Aluminium is het meest gebruikte non-ferrometaal en het toepassingsgebied ervan blijft zich uitbreiden. Er zijn meer dan 700.000 soorten aluminiumproducten die geschikt zijn voor verschillende industrieën, waaronder de bouw, decoratie, transport en ruimtevaart. In deze discussie onderzoeken we de verwerkingstechnologie van aluminiumproducten en hoe we vervorming tijdens de verwerking kunnen voorkomen.
De voordelen en kenmerken van aluminium zijn onder meer:
- Lage dichtheid: Aluminium heeft een dichtheid van ongeveer 2,7 g/cm³, wat ongeveer een derde is van die van ijzer of koper.
- Hoge plasticiteit:Aluminium heeft een uitstekende ductiliteit, waardoor er verschillende producten van kunnen worden gemaakt door middel van drukverwerkingsmethoden, zoals extrusie en strekken.
- Corrosiebestendigheid:Aluminium ontwikkelt op natuurlijke wijze een beschermende oxidefilm op het oppervlak, hetzij onder natuurlijke omstandigheden, hetzij door middel van anodisatie, wat een superieure corrosieweerstand biedt in vergelijking met staal.
- Gemakkelijk te versterken:Hoewel puur aluminium een laag sterkteniveau heeft, kan de sterkte ervan aanzienlijk worden verhoogd door middel van anodiseren.
- Vergemakkelijkt oppervlaktebehandeling:Oppervlaktebehandelingen kunnen de eigenschappen van aluminium verbeteren of wijzigen. Het anodiseerproces is een gevestigde waarde en wordt veel gebruikt bij de verwerking van aluminiumproducten.
- Goede geleidbaarheid en recycleerbaarheid:Aluminium is een uitstekende geleider van elektriciteit en is gemakkelijk te recyclen.
Technologie voor de verwerking van aluminiumproducten
Stempelen van aluminiumproducten
1. Koud stempelen
Het gebruikte materiaal zijn aluminiumpellets. Deze pellets worden in één stap gevormd met behulp van een extrusiemachine en een mal. Dit proces is ideaal voor het maken van kolomvormige producten of vormen die lastig te realiseren zijn door middel van uitrekken, zoals elliptische, vierkante en rechthoekige vormen. (Zoals weergegeven in Figuur 1, de machine; Figuur 2, de aluminiumpellets; en Figuur 3, het product)
Het tonnage van de gebruikte machine is gerelateerd aan de dwarsdoorsnede van het product. De opening tussen de bovenste stempel en de onderste matrijs van wolfraamstaal bepaalt de wanddikte van het product. Zodra het persen voltooid is, geeft de verticale opening tussen de bovenste stempel en de onderste matrijs de bovenste dikte van het product aan (zoals weergegeven in figuur 4).
Voordelen: korte matrijsopeningscyclus, lagere ontwikkelingskosten dan rekmatrijs. Nadelen: lang productieproces, grote schommelingen in de productgrootte tijdens het proces, hoge arbeidskosten.
2. Rekken
Gebruikt materiaal: aluminiumplaat. Gebruik een continuvormmachine en matrijs om meerdere vervormingen uit te voeren om aan de vormvereisten te voldoen, geschikt voor niet-zuilvormige lichamen (producten met gebogen aluminium). (Zoals weergegeven in afbeelding 5, machine, afbeelding 6, mal en afbeelding 7, product)
Voordelen:De afmetingen van complexe en meervoudig vervormde producten worden tijdens het productieproces stabiel gecontroleerd en het productoppervlak is gladder.
Nadelen:Hoge matrijskosten, relatief lange ontwikkelingscyclus en hoge eisen aan machineselectie en precisie.
Oppervlaktebehandeling van aluminiumproducten
1. Zandstralen (kogelstralen)
Het proces waarbij het metalen oppervlak wordt gereinigd en opgeruwd door de impact van een snelle zandstroom.
Deze methode van aluminiumoppervlaktebehandeling verbetert de netheid en ruwheid van het werkstukoppervlak. Hierdoor worden de mechanische eigenschappen van het oppervlak verbeterd, wat leidt tot een betere weerstand tegen vermoeiing. Deze verbetering vergroot de hechting tussen het oppervlak en eventueel aangebrachte coatings, waardoor de duurzaamheid van de coating wordt verlengd. Bovendien vergemakkelijkt het het egaliseren en het esthetische uiterlijk van de coating. Dit proces wordt vaak gezien in verschillende Apple-producten.
2. Polijsten
De verwerkingsmethode maakt gebruik van mechanische, chemische of elektrochemische technieken om de oppervlakteruwheid van een werkstuk te verminderen, wat resulteert in een glad en glanzend oppervlak. Het polijstproces kan worden onderverdeeld in drie hoofdtypen: mechanisch polijsten, chemisch polijsten en elektrolytisch polijsten. Door mechanisch polijsten te combineren met elektrolytisch polijsten, kunnen aluminium onderdelen een spiegelachtige afwerking bereiken die vergelijkbaar is met die van roestvrij staal. Dit proces geeft een gevoel van hoogwaardige eenvoud, mode en een futuristische aantrekkingskracht.
3. Draadtrekken
Metaaldraadtrekken is een productieproces waarbij lijnen herhaaldelijk met schuurpapier uit aluminium platen worden geschraapt. Draadtrekken kan worden onderverdeeld in recht draadtrekken, willekeurig draadtrekken, spiraalvormig draadtrekken en draaddraadtrekken. Het metaaldraadtrekproces kan elk fijn zijden merkteken duidelijk laten zien, zodat het matte metaal een fijne haarglans heeft en het product zowel mode als technologie heeft.
4. Snijden met veel licht
Bij het snijden van highlights wordt gebruik gemaakt van een precisiegraveermachine om het diamantmes op de snel roterende (doorgaans 20.000 tpm) spil van de precisiegraveermachine te versterken om onderdelen te snijden en lokale highlight-gebieden op het productoppervlak te produceren. De helderheid van de snijaccenten wordt beïnvloed door de freesboorsnelheid. Hoe hoger de boorsnelheid, hoe helderder de snijaccenten. Omgekeerd geldt: hoe donkerder de snijhighlights zijn, hoe groter de kans dat ze messporen veroorzaken. Hoogglanzend snijden is vooral gebruikelijk bij mobiele telefoons, zoals de iPhone 5. De afgelopen jaren hebben sommige hoogwaardige metalen tv-frames hoogglanzend materiaal aangenomen.CNC-frezentechnologie, en de anodiseer- en borstelprocessen maken de tv vol mode en technologische scherpte.
5. Anodiseren
Anodiseren is een elektrochemisch proces waarbij metalen of legeringen worden geoxideerd. Tijdens dit proces ontwikkelen aluminium en zijn legeringen een oxidefilm wanneer er onder bepaalde omstandigheden een elektrische stroom wordt aangelegd in een specifieke elektrolyt. Anodiseren verbetert de oppervlaktehardheid en slijtvastheid van aluminium, verlengt de levensduur en verbetert de esthetische aantrekkingskracht. Dit proces is een essentieel onderdeel geworden van de oppervlaktebehandeling van aluminium en is momenteel een van de meest gebruikte en succesvolle methoden die beschikbaar zijn.
6. Tweekleurige anode
Een tweekleurige anode verwijst naar het proces waarbij een product wordt geanodiseerd om verschillende kleuren op specifieke gebieden aan te brengen. Hoewel deze tweekleurenanodiseertechniek vanwege de complexiteit en hoge kosten zelden wordt toegepast in de televisie-industrie, verbetert het contrast tussen de twee kleuren de hoogwaardige en unieke uitstraling van het product.
Er zijn verschillende factoren die bijdragen aan de verwerkingsvervorming van aluminium onderdelen, waaronder materiaaleigenschappen, onderdeelvorm en productieomstandigheden. De belangrijkste oorzaken van vervorming zijn: interne spanning in de plano, snijkrachten en hitte die worden gegenereerd tijdens het bewerken, en krachten die worden uitgeoefend tijdens het klemmen. Om deze vervormingen te minimaliseren, kunnen specifieke procesmaatregelen en bedieningsvaardigheden worden geïmplementeerd.
Procesmaatregelen om verwerkingsvervorming te verminderen
1. Verminder de interne spanning van de plano
Natuurlijke of kunstmatige veroudering kan, samen met een trillingsbehandeling, de interne spanning van een blanco helpen verminderen. Ook hiervoor is voorbewerking een effectieve methode. Bij een plano met een dikke kop en grote oren kan tijdens de verwerking vanwege de aanzienlijke marge aanzienlijke vervorming optreden. Door de overtollige delen van de plano voor te bewerken en de marge in elk gebied te verkleinen, kunnen we niet alleen de vervorming die optreedt tijdens de daaropvolgende verwerking minimaliseren, maar ook een deel van de interne spanning verlichten die aanwezig is na de voorbewerking.
2. Verbeter het snijvermogen van het gereedschap
De materiaal- en geometrische parameters van het gereedschap hebben een aanzienlijke invloed op de snijkracht en hitte. Een juiste gereedschapsselectie is essentieel om de verwerkingsvervorming van onderdelen te minimaliseren.
1) Redelijke selectie van geometrische gereedschapsparameters.
① Harkhoek:Onder de voorwaarde dat de sterkte van het blad behouden blijft, wordt de hellingshoek geschikt groter gekozen. Aan de ene kant kan het een scherpe rand slijpen, en aan de andere kant kan het de snijvervorming verminderen, de spaanafvoer soepel maken en zo de snijkracht en snijtemperatuur verminderen. Vermijd het gebruik van gereedschappen met een negatieve spaanhoek.
② Rughoek:De grootte van de achterhoek heeft een directe invloed op de slijtage van het achtergereedschapsvlak en de kwaliteit van het bewerkte oppervlak. Snijdikte is een belangrijke voorwaarde bij het kiezen van de rughoek. Tijdens het voorfrezen moeten de omstandigheden voor de warmteafvoer van het gereedschap goed zijn vanwege de grote voedingssnelheid, de zware snijbelasting en de hoge warmteontwikkeling. Daarom moet de rughoek kleiner worden gekozen. Tijdens het fijnfrezen moet de rand scherp zijn, moet de wrijving tussen het achterste gereedschapsvlak en het bewerkte oppervlak worden verminderd en moet de elastische vervorming worden verminderd. Daarom moet de rughoek groter worden gekozen.
③ Spiraalhoek:Om het frezen soepel te laten verlopen en de freeskracht te verminderen, moet de spiraalhoek zo groot mogelijk worden gekozen.
④ Hoofdafbuighoek:Het op passende wijze verkleinen van de hoofdafbuighoek kan de omstandigheden voor warmtedissipatie verbeteren en de gemiddelde temperatuur van het verwerkingsgebied verlagen.
2) Verbeter de gereedschapsstructuur.
Verminder het aantal freestanden en vergroot de spaanruimte:
Omdat aluminiummaterialen tijdens de verwerking een hoge plasticiteit en aanzienlijke snijvervorming vertonen, is het essentieel om een grotere spaanruimte te creëren. Dit betekent dat de straal van de bodem van de spaangroef groter moet zijn en dat het aantal tanden op de frees moet worden verminderd.
Fijn slijpen van snijtanden:
De ruwheidswaarde van de snijkanten van de freestanden moet kleiner zijn dan Ra = 0,4 µm. Voordat u een nieuw mes gebruikt, is het raadzaam om de voor- en achterkant van de mestanden meerdere keren voorzichtig te slijpen met een fijne oliesteen om eventuele bramen of lichte zaagtandpatronen te verwijderen die zijn achtergebleven tijdens het slijpproces. Dit helpt niet alleen bij het verminderen van de snijwarmte, maar minimaliseert ook de snijvervorming.
Strikt gecontroleerde gereedschapslijtagenormen:
Naarmate gereedschappen verslijten, neemt de oppervlakteruwheid van het werkstuk toe, stijgt de snijtemperatuur en kan het werkstuk meer vervormen. Daarom is het van cruciaal belang om gereedschapsmaterialen te kiezen met een uitstekende slijtvastheid en ervoor te zorgen dat de gereedschapsslijtage niet groter is dan 0,2 mm. Als de slijtage deze grens overschrijdt, kan dit leiden tot spaanvorming. Tijdens het snijden moet de temperatuur van het werkstuk over het algemeen onder de 100°C worden gehouden om vervorming te voorkomen.
3. Verbeter de klemmethode van het werkstuk. Voor dunwandige aluminium werkstukken met een slechte stijfheid kunnen de volgende klemmethoden worden gebruikt om vervorming te verminderen:
① Bij dunwandige busonderdelen kan het gebruik van een zelfcentrerende spantang met drie klauwen of een veerspantang voor het radiaal klemmen leiden tot vervorming van het werkstuk zodra het na de bewerking wordt losgemaakt. Om dit probleem te voorkomen, is het beter om een axiale klemmethode voor het kopvlak te gebruiken die een grotere stijfheid biedt. Plaats het binnenste gat van het onderdeel, maak een doorn met schroefdraad en steek deze in het binnenste gat. Gebruik vervolgens een afdekplaat om het kopvlak vast te klemmen en stevig vast te zetten met een moer. Deze methode helpt klemvervorming te voorkomen bij het bewerken van de buitenste cirkel, waardoor een bevredigende verwerkingsnauwkeurigheid wordt gegarandeerd.
② Bij de bewerking van dunwandige plaatwerkstukken is het raadzaam een vacuümzuignap te gebruiken, om een gelijkmatig verdeelde klemkracht te bereiken. Bovendien kan het gebruik van een kleinere snijhoeveelheid de vervorming van het werkstuk helpen voorkomen.
Een andere effectieve methode is om de binnenkant van het werkstuk te vullen met een medium om de verwerkingsstijfheid ervan te vergroten. Er kan bijvoorbeeld een ureumsmelt met 3% tot 6% kaliumnitraat in het werkstuk worden gegoten. Na verwerking kan het werkstuk worden ondergedompeld in water of alcohol om het vulmiddel op te lossen en vervolgens uit te gieten.
4. Redelijke inrichting van processen
Tijdens het snijden op hoge snelheid genereert het freesproces vaak trillingen als gevolg van grote bewerkingstoleranties en intermitterend snijden. Deze trillingen kunnen een negatieve invloed hebben op de nauwkeurigheid van de bewerking en de oppervlakteruwheid. Als gevolg hiervan is deCNC-snel snijproceswordt doorgaans verdeeld in verschillende fasen: voorbewerken, semi-nabewerken, hoekreiniging en afwerken. Voor onderdelen die een hoge nauwkeurigheid vereisen, kan een secundaire semi-nabewerking nodig zijn voordat deze wordt afgewerkt.
Na de voorbewerkingsfase is het raadzaam de onderdelen op natuurlijke wijze te laten afkoelen. Dit helpt bij het elimineren van de interne spanning die ontstaat tijdens het voorbewerken en vermindert de vervorming. De bewerkingstoeslag die overblijft na het voorbewerken moet groter zijn dan de verwachte vervorming, doorgaans tussen 1 en 2 mm. Tijdens de afwerkingsfase is het belangrijk om een uniforme bewerkingstoeslag op het afgewerkte oppervlak aan te houden, doorgaans tussen 0,2 en 0,5 mm. Deze uniformiteit zorgt ervoor dat het snijgereedschap tijdens de verwerking in een stabiele staat blijft, wat de snijvervorming aanzienlijk vermindert, de oppervlaktekwaliteit verbetert en de productnauwkeurigheid garandeert.
Operationele vaardigheden om verwerkingsvervorming te verminderen
Aluminium onderdelen vervormen tijdens de verwerking. Naast de bovenstaande redenen is de bedieningsmethode ook erg belangrijk bij de daadwerkelijke bediening.
1. Voor onderdelen met grote verwerkingsmogelijkheden wordt symmetrische verwerking aanbevolen om de warmteafvoer tijdens de bewerking te verbeteren en warmteconcentratie te voorkomen. Wanneer bijvoorbeeld een plaat van 90 mm dik tot 60 mm wordt verwerkt en de ene zijde direct na de andere zijde wordt gefreesd, kunnen de uiteindelijke afmetingen resulteren in een vlakheidstolerantie van 5 mm. Als echter een symmetrische verwerkingsaanpak met herhaalde invoer wordt gebruikt, waarbij elke zijde twee keer tot de uiteindelijke maat wordt bewerkt, kan de vlakheid worden verbeterd tot 0,3 mm.
2. Wanneer er meerdere holtes op plaatdelen voorkomen, is het niet aan te raden om de sequentiële verwerkingsmethode te gebruiken waarbij één holte tegelijk wordt aangepakt. Deze aanpak kan leiden tot ongelijkmatige krachten op de onderdelen, met als gevolg vervorming. Gebruik in plaats daarvan een gelaagde verwerkingsmethode waarbij alle holtes in een laag gelijktijdig worden verwerkt voordat naar de volgende laag wordt gegaan. Dit zorgt voor een gelijkmatige spanningsverdeling over de onderdelen en minimaliseert het risico op vervorming.
3. Om de snijkracht en hitte te verminderen, is het belangrijk om de snijhoeveelheid aan te passen. Van de drie componenten van de snijhoeveelheid heeft de terugsnijhoeveelheid een aanzienlijke invloed op de snijkracht. Als de bewerkingstolerantie buitensporig is en de snijkracht tijdens een enkele doorgang te hoog is, kan dit leiden tot vervorming van de onderdelen, een negatieve invloed hebben op de stijfheid van de spindel van de werktuigmachine en de duurzaamheid van het gereedschap verminderen.
Hoewel het verminderen van de hoeveelheid terugsnijding de levensduur van het gereedschap kan vergroten, kan het ook de productie-efficiëntie verlagen. Hogesnelheidsfrezen bij CNC-bewerkingen kan dit probleem echter effectief aanpakken. Door de hoeveelheid terugsnijding te verminderen en dienovereenkomstig de voedingssnelheid en de snelheid van de machine te verhogen, kan de snijkracht worden verlaagd zonder de bewerkingsefficiëntie in gevaar te brengen.
4. De volgorde van de snijbewerkingen is belangrijk. Bij ruwbewerking ligt de nadruk op het maximaliseren van de bewerkingsefficiëntie en het verhogen van de materiaalverwijderingssnelheid per tijdseenheid. Meestal wordt voor deze fase omgekeerd frezen gebruikt. Bij omgekeerd frezen wordt overtollig materiaal van het oppervlak van de plano met de hoogste snelheid en in de kortst mogelijke tijd verwijderd, waardoor effectief een geometrisch basisprofiel wordt gevormd voor de afwerkingsfase.
Aan de andere kant geeft afwerking prioriteit aan hoge precisie en kwaliteit, waardoor neerwaarts frezen de voorkeurstechniek is. Bij tegenfrezen neemt de dikte van de snede geleidelijk af van het maximum naar nul. Deze aanpak vermindert de werkharding aanzienlijk en minimaliseert de vervorming van de te bewerken onderdelen.
5. Dunwandige werkstukken ondervinden vaak vervorming als gevolg van het vastklemmen tijdens de bewerking, een uitdaging die zelfs tijdens de afwerkingsfase blijft bestaan. Om deze vervorming tot een minimum te beperken, is het raadzaam om tijdens het nabewerken de kleminrichting los te maken voordat de uiteindelijke maat wordt bereikt. Hierdoor kan het werkstuk terugkeren naar zijn oorspronkelijke vorm, waarna het voorzichtig opnieuw kan worden vastgeklemd – alleen voldoende om het werkstuk op zijn plaats te houden – op basis van het gevoel van de operator. Deze methode helpt bij het bereiken van de ideale verwerkingsresultaten.
Samenvattend moet de klemkracht zo dicht mogelijk bij het steunoppervlak worden uitgeoefend en langs de sterkste stijve as van het werkstuk worden gericht. Hoewel het van cruciaal belang is om te voorkomen dat het werkstuk losraakt, moet de klemkracht tot een minimum worden beperkt om optimale resultaten te garanderen.
6. Zorg er bij het bewerken van onderdelen met holle ruimtes voor dat de frees niet direct in het materiaal dringt, zoals een boor zou doen. Deze aanpak kan leiden tot onvoldoende spaanruimte voor de frees, waardoor problemen ontstaan zoals een onregelmatige spaanafvoer, oververhitting, uitzetting en mogelijk instorten of breken van de componenten.
Gebruik in plaats daarvan eerst een boor die even groot of groter is dan de frees om het eerste freesgat te maken. Daarna wordt de frees gebruikt voor freesbewerkingen. Als alternatief kunt u CAM-software gebruiken om een spiraalsnijprogramma voor de taak te genereren.
Als u meer wilt weten of vragen heeft, neem dan gerust contact opinfo@anebon.com
De specialiteit en het servicebewustzijn van het Anebon-team hebben ervoor gezorgd dat het bedrijf een uitstekende reputatie heeft opgebouwd bij klanten over de hele wereld vanwege het aanbieden van betaalbare productenCNC-bewerkingsonderdelen, CNC-snijonderdelen, enCNC-draaibankmachinale onderdelen. Het primaire doel van Anebon is om klanten te helpen hun doelen te bereiken. Het bedrijf heeft enorme inspanningen geleverd om een win-winsituatie voor iedereen te creëren en heet u van harte welkom om zich bij hen aan te sluiten.
Posttijd: 27 november 2024