Aluminiumprodukten für verschiedene Branchen, darunter Bauwesen, Dekoration, Transport und Luft- und Raumfahrt. In dieser Diskussion befassen wir uns mit der Verarbeitungstechnologie von Aluminiumprodukten und der Vermeidung von Verformungen während der Verarbeitung.

Zu den Vorteilen und Eigenschaften von Aluminium gehören:

- Geringe Dichte: Aluminium hat eine Dichte von etwa 2,7 g/cm³, was etwa einem Drittel der Dichte von Eisen oder Kupfer entspricht.

- Hohe Plastizität:Aluminium verfügt über eine ausgezeichnete Duktilität, sodass es durch Druckverarbeitungsverfahren wie Extrudieren und Strecken zu verschiedenen Produkten geformt werden kann.

- Korrosionsbeständigkeit:Aluminium entwickelt auf seiner Oberfläche auf natürliche Weise einen schützenden Oxidfilm, entweder unter natürlichen Bedingungen oder durch Eloxieren, der im Vergleich zu Stahl eine überlegene Korrosionsbeständigkeit bietet.

- Leicht zu stärken:Obwohl reines Aluminium eine geringe Festigkeit aufweist, kann seine Festigkeit durch Eloxieren deutlich erhöht werden.

- Erleichtert die Oberflächenbehandlung:Oberflächenbehandlungen können die Eigenschaften von Aluminium verbessern oder verändern. Das Eloxierungsverfahren ist bei der Verarbeitung von Aluminiumprodukten gut etabliert und wird häufig eingesetzt.

- Gute Leitfähigkeit und Recyclingfähigkeit:Aluminium ist ein ausgezeichneter Stromleiter und lässt sich leicht recyceln.

Technologie zur Verarbeitung von Aluminiumprodukten

Stanzen von Aluminiumprodukten

1. Kaltprägen

Das verwendete Material sind Aluminiumpellets. Diese Pellets werden in einem einzigen Schritt mithilfe einer Extrusionsmaschine und einer Form geformt. Dieses Verfahren ist ideal für die Herstellung säulenförmiger Produkte oder Formen, die durch Dehnen nur schwer zu erreichen sind, wie z. B. elliptische, quadratische und rechteckige Formen. (Wie in Abbildung 1 dargestellt, die Maschine; Abbildung 2, die Aluminiumpellets; und Abbildung 3, das Produkt)

Die Tonnage der verwendeten Maschine hängt von der Querschnittsfläche des Produkts ab. Der Spalt zwischen dem oberen Matrizenstempel und dem unteren Matrizenstempel aus Wolframstahl bestimmt die Wandstärke des Produkts. Sobald das Pressen abgeschlossen ist, zeigt der vertikale Spalt vom oberen Stempel zum unteren Stempel die obere Dicke des Produkts an. (Wie in Abbildung 4 dargestellt)

Vorteile: Kurzer Formöffnungszyklus, geringere Entwicklungskosten als Streckform. Nachteile: Langer Produktionsprozess, große Schwankungen der Produktgröße während des Prozesses, hohe Arbeitskosten.

2. Dehnen

Verwendetes Material: Aluminiumblech. Verwenden Sie eine kontinuierliche Formmaschine und eine Form, um mehrere Verformungen durchzuführen, um die Formanforderungen zu erfüllen, geeignet für nicht-säulenförmige Körper (Produkte mit gebogenem Aluminium). (Wie in Abbildung 5, Maschine, Abbildung 6, Form und Abbildung 7, Produkt dargestellt)

Vorteile:Die Abmessungen komplexer und mehrfach deformierter Produkte werden während des Produktionsprozesses stabil kontrolliert und die Produktoberfläche wird glatter.

Nachteile:Hohe Formkosten, relativ langer Entwicklungszyklus und hohe Anforderungen an Maschinenauswahl und Präzision.

Oberflächenbehandlung von Aluminiumprodukten

1. Sandstrahlen (Kugelstrahlen)

Der Prozess des Reinigens und Aufrauens der Metalloberfläche durch den Aufprall eines Sandflusses mit hoher Geschwindigkeit.

Diese Methode der Aluminiumoberflächenbehandlung erhöht die Sauberkeit und Rauheit der Werkstückoberfläche. Dadurch werden die mechanischen Eigenschaften der Oberfläche verbessert, was zu einer besseren Ermüdungsbeständigkeit führt. Diese Verbesserung erhöht die Haftung zwischen der Oberfläche und eventuell aufgetragenen Beschichtungen und verlängert so die Haltbarkeit der Beschichtung. Darüber hinaus erleichtert es die Nivellierung und das ästhetische Erscheinungsbild der Beschichtung. Dieser Vorgang wird häufig bei verschiedenen Apple-Produkten beobachtet.

2. Polieren

Bei der Bearbeitungsmethode werden mechanische, chemische oder elektrochemische Techniken eingesetzt, um die Oberflächenrauheit eines Werkstücks zu reduzieren, was zu einer glatten und glänzenden Oberfläche führt. Der Polierprozess kann in drei Haupttypen eingeteilt werden: mechanisches Polieren, chemisches Polieren und elektrolytisches Polieren. Durch die Kombination von mechanischem Polieren und elektrolytischem Polieren können Aluminiumteile eine spiegelähnliche Oberfläche erzielen, die der von Edelstahl ähnelt. Dieser Prozess vermittelt ein Gefühl von hochwertiger Schlichtheit, Mode und einem futuristischen Reiz.

3. Drahtziehen

Beim Metalldrahtziehen handelt es sich um einen Herstellungsprozess, bei dem mit Schleifpapier immer wieder Linien aus Aluminiumplatten herausgeschabt werden. Das Drahtziehen kann in gerades Drahtziehen, zufälliges Drahtziehen, spiralförmiges Drahtziehen und Fadendrahtziehen unterteilt werden. Durch den Metalldrahtziehprozess kann jeder feine Seidenfleck deutlich sichtbar werden, sodass das matte Metall einen feinen Haarglanz aufweist und das Produkt sowohl Mode als auch Technologie aufweist.

4. Hoher Lichtschnitt

Beim Highlight-Schneiden wird eine Präzisionsgravurmaschine verwendet, um das Diamantmesser auf der sich mit hoher Geschwindigkeit drehenden Präzisionsgravurmaschinenspindel (im Allgemeinen 20.000 U/min) zu verstärken, um Teile zu schneiden und lokale Highlight-Bereiche auf der Produktoberfläche zu erzeugen. Die Helligkeit der Schnittlichter wird durch die Drehzahl des Fräsbohrers beeinflusst. Je höher die Bohrgeschwindigkeit, desto heller sind die Schnittlichter. Umgekehrt gilt: Je dunkler die Schnittlichter sind, desto wahrscheinlicher ist es, dass sie Messerspuren hinterlassen. Hochglanzschneiden ist besonders bei Mobiltelefonen wie dem iPhone 5 weit verbreitet. In den letzten Jahren sind einige High-End-TV-Metallrahmen auf Hochglanz umgestiegenCNC-FräsenTechnologie und die Eloxierungs- und Bürstenprozesse machen den Fernseher voller Mode und technologischer Schärfe.

5. Eloxieren
Eloxieren ist ein elektrochemischer Prozess, der Metalle oder Legierungen oxidiert. Bei diesem Prozess bilden Aluminium und seine Legierungen einen Oxidfilm, wenn in einem bestimmten Elektrolyten unter bestimmten Bedingungen elektrischer Strom angelegt wird. Eloxieren erhöht die Oberflächenhärte und Verschleißfestigkeit von Aluminium, verlängert seine Lebensdauer und verbessert sein ästhetisches Erscheinungsbild. Dieses Verfahren hat sich zu einem wichtigen Bestandteil der Oberflächenbehandlung von Aluminium entwickelt und ist derzeit eine der am weitesten verbreiteten und erfolgreichsten verfügbaren Methoden.

6. Zweifarbige Anode
Unter einer zweifarbigen Anode versteht man den Prozess der Eloxierung eines Produkts, um bestimmte Bereiche mit unterschiedlichen Farben zu versehen. Obwohl diese zweifarbige Eloxierungstechnik aufgrund ihrer Komplexität und hohen Kosten selten in der Fernsehindustrie eingesetzt wird, verstärkt der Kontrast zwischen den beiden Farben das hochwertige und einzigartige Erscheinungsbild des Produkts.

Es gibt mehrere Faktoren, die zur Verformung von Aluminiumteilen bei der Verarbeitung beitragen, darunter Materialeigenschaften, Teileform und Produktionsbedingungen. Zu den Hauptursachen für Verformungen gehören: im Rohling vorhandene innere Spannungen, bei der Bearbeitung entstehende Schnittkräfte und Wärme sowie beim Spannen ausgeübte Kräfte. Um diese Verformungen zu minimieren, können spezifische Prozessmaßnahmen und Bedienkompetenzen umgesetzt werden.

Prozessmaßnahmen zur Reduzierung der Verarbeitungsverformung

1. Reduzieren Sie die innere Spannung des Rohlings
Natürliches oder künstliches Altern kann zusammen mit einer Vibrationsbehandlung dazu beitragen, die innere Spannung eines Rohlings zu reduzieren. Auch hierfür ist die Vorverarbeitung eine wirksame Methode. Bei einem Rohling mit dickem Kopf und großen Ohren kann es aufgrund des großen Randes bei der Verarbeitung zu erheblichen Verformungen kommen. Indem wir die überschüssigen Teile des Rohlings vorbearbeiten und den Rand in jedem Bereich reduzieren, können wir nicht nur die Verformung minimieren, die bei der anschließenden Bearbeitung auftritt, sondern auch einen Teil der nach der Vorbearbeitung vorhandenen inneren Spannungen abmildern.

2. Verbessern Sie die Schneidfähigkeit des Werkzeugs
Die Material- und Geometrieparameter des Werkzeugs beeinflussen maßgeblich die Schnittkraft und -wärme. Die richtige Werkzeugauswahl ist wichtig, um die Verformung der Teile bei der Bearbeitung zu minimieren.

1) Angemessene Auswahl der geometrischen Parameter des Werkzeugs.

① Spanwinkel:Unter der Bedingung, dass die Festigkeit der Klinge erhalten bleibt, wird der Spanwinkel entsprechend größer gewählt. Einerseits kann es eine scharfe Kante schleifen, andererseits kann es die Schnittverformung reduzieren, die Spanabfuhr reibungsloser gestalten und so die Schnittkraft und Schnitttemperatur reduzieren. Vermeiden Sie die Verwendung von Werkzeugen mit negativem Spanwinkel.

② Rückenwinkel:Die Größe des Rückenwinkels hat einen direkten Einfluss auf den Verschleiß der hinteren Werkzeugfläche und die Qualität der bearbeiteten Oberfläche. Die Schnittstärke ist eine wichtige Voraussetzung für die Auswahl des Rückenwinkels. Beim Schruppfräsen müssen aufgrund der großen Vorschubgeschwindigkeit, der hohen Schnittlast und der hohen Wärmeentwicklung gute Bedingungen für die Wärmeableitung des Werkzeugs herrschen. Daher sollte der Rückenwinkel kleiner gewählt werden. Beim Feinfräsen muss die Kante scharf sein, die Reibung zwischen der hinteren Werkzeugfläche und der bearbeiteten Oberfläche muss reduziert werden und die elastische Verformung muss reduziert werden. Daher sollte der Rückenwinkel größer gewählt werden.

③ Helixwinkel:Um ein reibungsloses Fräsen zu ermöglichen und die Fräskraft zu reduzieren, sollte der Spiralwinkel möglichst groß gewählt werden.

④ Hauptablenkwinkel:Durch eine entsprechende Reduzierung des Hauptablenkwinkels können die Wärmeableitungsbedingungen verbessert und die Durchschnittstemperatur des Verarbeitungsbereichs gesenkt werden.

2) Werkzeugstruktur verbessern.

Reduzieren Sie die Anzahl der Fräserzähne und vergrößern Sie den Spanraum:
Da Aluminiumwerkstoffe eine hohe Plastizität und erhebliche Schnittverformungen bei der Bearbeitung aufweisen, ist es unbedingt erforderlich, einen größeren Spanraum zu schaffen. Das bedeutet, dass der Radius des Spanutbodens größer sein und die Zähnezahl des Fräsers verringert werden sollte.

Feinschleifen der Fräserzähne:
Der Rauheitswert der Schneidkanten der Fräszähne sollte kleiner als Ra = 0,4 µm sein. Bevor Sie einen neuen Fräser verwenden, empfiehlt es sich, die Vorder- und Rückseite der Fräserzähne mehrmals vorsichtig mit einem feinen Ölstein zu schleifen, um eventuelle Grate oder leichte Sägezahnmuster, die vom Schärfvorgang zurückgeblieben sind, zu entfernen. Dies trägt nicht nur zur Reduzierung der Schnittwärme bei, sondern minimiert auch Schnittverformungen.

Strenge Kontrolle der Werkzeugverschleißstandards:
Wenn sich die Werkzeuge abnutzen, nimmt die Oberflächenrauheit des Werkstücks zu, die Schnitttemperatur steigt und das Werkstück kann stärker verformt werden. Daher ist es wichtig, Werkzeugmaterialien mit hervorragender Verschleißfestigkeit zu wählen und sicherzustellen, dass der Werkzeugverschleiß 0,2 mm nicht überschreitet. Übersteigt der Verschleiß diese Grenze, kann es zur Spanbildung kommen. Beim Schneiden sollte die Temperatur des Werkstücks generell unter 100 °C gehalten werden, um Verformungen vorzubeugen.

3. Verbessern Sie die Spannmethode des Werkstücks. Bei dünnwandigen Aluminiumwerkstücken mit geringer Steifigkeit können folgende Spannmethoden zur Reduzierung der Verformung eingesetzt werden:

① Bei dünnwandigen Buchsenteilen kann die Verwendung eines Dreibacken-Zentrierfutters oder einer Federspannzange zum radialen Spannen zu einer Verformung des Werkstücks führen, wenn dieses nach der Bearbeitung gelöst wird. Um dieses Problem zu vermeiden, ist es besser, eine axiale Endflächenklemmmethode zu verwenden, die eine höhere Steifigkeit bietet. Positionieren Sie das Innenloch des Teils, erstellen Sie einen durchgehenden Gewindedorn und führen Sie ihn in das Innenloch ein. Anschließend wird die Stirnseite mit einer Abdeckplatte festgeklemmt und mit einer Mutter fest gesichert. Diese Methode trägt dazu bei, Klemmverformungen bei der Bearbeitung des Außenkreises zu vermeiden und sorgt so für eine zufriedenstellende Bearbeitungsgenauigkeit.

② Bei der Bearbeitung dünnwandiger Blechwerkstücke empfiehlt sich der Einsatz eines Vakuumsaugers, um eine gleichmäßige Spannkraftverteilung zu erreichen. Darüber hinaus kann die Verwendung einer geringeren Schnittmenge dazu beitragen, eine Verformung des Werkstücks zu verhindern.

Eine weitere effektive Methode besteht darin, das Innere des Werkstücks mit einem Medium zu füllen, um dessen Bearbeitungssteifigkeit zu erhöhen. Beispielsweise kann eine Harnstoffschmelze mit 3 bis 6 % Kaliumnitrat in das Werkstück eingegossen werden. Nach der Bearbeitung kann das Werkstück in Wasser oder Alkohol getaucht werden, um den Füllstoff aufzulösen, und anschließend ausgeschüttet werden.

4. Angemessene Gestaltung der Prozesse

Beim Hochgeschwindigkeitsschneiden erzeugt der Fräsprozess aufgrund großer Bearbeitungszugaben und intermittierendem Schneiden häufig Vibrationen. Diese Vibration kann sich negativ auf die Bearbeitungsgenauigkeit und Oberflächenrauheit auswirken. Infolgedessen ist dieCNC-Hochgeschwindigkeitsschneidprozessist typischerweise in mehrere Phasen unterteilt: Schruppen, Halbschlichten, Winkelputzen und Schlichten. Bei Teilen, die eine hohe Präzision erfordern, kann vor der Endbearbeitung eine zweite Vorbearbeitung erforderlich sein.

Nach dem Schruppen empfiehlt es sich, die Teile auf natürliche Weise abkühlen zu lassen. Dies trägt dazu bei, die beim Schruppen entstehenden inneren Spannungen zu beseitigen und Verformungen zu reduzieren. Die nach dem Schruppen verbleibende Bearbeitungszugabe sollte größer sein als die erwartete Verformung, im Allgemeinen zwischen 1 und 2 mm. Während der Endbearbeitung ist es wichtig, eine gleichmäßige Bearbeitungszugabe auf der fertigen Oberfläche beizubehalten, typischerweise zwischen 0,2 und 0,5 mm. Diese Gleichmäßigkeit stellt sicher, dass das Schneidwerkzeug während der Bearbeitung in einem stabilen Zustand bleibt, was die Schnittverformung deutlich reduziert, die Oberflächenqualität verbessert und die Produktgenauigkeit gewährleistet.

Operative Fähigkeiten zur Reduzierung von Verarbeitungsverformungen

Aluminiumteile verformen sich bei der Bearbeitung. Zusätzlich zu den oben genannten Gründen ist die Betriebsmethode auch im tatsächlichen Betrieb sehr wichtig.

1. Für Teile mit großen Bearbeitungstoleranzen wird eine symmetrische Bearbeitung empfohlen, um die Wärmeableitung während der Bearbeitung zu verbessern und eine Wärmekonzentration zu verhindern. Wenn beispielsweise bei der Bearbeitung eines 90 mm dicken Blechs auf 60 mm eine Seite unmittelbar nach der anderen gefräst wird, kann es bei den Endmaßen zu einer Ebenheitstoleranz von 5 mm kommen. Wenn jedoch ein symmetrischer Bearbeitungsansatz mit wiederholtem Vorschub verwendet wird, bei dem jede Seite zweimal auf ihre endgültige Größe bearbeitet wird, kann die Ebenheit auf 0,3 mm verbessert werden.

2. Wenn mehrere Hohlräume auf Blechteilen vorhanden sind, ist es nicht ratsam, die sequentielle Verarbeitungsmethode zu verwenden, bei der jeweils nur ein Hohlraum bearbeitet wird. Dieser Ansatz kann zu ungleichmäßigen Kräften auf die Teile und damit zu Verformungen führen. Verwenden Sie stattdessen eine schichtweise Bearbeitungsmethode, bei der alle Hohlräume in einer Schicht gleichzeitig bearbeitet werden, bevor mit der nächsten Schicht fortgefahren wird. Dies gewährleistet eine gleichmäßige Spannungsverteilung auf die Teile und minimiert das Risiko einer Verformung.

3. Um Schnittkraft und Hitze zu reduzieren, ist es wichtig, die Schnittmenge anzupassen. Von den drei Komponenten der Schnittmenge hat die Hinterschnittmenge einen erheblichen Einfluss auf die Schnittkraft. Wenn die Bearbeitungszugabe zu groß ist und die Schnittkraft während eines einzelnen Durchgangs zu hoch ist, kann dies zu einer Verformung der Teile führen, sich negativ auf die Steifigkeit der Werkzeugmaschinenspindel auswirken und die Haltbarkeit des Werkzeugs verringern.

Eine Verringerung des Hinterschnittanteils kann zwar die Lebensdauer des Werkzeugs erhöhen, aber auch die Produktionseffizienz verringern. Hochgeschwindigkeitsfräsen in der CNC-Bearbeitung kann dieses Problem jedoch wirksam lösen. Durch die Reduzierung des Rückschnittbetrags und die entsprechende Erhöhung der Vorschubgeschwindigkeit und der Maschinengeschwindigkeit kann die Schnittkraft gesenkt werden, ohne die Bearbeitungseffizienz zu beeinträchtigen.

4. Die Reihenfolge der Schneidvorgänge ist wichtig. Bei der Grobbearbeitung liegt der Schwerpunkt auf der Maximierung der Bearbeitungseffizienz und der Erhöhung des Materialabtrags pro Zeiteinheit. Typischerweise wird für diese Phase das Rückwärtsfräsen eingesetzt. Beim Rückwärtsfräsen wird überschüssiges Material mit höchster Geschwindigkeit und in kürzester Zeit von der Oberfläche des Rohlings entfernt und so effektiv ein geometrisches Grundprofil für die Endbearbeitung gebildet.

Beim Schlichten hingegen stehen höchste Präzision und Qualität im Vordergrund, weshalb Gleichlauffräsen die bevorzugte Technik ist. Beim Gleichlauffräsen nimmt die Schnittdicke allmählich vom Maximum auf Null ab. Dieser Ansatz reduziert die Kaltverfestigung erheblich und minimiert die Verformung der zu bearbeitenden Teile.

5. Bei dünnwandigen Werkstücken kommt es während der Bearbeitung häufig zu Verformungen durch das Spannen, eine Herausforderung, die auch in der Endbearbeitung bestehen bleibt. Um diese Verformung zu minimieren, empfiehlt es sich, die Spannvorrichtung vor Erreichen des Endmaßes bei der Endbearbeitung zu lösen. Dadurch kann das Werkstück wieder in seine ursprüngliche Form zurückkehren und kann dann je nach Gefühl des Bedieners sanft wieder eingespannt werden – was nur ausreicht, um das Werkstück an Ort und Stelle zu halten. Diese Methode trägt dazu bei, optimale Bearbeitungsergebnisse zu erzielen.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Spannkraft möglichst nah an der Auflagefläche angreifen und entlang der stärksten starren Achse des Werkstücks gerichtet sein sollte. Während es wichtig ist, ein Lösen des Werkstücks zu verhindern, sollte die Spannkraft auf ein Minimum beschränkt werden, um optimale Ergebnisse zu gewährleisten.

6. Vermeiden Sie bei der Bearbeitung von Teilen mit Hohlräumen, dass der Fräser wie ein Bohrer direkt in das Material eindringt. Dieser Ansatz kann dazu führen, dass der Spanraum für den Fräser nicht ausreicht, was zu Problemen wie ungleichmäßiger Spanabfuhr, Überhitzung, Ausdehnung und möglichem Spankollaps oder Bruch der Komponenten führen kann.

Verwenden Sie stattdessen zunächst einen Bohrer, der gleich groß oder größer als der Fräser ist, um das erste Fräserloch zu erstellen. Anschließend wird der Fräser für Fräsarbeiten eingesetzt. Alternativ können Sie eine CAM-Software verwenden, um ein Spiralschneidprogramm für die Aufgabe zu erstellen.

Wenn Sie mehr wissen oder eine Anfrage stellen möchten, wenden Sie sich bitte an unsinfo@anebon.com

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