L'aluminium est le métal non ferreux le plus utilisé et sa gamme d'applications ne cesse de s'élargir. Il existe plus de 700 000 types de produits en aluminium destinés à diverses industries, notamment la construction, la décoration, les transports et l'aérospatiale. Dans cette discussion, nous explorerons la technologie de traitement des produits en aluminium et comment éviter la déformation pendant le traitement.
Les avantages et caractéristiques de l’aluminium comprennent :
- Faible densité: L'aluminium a une densité d'environ 2,7 g/cm³, soit environ un tiers de celle du fer ou du cuivre.
- Haute Plasticité :L'aluminium possède une excellente ductilité, ce qui lui permet d'être transformé en divers produits grâce à des méthodes de traitement sous pression, telles que l'extrusion et l'étirement.
- Résistance à la corrosion :L'aluminium développe naturellement un film d'oxyde protecteur à sa surface, soit dans des conditions naturelles, soit par anodisation, offrant une résistance à la corrosion supérieure à celle de l'acier.
- Facile à renforcer :Bien que l’aluminium pur ait un faible niveau de résistance, sa résistance peut être considérablement augmentée grâce à l’anodisation.
- Facilite le traitement des surfaces :Les traitements de surface peuvent améliorer ou modifier les propriétés de l'aluminium. Le processus d'anodisation est bien établi et largement utilisé dans la transformation des produits en aluminium.
- Bonne conductivité et recyclabilité :L'aluminium est un excellent conducteur d'électricité et est facile à recycler.
Technologie de traitement des produits en aluminium
Estampage de produits en aluminium
1. Marquage à froid
Le matériau utilisé est des pellets d'aluminium. Ces pellets sont façonnés en une seule étape à l'aide d'une machine d'extrusion et d'un moule. Ce processus est idéal pour créer des produits ou des formes en colonnes difficiles à réaliser par étirement, telles que des formes elliptiques, carrées et rectangulaires. (Comme le montre la figure 1, la machine ; la figure 2, les granulés d'aluminium ; et la figure 3, le produit)
Le tonnage de la machine utilisée est lié à la section transversale du produit. L'écart entre le poinçon supérieur et la matrice inférieure en acier au tungstène détermine l'épaisseur de paroi du produit. Une fois le pressage terminé, l'espace vertical entre le poinçon supérieur et la matrice inférieure indique l'épaisseur supérieure du produit. (Comme le montre la figure 4).
Avantages : Cycle d’ouverture du moule court, coût de développement inférieur à celui du moule d’étirement. Inconvénients : Processus de production long, grandes fluctuations de la taille du produit au cours du processus, coût de main-d'œuvre élevé.
2. Étirements
Matériau utilisé : tôle d'aluminium. Utilisez une machine de moulage continu et un moule pour effectuer plusieurs déformations afin de répondre aux exigences de forme, adaptées aux corps non colonnaires (produits en aluminium courbé). (Comme le montre la figure 5, machine, la figure 6, moule et la figure 7, produit)
Avantages :Les dimensions des produits complexes et multi-déformés sont contrôlées de manière stable pendant le processus de production et la surface du produit est plus lisse.
Inconvénients :Coût du moule élevé, cycle de développement relativement long et exigences élevées en matière de sélection et de précision des machines.
Traitement de surface des produits en aluminium
1. Sablage (grenaillage)
Processus de nettoyage et de rugosité de la surface métallique sous l’impact d’un écoulement de sable à grande vitesse.
Cette méthode de traitement de surface de l'aluminium améliore la propreté et la rugosité de la surface de la pièce. En conséquence, les propriétés mécaniques de la surface sont améliorées, conduisant à une meilleure résistance à la fatigue. Cette amélioration augmente l'adhérence entre la surface et tout revêtement appliqué, prolongeant ainsi la durabilité du revêtement. De plus, il facilite le nivellement et l’aspect esthétique du revêtement. Ce processus est couramment observé dans divers produits Apple.
2. Polissage
La méthode de traitement utilise des techniques mécaniques, chimiques ou électrochimiques pour réduire la rugosité de surface d'une pièce, ce qui donne une surface lisse et brillante. Le processus de polissage peut être classé en trois types principaux : le polissage mécanique, le polissage chimique et le polissage électrolytique. En combinant le polissage mécanique avec le polissage électrolytique, les pièces en aluminium peuvent obtenir une finition miroir similaire à celle de l'acier inoxydable. Ce processus confère une impression de simplicité haut de gamme, de mode et un attrait futuriste.
3. Tréfilage
Le tréfilage métallique est un processus de fabrication dans lequel des lignes sont grattées à plusieurs reprises sur des plaques d'aluminium avec du papier de verre. Le tréfilage peut être divisé en tréfilage droit, tréfilage aléatoire, tréfilage en spirale et tréfilage fileté. Le processus de tréfilage métallique peut montrer clairement chaque fine marque de soie afin que le métal mat ait un éclat de cheveux fin et que le produit soit à la fois tendance et technologique.
4. Coupe à haute luminosité
La découpe des reflets utilise une machine de gravure de précision pour renforcer le couteau diamanté sur la broche de la machine de gravure de précision rotative à grande vitesse (généralement 20 000 tr/min) pour couper les pièces et produire des zones de reflets locales sur la surface du produit. La luminosité des reflets de coupe est influencée par la vitesse de perçage. Plus la vitesse de perçage est rapide, plus les reflets de coupe sont brillants. À l’inverse, plus les reflets de coupe sont foncés, plus ils risquent de produire des traces de couteau. La découpe brillante est particulièrement courante dans les téléphones mobiles, tels que l'iPhone 5. Ces dernières années, certains cadres métalliques de téléviseurs haut de gamme ont adopté la découpe brillante.Fraisage CNCLa technologie, et les processus d'anodisation et de brossage rendent le téléviseur plein de mode et de netteté technologique.
5. Anodisation
L'anodisation est un processus électrochimique qui oxyde les métaux ou les alliages. Au cours de ce processus, l'aluminium et ses alliages développent un film d'oxyde lorsqu'un courant électrique est appliqué dans un électrolyte spécifique sous certaines conditions. L'anodisation améliore la dureté de surface et la résistance à l'usure de l'aluminium, prolonge sa durée de vie et améliore son attrait esthétique. Ce processus est devenu un élément essentiel du traitement de surface de l’aluminium et constitue actuellement l’une des méthodes les plus utilisées et les plus efficaces disponibles.
6. Anode bicolore
Une anode bicolore fait référence au processus d'anodisation d'un produit pour appliquer différentes couleurs à des zones spécifiques. Bien que cette technique d'anodisation bicolore soit rarement utilisée dans l'industrie de la télévision en raison de sa complexité et de son coût élevé, le contraste entre les deux couleurs rehausse l'aspect haut de gamme et unique du produit.
Plusieurs facteurs contribuent à la déformation des pièces en aluminium, notamment les propriétés des matériaux, la forme des pièces et les conditions de production. Les principales causes de déformation comprennent : les contraintes internes présentes dans l'ébauche, les forces de coupe et la chaleur générées lors de l'usinage, ainsi que les forces exercées lors du serrage. Pour minimiser ces déformations, des mesures de procédé et des compétences opérationnelles spécifiques peuvent être mises en œuvre.
Mesures de processus pour réduire la déformation liée au traitement
1. Réduire la contrainte interne du flan
Le vieillissement naturel ou artificiel, ainsi que le traitement par vibration, peuvent contribuer à réduire les contraintes internes d'un flan. Le prétraitement est également une méthode efficace à cet effet. Pour un flan avec une grosse tête et de grandes oreilles, une déformation importante peut se produire lors du traitement en raison de la marge importante. En pré-traitant les parties excédentaires du flan et en réduisant la marge dans chaque zone, nous pouvons non seulement minimiser la déformation qui se produit lors du traitement ultérieur, mais également atténuer certaines des contraintes internes présentes après le pré-traitement.
2. Améliorer la capacité de coupe de l'outil
Le matériau et les paramètres géométriques de l'outil affectent considérablement la force de coupe et la chaleur. Une sélection appropriée des outils est essentielle pour minimiser la déformation des pièces lors du traitement.
1) Sélection raisonnable des paramètres géométriques de l'outil.
① Angle de coupe :À condition de maintenir la résistance de la lame, l'angle de coupe est choisi de manière appropriée pour être plus grand. D'une part, il peut meuler un bord tranchant et, d'autre part, il peut réduire la déformation de coupe, rendre l'élimination des copeaux en douceur et ainsi réduire la force de coupe et la température de coupe. Évitez d'utiliser des outils à angle de coupe négatif.
② Angle du dossier :La taille de l'angle du dos a un impact direct sur l'usure de la face arrière de l'outil et sur la qualité de la surface usinée. L'épaisseur de coupe est une condition importante pour sélectionner l'angle du dossier. Lors du fraisage grossier, en raison de la vitesse d'avance élevée, de la charge de coupe importante et de la génération de chaleur élevée, les conditions de dissipation thermique de l'outil doivent être bonnes. Par conséquent, l’angle du dossier doit être choisi pour être plus petit. Lors du fraisage fin, le bord doit être tranchant, le frottement entre la face arrière de l'outil et la surface usinée doit être réduit et la déformation élastique doit être réduite. Par conséquent, l’angle du dossier doit être choisi pour être plus grand.
③ Angle d'hélice :Afin de rendre le fraisage fluide et de réduire la force de fraisage, l'angle d'hélice doit être choisi aussi grand que possible.
④ Angle de déviation principal :Une réduction appropriée de l'angle de déviation principal peut améliorer les conditions de dissipation thermique et réduire la température moyenne de la zone de traitement.
2) Améliorer la structure des outils.
Réduisez le nombre de dents de fraise et augmentez l'espace entre les copeaux :
Étant donné que les matériaux en aluminium présentent une plasticité élevée et une déformation de coupe importante pendant le traitement, il est essentiel de créer un espace pour les copeaux plus grand. Cela signifie que le rayon du fond de la rainure à copeaux doit être plus grand et que le nombre de dents de la fraise doit être réduit.
Meulage fin des dents de coupe :
La valeur de rugosité des arêtes de coupe des dents de coupe doit être inférieure à Ra = 0,4 µm. Avant d'utiliser un nouveau couteau, il est conseillé de meuler doucement l'avant et l'arrière des dents du couteau avec une fine pierre à huile plusieurs fois pour éliminer les bavures ou les légers motifs en dents de scie laissés par le processus d'affûtage. Cela aide non seulement à réduire la chaleur de coupe, mais minimise également la déformation de coupe.
Contrôler strictement les normes d'usure des outils :
À mesure que les outils s'usent, la rugosité de la surface de la pièce augmente, la température de coupe augmente et la pièce peut souffrir d'une déformation accrue. Il est donc crucial de choisir des matériaux d’outils présentant une excellente résistance à l’usure et de veiller à ce que l’usure de l’outil ne dépasse pas 0,2 mm. Si l'usure dépasse cette limite, cela peut entraîner la formation de copeaux. Lors de la découpe, la température de la pièce doit généralement être maintenue en dessous de 100°C pour éviter toute déformation.
3. Améliorez la méthode de serrage de la pièce. Pour les pièces en aluminium à paroi mince et peu rigides, les méthodes de serrage suivantes peuvent être utilisées pour réduire la déformation :
① Pour les pièces de douilles à paroi mince, l'utilisation d'un mandrin auto-centrant à trois mors ou d'une pince à ressort pour le serrage radial peut entraîner une déformation de la pièce une fois desserrée après le traitement. Pour éviter ce problème, il est préférable d’utiliser une méthode de serrage axiale qui offre une plus grande rigidité. Positionnez le trou intérieur de la pièce, créez un mandrin traversant fileté et insérez-le dans le trou intérieur. Ensuite, utilisez une plaque de recouvrement pour serrer la face d'extrémité et fixez-la fermement avec un écrou. Cette méthode permet d'éviter la déformation de serrage lors du traitement du cercle extérieur, garantissant ainsi une précision de traitement satisfaisante.
② Lors du traitement de pièces en tôle à paroi mince, il est conseillé d'utiliser une ventouse à vide pour obtenir une force de serrage uniformément répartie. De plus, l’utilisation d’une quantité de coupe plus petite peut aider à prévenir la déformation de la pièce.
Une autre méthode efficace consiste à remplir l’intérieur de la pièce avec un matériau pour améliorer sa rigidité de traitement. Par exemple, une matière fondue d'urée contenant 3 à 6 % de nitrate de potassium peut être versée dans la pièce. Après le traitement, la pièce peut être immergée dans de l'eau ou de l'alcool pour dissoudre la charge, puis la vider.
4. Disposition raisonnable des processus
Lors de la coupe à grande vitesse, le processus de fraisage génère souvent des vibrations en raison des surépaisseurs d'usinage importantes et de la coupe intermittente. Cette vibration peut avoir un impact négatif sur la précision de l’usinage et la rugosité de la surface. En conséquence, leProcessus de découpe CNC à grande vitesseest généralement divisé en plusieurs étapes : ébauche, semi-finition, nettoyage des angles et finition. Pour les pièces qui nécessitent une grande précision, une semi-finition secondaire peut être nécessaire avant la finition.
Après l’étape d’ébauche, il est conseillé de laisser refroidir naturellement les pièces. Cela permet d'éliminer les contraintes internes générées lors de l'ébauche et de réduire la déformation. La surépaisseur d'usinage laissée après ébauche doit être supérieure à la déformation attendue, généralement comprise entre 1 et 2 mm. Lors de l'étape de finition, il est important de maintenir une surépaisseur d'usinage uniforme sur la surface finie, généralement comprise entre 0,2 et 0,5 mm. Cette uniformité garantit que l'outil de coupe reste dans un état stable pendant le traitement, ce qui réduit considérablement la déformation de coupe, améliore la qualité de surface et garantit la précision du produit.
Compétences opérationnelles pour réduire la déformation du traitement
Les pièces en aluminium se déforment pendant le traitement. En plus des raisons ci-dessus, la méthode de fonctionnement est également très importante dans le fonctionnement réel.
1. Pour les pièces ayant des tolérances de traitement importantes, un traitement symétrique est recommandé pour améliorer la dissipation thermique pendant l'usinage et éviter la concentration de chaleur. Par exemple, lors du traitement d'une tôle de 90 mm d'épaisseur jusqu'à 60 mm, si un côté est fraisé immédiatement après l'autre côté, les dimensions finales peuvent entraîner une tolérance de planéité de 5 mm. Cependant, si une approche de traitement symétrique à alimentation répétée est utilisée, où chaque côté est usiné deux fois à sa taille finale, la planéité peut être améliorée jusqu'à 0,3 mm.
2. Lorsqu'il y a plusieurs cavités sur des pièces en tôle, il n'est pas conseillé d'utiliser la méthode de traitement séquentiel consistant à traiter une cavité à la fois. Cette approche peut conduire à des forces inégales sur les pièces, entraînant une déformation. Utilisez plutôt une méthode de traitement en couches dans laquelle toutes les cavités d’une couche sont traitées simultanément avant de passer à la couche suivante. Cela garantit une répartition uniforme des contraintes sur les pièces et minimise le risque de déformation.
3. Pour réduire la force de coupe et la chaleur, il est important d'ajuster la quantité de coupe. Parmi les trois composantes de la quantité de coupe, la quantité de contre-coupe a un impact significatif sur la force de coupe. Si la surépaisseur d'usinage est excessive et la force de coupe lors d'un seul passage est trop élevée, cela peut entraîner une déformation des pièces, affecter négativement la rigidité de la broche de la machine-outil et réduire la durabilité de l'outil.
Même si la diminution de la quantité de contre-coupe peut améliorer la longévité des outils, elle peut également réduire l'efficacité de la production. Cependant, le fraisage à grande vitesse dans l’usinage CNC peut résoudre efficacement ce problème. En réduisant la quantité de contre-coupe et en augmentant en conséquence la vitesse d'avance et la vitesse de la machine-outil, la force de coupe peut être réduite sans compromettre l'efficacité de l'usinage.
4. La séquence des opérations de découpe est importante. L'usinage d'ébauche vise à maximiser l'efficacité de l'usinage et à augmenter le taux d'enlèvement de matière par unité de temps. Généralement, le fraisage inversé est utilisé pour cette phase. Lors du fraisage inverse, l'excédent de matière de la surface de l'ébauche est éliminé à la vitesse la plus élevée et dans les plus brefs délais, formant ainsi un profil géométrique de base pour l'étape de finition.
D'autre part, la finition donne la priorité à la haute précision et à la qualité, ce qui fait du fraisage la technique privilégiée. En fraisage vers le bas, l'épaisseur de la coupe diminue progressivement du maximum à zéro. Cette approche réduit considérablement l'écrouissage et minimise la déformation des pièces usinées.
5. Les pièces à parois minces subissent souvent une déformation due au serrage pendant le traitement, un défi qui persiste même pendant la phase de finition. Pour minimiser cette déformation, il est conseillé de desserrer le dispositif de serrage avant d'obtenir la dimension finale lors de la finition. Cela permet à la pièce de reprendre sa forme originale, après quoi elle peut être doucement resserrée (suffisant uniquement pour maintenir la pièce en place) en fonction de la sensation de l'opérateur. Cette méthode permet d'obtenir des résultats de traitement idéaux.
En résumé, la force de serrage doit être appliquée aussi près que possible de la surface d'appui et dirigée le long de l'axe rigide le plus résistant de la pièce. S'il est crucial d'empêcher la pièce de se détacher, la force de serrage doit être maintenue au minimum pour garantir des résultats optimaux.
6. Lors du traitement de pièces comportant des cavités, évitez de laisser la fraise pénétrer directement dans le matériau comme le ferait un foret. Cette approche peut conduire à un espace de copeaux insuffisant pour la fraise, provoquant des problèmes tels qu'une élimination irrégulière des copeaux, une surchauffe, une expansion et un effondrement potentiel des copeaux ou une rupture des composants.
Au lieu de cela, utilisez d’abord un foret de la même taille ou plus grand que la fraise pour créer le trou de coupe initial. Après cela, la fraise est utilisée pour les opérations de fraisage. Alternativement, vous pouvez utiliser un logiciel de FAO pour générer un programme de coupe en spirale pour la tâche.
Si vous souhaitez en savoir plus ou demander une information, n'hésitez pas à contacterinfo@anebon.com
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Heure de publication : 27 novembre 2024