알루미늄은 가장 널리 사용되는 비철금속이며, 그 적용 범위는 계속해서 확대되고 있습니다. 건설, 장식, 운송, 항공우주 등 다양한 산업에 적합한 700,000가지 이상의 알루미늄 제품 유형이 있습니다. 이번 토론에서는 알루미늄 제품의 가공 기술과 가공 중 변형을 방지하는 방법을 살펴보겠습니다.
알루미늄의 장점과 특성은 다음과 같습니다.
- 저밀도: 알루미늄의 밀도는 약 2.7g/cm3로 철이나 구리의 약 1/3 수준입니다.
- 높은 가소성:알루미늄은 연성이 뛰어나 압출, 연신 등의 가압 가공 방법을 통해 다양한 제품으로 성형이 가능합니다.
- 부식 저항:알루미늄은 자연 상태에서나 양극 산화 처리를 통해 표면에 자연적으로 보호 산화 피막을 형성하여 강철에 비해 내식성이 뛰어납니다.
- 강화가 용이함:순수 알루미늄은 강도가 낮지만 아노다이징을 통해 강도를 크게 높일 수 있습니다.
- 표면 처리 촉진:표면 처리는 알루미늄의 특성을 향상하거나 수정할 수 있습니다. 아노다이징 공정은 잘 확립되어 있으며 알루미늄 제품 가공에 널리 사용됩니다.
- 우수한 전도성 및 재활용성:알루미늄은 우수한 전기 전도체이며 재활용이 쉽습니다.
알루미늄 제품 가공 기술
알루미늄 제품 스탬핑
1. 콜드 스탬핑
사용된 재료는 알루미늄 펠렛입니다. 이러한 펠릿은 압출기와 금형을 사용하여 단일 단계로 성형됩니다. 이 공정은 타원형, 정사각형, 직사각형 형태와 같이 스트레칭을 통해 달성하기 어려운 원주형 제품이나 모양을 만드는 데 이상적입니다. (그림 1은 기계, 그림 2는 알루미늄 펠렛, 그림 3은 제품)
사용된 기계의 톤수는 제품의 단면적과 관련이 있습니다. 텅스텐강으로 만들어진 상부 다이 펀치와 하부 다이 사이의 간격이 제품의 벽 두께를 결정합니다. 프레스가 완료되면 상부 다이 펀치에서 하부 다이까지 수직 간격이 제품의 상단 두께를 나타냅니다.(그림 4 참조)
장점: 금형 개방 주기가 짧고 금형을 늘이는 것보다 개발 비용이 저렴합니다. 단점: 긴 생산 공정, 공정 중 제품 크기의 큰 변동, 높은 인건비.
2. 스트레칭
사용된 재료: 알루미늄 시트. 연속 성형기와 금형을 사용하여 형상 요구 사항을 충족하기 위해 다중 변형을 수행합니다. 이는 비원주형 본체(곡선형 알루미늄 제품)에 적합합니다. (그림 5, 기계, 그림 6, 금형, 그림 7, 제품 참조)
장점:복잡하고 다중 변형된 제품의 치수는 생산 과정에서 안정적으로 제어되며 제품 표면이 더 매끄러워집니다.
단점:높은 금형 비용, 상대적으로 긴 개발 주기, 기계 선택 및 정밀도에 대한 높은 요구 사항.
알루미늄 제품의 표면 처리
1. 샌드블래스팅(숏피닝)
고속 모래 흐름의 충격으로 금속 표면을 청소하고 거칠게 만드는 과정입니다.
이 알루미늄 표면 처리 방법은 공작물 표면의 청결도와 거칠기를 향상시킵니다. 결과적으로 표면의 기계적 성질이 향상되어 내피로성이 향상됩니다. 이러한 개선은 표면과 적용된 코팅 사이의 접착력을 증가시켜 코팅의 내구성을 연장시킵니다. 또한 코팅의 레벨링 및 미적 외관을 촉진합니다. 이 프로세스는 다양한 Apple 제품에서 흔히 볼 수 있습니다.
2. 연마
가공 방법은 기계적, 화학적 또는 전기 화학적 기술을 사용하여 공작물의 표면 거칠기를 줄여 매끄럽고 빛나는 표면을 만듭니다. 연마 공정은 크게 기계적 연마, 화학적 연마, 전해 연마의 세 가지 유형으로 분류할 수 있습니다. 기계적 연마와 전해 연마를 결합함으로써 알루미늄 부품은 스테인레스 스틸과 유사한 거울 같은 마감을 얻을 수 있습니다. 이 프로세스는 고급스러운 단순함, 패션 및 미래 지향적인 매력을 전달합니다.
3. 와이어 드로잉
금속 와이어 드로잉은 사포로 알루미늄 판에서 선을 반복적으로 긁어내는 제조 공정입니다. 와이어 드로잉은 직선 와이어 드로잉, 랜덤 와이어 드로잉, 나선형 와이어 드로잉 및 스레드 와이어 드로잉으로 나눌 수 있습니다. 금속 와이어 드로잉 공정을 통해 미세한 실크 자국까지 선명하게 표현할 수 있어 무광택 금속에 미세한 털 광택이 있으며 패션과 기술을 모두 갖춘 제품입니다.
4. 하이라이트 커팅
하이라이트 커팅은 정밀 조각기를 사용하여 고속 회전(일반적으로 20,000rpm) 정밀 조각기 스핀들에서 다이아몬드 칼을 강화하여 부품을 절단하고 제품 표면에 국소적인 하이라이트 영역을 생성합니다. 절단 하이라이트의 밝기는 밀링 드릴 속도에 영향을 받습니다. 드릴 속도가 빠를수록 절단 하이라이트가 더 밝아집니다. 반대로, 절단 하이라이트가 어두울수록 칼자국이 생길 확률이 높아집니다. 고광택 커팅은 iPhone 5와 같은 휴대폰에서 특히 일반적입니다. 최근 몇 년 동안 일부 고급 TV 금속 프레임에는 고광택 커팅이 채택되었습니다.CNC 밀링기술, 아노다이징 및 브러싱 공정을 통해 TV는 패션과 기술적 선명함으로 가득 차 있습니다.
5. 아노다이징 처리
아노다이징은 금속이나 합금을 산화시키는 전기화학 공정입니다. 이 과정에서 특정 조건에서 특정 전해질에 전류를 가하면 알루미늄과 그 합금에 산화막이 형성됩니다. 아노다이징은 알루미늄의 표면 경도와 내마모성을 강화하고, 수명을 연장하며, 미적 매력을 향상시킵니다. 이 공정은 알루미늄 표면 처리의 핵심 구성 요소가 되었으며 현재 가장 널리 사용되고 성공적인 방법 중 하나입니다.
6. 2색 양극
2색양극은 제품을 양극산화 처리하여 특정 부위에 서로 다른 색상을 적용하는 공정을 말합니다. 이 2색 아노다이징 기술은 복잡성과 높은 비용으로 인해 TV 업계에서는 거의 사용되지 않지만 두 색상의 대비는 제품의 고급스럽고 독특한 외관을 향상시킵니다.
재료 특성, 부품 모양 및 생산 조건을 포함하여 알루미늄 부품의 가공 변형에 영향을 미치는 여러 요소가 있습니다. 변형의 주요 원인으로는 블랭크에 존재하는 내부 응력, 가공 중에 발생하는 절삭력 및 열, 클램핑 중에 가해지는 힘 등이 있습니다. 이러한 변형을 최소화하기 위해 특정 프로세스 조치와 운영 기술을 구현할 수 있습니다.
가공 변형을 줄이기 위한 가공 조치
1. 블랭크의 내부 응력을 줄입니다.
진동 처리와 함께 자연적 또는 인공 노화는 블랭크의 내부 응력을 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다. 전처리도 이러한 목적에 효과적인 방법입니다. 머리가 두껍고 귀가 큰 블랭크의 경우 상당한 마진으로 인해 가공 중에 상당한 변형이 발생할 수 있습니다. 블랭크의 잉여 부분을 전처리하고 각 영역의 마진을 줄임으로써 후속 가공 시 발생하는 변형을 최소화할 수 있을 뿐만 아니라 전처리 후 존재하는 내부 응력을 일부 완화할 수 있습니다.
2. 공구의 절삭 능력 향상
공구의 재료와 기하학적 매개변수는 절삭력과 열에 큰 영향을 미칩니다. 부품 가공 변형을 최소화하려면 적절한 도구 선택이 필수적입니다.
1) 공구 기하학적 매개변수의 합리적인 선택.
① 경사각 :블레이드의 강도를 유지하는 조건에서 경사각은 더 크게 선택됩니다. 한편으로는 날카로운 모서리를 연삭할 수 있고, 다른 한편으로는 절삭 변형을 줄이고 칩 제거를 원활하게 하여 절삭력과 절삭 온도를 낮출 수 있습니다. 네거티브 경사각 도구를 사용하지 마십시오.
② 후면 각도:후방 각도의 크기는 공구 후방 표면의 마모와 가공된 표면의 품질에 직접적인 영향을 미칩니다. 절단 두께는 백 앵글을 선택하는 중요한 조건입니다. 황삭 밀링 중에는 이송 속도가 크고 절삭 부하가 크며 발열량이 높기 때문에 공구 방열 조건이 양호해야합니다. 따라서 후방 각도는 작게 선택해야 합니다. 미세 밀링 중에는 모서리가 날카로워야 하고 공구 뒷면과 가공된 표면 사이의 마찰을 줄여야 하며 탄성 변형을 줄여야 합니다. 따라서 후방 각도는 크게 선택해야 합니다.
③ 나선 각도:밀링을 원활하게 하고 밀링 힘을 줄이려면 나선 각도를 최대한 크게 선택해야 합니다.
④ 주요 편향 각도:주 편향각을 적절히 줄이면 방열 조건이 향상되고 가공 영역의 평균 온도가 낮아질 수 있습니다.
2) 도구 구조를 개선합니다.
밀링 커터 톱니 수를 줄이고 칩 공간을 늘리십시오.
알루미늄 소재는 가공 시 높은 가소성과 상당한 절삭 변형을 나타내기 때문에 더 큰 칩 공간을 만드는 것이 필수적입니다. 이는 칩 홈 바닥의 반경이 더 커야 하고 밀링 커터의 날 수가 적어야 함을 의미합니다.
커터 톱니의 미세 연삭:
커터 톱니의 절삭날 거칠기 값은 Ra = 0.4μm보다 작아야 합니다. 새 커터를 사용하기 전에, 날카롭게 하는 과정에서 남은 버나 약간의 톱니 모양을 제거하기 위해 커터 톱니의 앞면과 뒷면을 고운 오일 스톤으로 여러 번 부드럽게 갈아주는 것이 좋습니다. 이는 절단 열을 줄이는 데 도움이 될 뿐만 아니라 절단 변형도 최소화합니다.
엄격한 도구 마모 표준 제어:
공구가 마모됨에 따라 가공물의 표면 거칠기가 증가하고 절삭 온도가 상승하며 가공물의 변형이 증가할 수 있습니다. 따라서 내마모성이 우수한 공구 재료를 선택하고 공구 마모가 0.2mm를 초과하지 않도록 하는 것이 중요합니다. 마모가 이 한계를 초과하면 칩이 형성될 수 있습니다. 절단 중에는 변형을 방지하기 위해 가공물의 온도를 일반적으로 100°C 미만으로 유지해야 합니다.
3. 공작물의 클램핑 방법을 개선하십시오. 강성이 낮은 벽이 얇은 알루미늄 가공물의 경우 다음과 같은 클램핑 방법을 사용하여 변형을 줄일 수 있습니다.
① 벽이 얇은 부싱 부품의 경우 3조 셀프 센터링 척이나 레이디얼 클램핑용 스프링 콜릿을 사용하면 가공 후 느슨해지면 공작물이 변형될 수 있습니다. 이 문제를 방지하려면 더 큰 강성을 제공하는 축방향 단면 클램핑 방법을 사용하는 것이 좋습니다. 부품의 내부 구멍 위치를 지정하고 나사산 관통 맨드릴을 생성한 후 내부 구멍에 삽입합니다. 그런 다음 덮개판을 사용하여 단면을 고정하고 너트로 단단히 고정합니다. 이 방법은 바깥쪽 원을 가공할 때 클램핑 변형을 방지하여 만족스러운 가공 정확도를 보장합니다.
② 벽이 얇은 판금 가공물을 가공할 때는 균일하게 분산된 조임력을 얻기 위해 진공 흡착 컵을 사용하는 것이 좋습니다. 또한, 적은 절삭량을 사용하면 가공물의 변형을 방지하는 데 도움이 됩니다.
또 다른 효과적인 방법은 가공 강성을 높이기 위해 가공물 내부에 매체를 채우는 것입니다. 예를 들어, 3%~6%의 질산칼륨을 함유한 요소 용융물을 공작물에 부을 수 있습니다. 가공 후 공작물을 물이나 알코올에 담가서 필러를 녹인 다음 부을 수 있습니다.
4. 공정의 합리적인 배치
고속절삭시 밀링공정에서는 큰 가공공차와 단속절삭으로 인해 진동이 발생하는 경우가 많습니다. 이러한 진동은 가공 정확도와 표면 거칠기에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다. 그 결과,CNC 고속 절단 공정일반적으로 황삭, 준정삭, 앵글 청소, 정삭 등 여러 단계로 나뉩니다. 높은 정밀도가 필요한 부품의 경우 마무리 전에 2차 반마무리가 필요할 수 있습니다.
황삭 단계 후에는 부품을 자연 냉각시키는 것이 좋습니다. 이는 황삭 중에 발생하는 내부 응력을 제거하고 변형을 줄이는 데 도움이 됩니다. 황삭 후 남은 가공 공차는 예상되는 변형보다 커야 하며 일반적으로 1~2mm 사이입니다. 마무리 단계에서는 마무리 표면에 일반적으로 0.2~0.5mm 사이의 균일한 가공 여유를 유지하는 것이 중요합니다. 이러한 균일성은 가공 중에 절삭 공구가 안정적인 상태를 유지하도록 보장하여 절삭 변형을 크게 줄이고 표면 품질을 향상시키며 제품 정확성을 보장합니다.
가공 변형을 줄이는 작업 기술
가공 중에 알루미늄 부품이 변형됩니다. 위의 이유 외에도 실제 작동에서는 작동 방법도 매우 중요합니다.
1. 가공 여유가 큰 부품의 경우 가공 중 열 방출을 개선하고 열 집중을 방지하기 위해 대칭 가공을 권장합니다. 예를 들어, 90mm 두께의 시트를 60mm까지 가공할 때 한 면이 다른 면 바로 다음에 밀링되면 최종 치수의 평탄도 공차는 5mm가 될 수 있습니다. 그러나 각 측면을 최종 크기로 두 번 가공하는 반복 피드 대칭 가공 방식을 사용하면 평탄도가 0.3mm로 향상될 수 있습니다.
2. 시트 부품에 여러 개의 캐비티가 있는 경우 한 번에 하나의 캐비티를 처리하는 순차적 처리 방법을 사용하는 것은 바람직하지 않습니다. 이러한 접근 방식은 부품에 힘이 고르지 않게 가해져 변형이 발생할 수 있습니다. 대신, 다음 레이어로 이동하기 전에 레이어의 모든 캐비티가 동시에 처리되는 레이어 처리 방법을 사용하십시오. 이는 부품에 균일한 응력 분포를 보장하고 변형 위험을 최소화합니다.
3. 절삭력과 발열을 줄이기 위해서는 절삭량을 조절하는 것이 중요합니다. 절삭량의 3가지 구성요소 중 백컷팅량이 절삭력에 큰 영향을 미칩니다. 가공 공차가 과도하고 단일 패스 중 절삭력이 너무 높으면 부품 변형이 발생하고 공작 기계 스핀들의 강성에 부정적인 영향을 미치며 공구 내구성이 저하될 수 있습니다.
백커팅량을 줄이면 공구 수명이 길어지지만 생산 효율성도 낮아질 수 있습니다. 그러나 CNC 가공의 고속 밀링은 이 문제를 효과적으로 해결할 수 있습니다. 백커팅량을 줄이고 이에 따라 이송률과 공작기계 속도를 높이면 가공 효율을 저하시키지 않고 절삭력을 낮출 수 있습니다.
4. 절단 작업의 순서가 중요합니다. 황삭 가공은 가공 효율성을 극대화하고 단위 시간당 재료 제거율을 높이는 데 중점을 둡니다. 일반적으로 이 단계에는 역밀링이 사용됩니다. 리버스 밀링에서는 블랭크 표면의 잉여 소재가 가능한 한 가장 빠른 속도와 짧은 시간에 제거되어 마무리 단계를 위한 기본 기하학적 프로파일을 효과적으로 형성합니다.
반면, 마무리 작업에서는 높은 정밀도와 품질이 우선시되므로 다운 밀링이 선호되는 기술입니다. 하향 밀링에서는 절삭 두께가 최대에서 0까지 점차 감소합니다. 이 접근 방식은 가공 경화를 크게 줄이고 가공되는 부품의 변형을 최소화합니다.
5. 벽이 얇은 공작물은 가공 중 클램핑으로 인해 변형이 발생하는 경우가 많으며, 이는 마무리 단계에서도 지속되는 문제입니다. 이러한 변형을 최소화하려면 마무리 작업 중 최종 크기에 도달하기 전에 클램핑 장치를 느슨하게 하는 것이 좋습니다. 이를 통해 작업물이 원래 모양으로 되돌아간 후 작업자의 느낌에 따라 작업물을 제자리에 고정하는 데만 충분하도록 부드럽게 다시 고정할 수 있습니다. 이 방법은 이상적인 처리 결과를 얻는 데 도움이 됩니다.
요약하면, 클램핑력은 지지 표면에 최대한 가깝게 적용되어야 하며 공작물의 가장 강한 강체 축을 따라 향해야 합니다. 작업물이 느슨해지는 것을 방지하는 것이 중요하지만 최적의 결과를 얻으려면 클램핑력을 최소한으로 유지해야 합니다.
6. 구멍이 있는 부품을 가공할 때 드릴 비트처럼 밀링 커터가 재료에 직접 침투하지 않도록 하십시오. 이 접근 방식은 밀링 커터를 위한 칩 공간이 부족하여 원활하지 않은 칩 제거, 과열, 팽창, 잠재적인 칩 붕괴 또는 부품 파손과 같은 문제를 일으킬 수 있습니다.
대신 먼저 밀링 커터와 크기가 같거나 큰 드릴 비트를 사용하여 초기 커터 구멍을 만듭니다. 그 후 밀링 커터는 밀링 작업에 사용됩니다. 또는 CAM 소프트웨어를 활용하여 해당 작업에 대한 나선형 절단 프로그램을 생성할 수 있습니다.
더 알고 싶으시거나 문의사항이 있으시면 언제든지 연락주세요info@anebon.com
Anebon 팀의 전문성과 서비스 의식은 회사가 저렴한 가격으로 전 세계 고객들 사이에서 탁월한 평판을 얻는 데 도움이 되었습니다.CNC 가공 부품, CNC 절단 부품 및CNC 선반가공 부품. Anebon의 주요 목표는 고객이 목표를 달성하도록 돕는 것입니다. 회사는 모두가 상생할 수 있는 상황을 조성하기 위해 엄청난 노력을 기울여 왔으며 여러분의 참여를 환영합니다.
게시 시간: 2024년 11월 27일