El aluminio es el metal no ferroso más utilizado y su gama de aplicaciones sigue ampliándose. Existen más de 700.000 tipos de productos de aluminio, que se adaptan a diversas industrias, incluidas la construcción, la decoración, el transporte y la aeroespacial. En esta discusión, exploraremos la tecnología de procesamiento de productos de aluminio y cómo evitar la deformación durante el procesamiento.
Las ventajas y características del aluminio incluyen:
- Baja densidad: El aluminio tiene una densidad de aproximadamente 2,7 g/cm³, que es aproximadamente un tercio de la del hierro o el cobre.
- Alta Plasticidad:El aluminio tiene una excelente ductilidad, lo que le permite transformarse en diversos productos mediante métodos de procesamiento a presión, como la extrusión y el estiramiento.
- Resistencia a la corrosión:El aluminio desarrolla naturalmente una película protectora de óxido en su superficie, ya sea en condiciones naturales o mediante anodización, ofreciendo una resistencia a la corrosión superior en comparación con el acero.
- Fácil de Fortalecer:Aunque el aluminio puro tiene un nivel de resistencia bajo, su resistencia se puede aumentar significativamente mediante el anodizado.
- Facilita el Tratamiento Superficial:Los tratamientos superficiales pueden mejorar o modificar las propiedades del aluminio. El proceso de anodizado está bien establecido y se utiliza ampliamente en el procesamiento de productos de aluminio.
- Buena Conductividad y Reciclabilidad:El aluminio es un excelente conductor de la electricidad y es fácil de reciclar.
Tecnología de procesamiento de productos de aluminio.
Estampado de productos de aluminio.
1. Estampado en frío
El material utilizado son pellets de aluminio. Estos pellets se moldean en un solo paso mediante una máquina de extrusión y un molde. Este proceso es ideal para crear productos columnares o formas que son difíciles de lograr mediante estiramiento, como formas elípticas, cuadradas y rectangulares. (Como se muestra en la Figura 1, la máquina; Figura 2, los pellets de aluminio; y Figura 3, el producto)
El tonelaje de la máquina utilizada está relacionado con el área de la sección transversal del producto. La distancia entre el punzón superior y el inferior de acero de tungsteno determina el espesor de la pared del producto. Una vez que se completa el prensado, el espacio vertical desde el punzón superior hasta el troquel inferior indica el espesor superior del producto (como se muestra en la Figura 4).
Ventajas: Ciclo de apertura de molde corto, menor costo de desarrollo que el molde de estiramiento. Desventajas: proceso de producción largo, gran fluctuación del tamaño del producto durante el proceso, alto costo laboral.
2. Estiramiento
Material utilizado: chapa de aluminio. Utilice una máquina de moldeo continuo y un molde para realizar múltiples deformaciones para cumplir con los requisitos de forma, adecuado para cuerpos no columnares (productos con aluminio curvado). (Como se muestra en la Figura 5, máquina, la Figura 6, molde y la Figura 7, producto)
Ventajas:Las dimensiones de productos complejos y con múltiples deformaciones se controlan de manera estable durante el proceso de producción y la superficie del producto es más suave.
Desventajas:Alto costo del molde, ciclo de desarrollo relativamente largo y altos requisitos de selección y precisión de la máquina.
Tratamiento superficial de productos de aluminio.
1. Arenado (granallado)
El proceso de limpieza y rugosidad de la superficie del metal por el impacto del flujo de arena a alta velocidad.
Este método de tratamiento de superficies de aluminio mejora la limpieza y rugosidad de la superficie de la pieza de trabajo. Como resultado, se mejoran las propiedades mecánicas de la superficie, lo que conduce a una mejor resistencia a la fatiga. Esta mejora aumenta la adherencia entre la superficie y cualquier recubrimiento aplicado, extendiendo la durabilidad del recubrimiento. Además, facilita la nivelación y apariencia estética del revestimiento. Este proceso se ve comúnmente en varios productos Apple.
2. Pulido
El método de procesamiento emplea técnicas mecánicas, químicas o electroquímicas para reducir la rugosidad de la superficie de una pieza de trabajo, lo que da como resultado una superficie lisa y brillante. El proceso de pulido se puede clasificar en tres tipos principales: pulido mecánico, pulido químico y pulido electrolítico. Al combinar el pulido mecánico con el pulido electrolítico, las piezas de aluminio pueden lograr un acabado de espejo similar al del acero inoxidable. Este proceso imparte una sensación de simplicidad de alta gama, moda y un atractivo futurista.
3. Trefilado
El trefilado de alambre metálico es un proceso de fabricación en el que se raspan repetidamente líneas de placas de aluminio con papel de lija. El trefilado se puede dividir en trefilado recto, trefilado aleatorio, trefilado en espiral y trefilado con hilo. El proceso de trefilado del metal puede mostrar claramente cada fina marca de seda, de modo que el metal mate tiene un brillo fino y el producto tiene moda y tecnología.
4. Corte con mucha luz
El corte de resaltado utiliza una máquina de grabado de precisión para reforzar la cuchilla de diamante en el husillo de la máquina de grabado de precisión que gira a alta velocidad (generalmente 20,000 rpm) para cortar piezas y producir áreas resaltadas locales en la superficie del producto. El brillo de las luces de corte se ve afectado por la velocidad del taladro de fresado. Cuanto más rápida sea la velocidad del taladro, más brillantes serán los reflejos del corte. Por el contrario, cuanto más oscuros sean los reflejos del corte, es más probable que produzcan marcas de cuchillo. El corte de alto brillo es particularmente común en teléfonos móviles, como el iPhone 5. En los últimos años, algunos marcos metálicos de televisores de alta gama han adoptado el corte de alto brillo.fresado CNCLa tecnología y los procesos de anodizado y cepillado hacen que el televisor esté lleno de moda y nitidez tecnológica.
5. Anodizado
La anodización es un proceso electroquímico que oxida metales o aleaciones. Durante este proceso, el aluminio y sus aleaciones desarrollan una película de óxido cuando se aplica una corriente eléctrica en un electrolito específico bajo ciertas condiciones. El anodizado mejora la dureza de la superficie y la resistencia al desgaste del aluminio, extiende su vida útil y mejora su atractivo estético. Este proceso se ha convertido en un componente vital del tratamiento de superficies de aluminio y actualmente es uno de los métodos disponibles más utilizados y exitosos.
6. Ánodo bicolor
Un ánodo de dos colores se refiere al proceso de anodizar un producto para aplicar diferentes colores en áreas específicas. Aunque esta técnica de anodizado de dos colores rara vez se emplea en la industria de la televisión debido a su complejidad y alto costo, el contraste entre los dos colores realza la apariencia única y de alta gama del producto.
Hay varios factores que contribuyen a la deformación del procesamiento de piezas de aluminio, incluidas las propiedades del material, la forma de la pieza y las condiciones de producción. Las principales causas de deformación incluyen: tensión interna presente en la pieza en bruto, fuerzas de corte y calor generado durante el mecanizado y fuerzas ejercidas durante la sujeción. Para minimizar estas deformaciones, se pueden implementar medidas de proceso específicas y habilidades operativas.
Medidas de proceso para reducir la deformación del procesamiento.
1. Reducir la tensión interna del espacio en blanco.
El envejecimiento natural o artificial, junto con el tratamiento por vibración, puede ayudar a reducir la tensión interna de una pieza en bruto. El preprocesamiento también es un método eficaz para este propósito. Para una pieza en bruto con una cabeza gruesa y orejas grandes, puede ocurrir una deformación significativa durante el procesamiento debido al margen sustancial. Al preprocesar las partes sobrantes de la pieza en bruto y reducir el margen en cada área, no solo podemos minimizar la deformación que ocurre durante el procesamiento posterior, sino también aliviar parte de la tensión interna presente después del preprocesamiento.
2. Mejorar la capacidad de corte de la herramienta.
El material y los parámetros geométricos de la herramienta afectan significativamente la fuerza de corte y el calor. La selección adecuada de herramientas es esencial para minimizar la deformación del procesamiento de piezas.
1) Selección razonable de parámetros geométricos de la herramienta.
① Ángulo de inclinación:Bajo la condición de mantener la resistencia de la hoja, el ángulo de ataque se selecciona apropiadamente para que sea mayor. Por un lado, puede pulir un borde afilado y, por otro lado, puede reducir la deformación del corte, facilitar la eliminación de virutas y, por lo tanto, reducir la fuerza y la temperatura de corte. Evite el uso de herramientas con ángulo de inclinación negativo.
② Ángulo de espalda:El tamaño del ángulo posterior tiene un impacto directo en el desgaste de la cara posterior de la herramienta y la calidad de la superficie mecanizada. El espesor de corte es una condición importante para seleccionar el ángulo del respaldo. Durante el desbaste, debido a la gran velocidad de avance, la gran carga de corte y la alta generación de calor, se requiere que las condiciones de disipación de calor de la herramienta sean buenas. Por lo tanto, el ángulo del respaldo debe seleccionarse para que sea más pequeño. Durante el fresado fino, se requiere que el borde esté afilado, se debe reducir la fricción entre la cara posterior de la herramienta y la superficie mecanizada y se debe reducir la deformación elástica. Por lo tanto, el ángulo del respaldo debe seleccionarse para que sea mayor.
③ Ángulo de hélice:Para que el fresado sea suave y reducir la fuerza de fresado, el ángulo de la hélice debe seleccionarse lo más grande posible.
④ Ángulo de desviación principal:Reducir adecuadamente el ángulo de desviación principal puede mejorar las condiciones de disipación de calor y reducir la temperatura promedio del área de procesamiento.
2) Mejorar la estructura de la herramienta.
Reduzca la cantidad de dientes de la fresa y aumente el espacio para la viruta:
Dado que los materiales de aluminio exhiben una alta plasticidad y una importante deformación de corte durante el procesamiento, es esencial crear un mayor espacio para las virutas. Esto significa que el radio del fondo de la ranura de viruta debe ser mayor y el número de dientes de la fresa debe reducirse.
Rectificado fino de los dientes del cortador:
El valor de rugosidad de los bordes cortantes de los dientes del cortador debe ser inferior a Ra = 0,4 µm. Antes de usar un cortador nuevo, es aconsejable pulir suavemente la parte delantera y trasera de los dientes del cortador con una piedra de aceite fina varias veces para eliminar cualquier rebaba o patrón leve de dientes de sierra que quede durante el proceso de afilado. Esto no sólo ayuda a reducir el calor de corte sino que también minimiza la deformación del corte.
Controle estrictamente los estándares de desgaste de herramientas:
A medida que las herramientas se desgastan, la rugosidad de la superficie de la pieza de trabajo aumenta, la temperatura de corte aumenta y la pieza de trabajo puede sufrir una mayor deformación. Por lo tanto, es fundamental elegir materiales para herramientas con excelente resistencia al desgaste y garantizar que el desgaste de la herramienta no supere los 0,2 mm. Si el desgaste supera este límite, puede provocar la formación de virutas. Durante el corte, la temperatura de la pieza de trabajo generalmente debe mantenerse por debajo de 100 °C para evitar deformaciones.
3. Mejorar el método de sujeción de la pieza de trabajo. Para piezas de aluminio de paredes delgadas con poca rigidez, se pueden utilizar los siguientes métodos de sujeción para reducir la deformación:
① Para piezas de casquillo de paredes delgadas, el uso de un mandril autocentrante de tres mordazas o un collar de resorte para sujeción radial puede provocar la deformación de la pieza de trabajo una vez que se afloja después del procesamiento. Para evitar este problema, es mejor utilizar un método de sujeción de la cara del extremo axial que ofrezca mayor rigidez. Coloque el orificio interior de la pieza, cree un mandril pasante roscado e insértelo en el orificio interior. Luego, use una placa de cubierta para sujetar la cara del extremo y asegúrela firmemente con una tuerca. Este método ayuda a prevenir la deformación por sujeción al procesar el círculo exterior, lo que garantiza una precisión de procesamiento satisfactoria.
② Al procesar piezas de chapa de paredes delgadas, se recomienda utilizar una ventosa de vacío para conseguir una fuerza de sujeción distribuida uniformemente. Además, utilizar una cantidad de corte menor puede ayudar a prevenir la deformación de la pieza de trabajo.
Otro método eficaz es llenar el interior de la pieza de trabajo con un medio para mejorar su rigidez de procesamiento. Por ejemplo, se puede verter en la pieza de trabajo una masa fundida de urea que contenga entre un 3% y un 6% de nitrato de potasio. Después del procesamiento, la pieza de trabajo se puede sumergir en agua o alcohol para disolver la masilla y luego verterla.
4. Disposición razonable de los procesos
Durante el corte a alta velocidad, el proceso de fresado a menudo genera vibraciones debido a los grandes márgenes de mecanizado y al corte intermitente. Esta vibración puede afectar negativamente la precisión del mecanizado y la rugosidad de la superficie. Como resultado, elProceso de corte CNC de alta velocidadNormalmente se divide en varias etapas: desbaste, semiacabado, limpieza de ángulos y acabado. Para piezas que requieren alta precisión, puede ser necesario un semiacabado secundario antes del acabado.
Después de la etapa de desbaste, es aconsejable dejar que las piezas se enfríen de forma natural. Esto ayuda a eliminar la tensión interna generada durante el desbaste y reduce la deformación. El margen de mecanizado que queda después del desbaste debe ser mayor que la deformación esperada, generalmente entre 1 y 2 mm. Durante la etapa de acabado, es importante mantener un margen de mecanizado uniforme en la superficie acabada, normalmente entre 0,2 y 0,5 mm. Esta uniformidad garantiza que la herramienta de corte permanezca en un estado estable durante el procesamiento, lo que reduce significativamente la deformación del corte, mejora la calidad de la superficie y garantiza la precisión del producto.
Habilidades operativas para reducir la deformación del procesamiento.
Las piezas de aluminio se deforman durante el procesamiento. Además de las razones anteriores, el método de operación también es muy importante en la operación real.
1. Para piezas que tienen grandes márgenes de procesamiento, se recomienda el procesamiento simétrico para mejorar la disipación de calor durante el mecanizado y evitar la concentración de calor. Por ejemplo, al procesar una hoja de 90 mm de espesor hasta 60 mm, si un lado se fresa inmediatamente después del otro, las dimensiones finales pueden dar como resultado una tolerancia de planitud de 5 mm. Sin embargo, si se utiliza un enfoque de procesamiento simétrico de alimentación repetida, donde cada lado se mecaniza hasta su tamaño final dos veces, la planitud se puede mejorar a 0,3 mm.
2. Cuando hay múltiples cavidades en piezas de lámina, no es aconsejable utilizar el método de procesamiento secuencial para abordar una cavidad a la vez. Este enfoque puede provocar fuerzas desiguales en las piezas, lo que puede provocar deformaciones. En su lugar, utilice un método de procesamiento por capas en el que todas las cavidades de una capa se procesen simultáneamente antes de pasar a la siguiente capa. Esto asegura una distribución uniforme de la tensión en las piezas y minimiza el riesgo de deformación.
3. Para reducir la fuerza de corte y el calor, es importante ajustar la cantidad de corte. Entre los tres componentes de la cantidad de corte, la cantidad de contracorte afecta significativamente la fuerza de corte. Si el margen de mecanizado es excesivo y la fuerza de corte durante una sola pasada es demasiado alta, puede provocar la deformación de las piezas, afectar negativamente la rigidez del husillo de la máquina herramienta y reducir la durabilidad de la herramienta.
Si bien disminuir la cantidad de contracorte puede mejorar la longevidad de la herramienta, también puede reducir la eficiencia de la producción. Sin embargo, el fresado de alta velocidad en el mecanizado CNC puede solucionar este problema de forma eficaz. Al reducir la cantidad de contracorte y aumentar correspondientemente la velocidad de avance y la velocidad de la máquina herramienta, se puede reducir la fuerza de corte sin comprometer la eficiencia del mecanizado.
4. La secuencia de las operaciones de corte es importante. El mecanizado de desbaste se centra en maximizar la eficiencia del mecanizado y aumentar la tasa de eliminación de material por unidad de tiempo. Normalmente, se utiliza fresado inverso para esta fase. En el fresado inverso, el exceso de material de la superficie de la pieza en bruto se elimina a la mayor velocidad y en el menor tiempo posible, formando efectivamente un perfil geométrico básico para la etapa de acabado.
Por otro lado, el acabado prioriza la alta precisión y calidad, haciendo del fresado la técnica preferida. En el fresado hacia abajo, el espesor del corte disminuye gradualmente desde el máximo hasta cero. Este enfoque reduce significativamente el endurecimiento por trabajo y minimiza la deformación de las piezas que se mecanizan.
5. Las piezas de trabajo de paredes delgadas a menudo experimentan deformación debido a la sujeción durante el procesamiento, un desafío que persiste incluso durante la etapa de acabado. Para minimizar esta deformación, es aconsejable aflojar el dispositivo de sujeción antes de alcanzar el tamaño final durante el acabado. Esto permite que la pieza de trabajo vuelva a su forma original, después de lo cual se puede volver a sujetar suavemente (lo suficiente sólo para mantener la pieza de trabajo en su lugar) según la sensación del operador. Este método ayuda a lograr resultados de procesamiento ideales.
En resumen, la fuerza de sujeción debe aplicarse lo más cerca posible de la superficie de soporte y dirigirse a lo largo del eje rígido más fuerte de la pieza de trabajo. Si bien es fundamental evitar que la pieza de trabajo se suelte, la fuerza de sujeción debe mantenerse al mínimo para garantizar resultados óptimos.
6. Al procesar piezas con cavidades, evite permitir que la fresa penetre directamente en el material como lo haría una broca. Este enfoque puede provocar que el espacio de viruta sea insuficiente para la fresa, lo que provoca problemas como una eliminación irregular de la viruta, sobrecalentamiento, expansión y posible colapso de la viruta o rotura de los componentes.
En su lugar, primero, utilice una broca del mismo tamaño o más grande que la fresa para crear el orificio inicial de la fresa. Después de eso, la fresa se utiliza para las operaciones de fresado. Alternativamente, puede utilizar el software CAM para generar un programa de corte en espiral para la tarea.
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Hora de publicación: 27 de noviembre de 2024