Aluminium jest najpowszechniej stosowanym metalem nieżelaznym, a zakres jego zastosowań stale się poszerza. Istnieje ponad 700 000 rodzajów produktów aluminiowych przeznaczonych dla różnych gałęzi przemysłu, w tym budownictwa, dekoracji, transportu i lotnictwa. W tej dyskusji omówimy technologię przetwarzania wyrobów aluminiowych i sposoby uniknięcia deformacji podczas obróbki.
Zalety i właściwości aluminium obejmują:
- Niska gęstość: Gęstość aluminium wynosi około 2,7 g/cm3, co stanowi w przybliżeniu jedną trzecią gęstości żelaza lub miedzi.
- Wysoka plastyczność:Aluminium ma doskonałą plastyczność, co pozwala na formowanie go w różne produkty metodami obróbki ciśnieniowej, takimi jak wytłaczanie i rozciąganie.
- Odporność na korozję:Aluminium w naturalny sposób tworzy na swojej powierzchni ochronną warstwę tlenku, w warunkach naturalnych lub poprzez anodowanie, zapewniając lepszą odporność na korozję w porównaniu ze stalą.
- Łatwe do wzmocnienia:Chociaż czyste aluminium ma niski poziom wytrzymałości, jego wytrzymałość można znacznie zwiększyć poprzez anodowanie.
- Ułatwia obróbkę powierzchni:Obróbka powierzchniowa może poprawić lub zmodyfikować właściwości aluminium. Proces anodowania jest dobrze ugruntowany i szeroko stosowany w przetwarzaniu wyrobów aluminiowych.
- Dobra przewodność i możliwość recyklingu:Aluminium jest doskonałym przewodnikiem prądu elektrycznego i można je łatwo poddać recyklingowi.
Technologia obróbki wyrobów aluminiowych
Tłoczenie produktów aluminiowych
1. Tłoczenie na zimno
Zastosowanym materiałem są pelety aluminiowe. Peletki te są kształtowane w jednym etapie przy użyciu maszyny do wytłaczania i formy. Proces ten jest idealny do tworzenia produktów kolumnowych lub kształtów, które trudno uzyskać poprzez rozciąganie, takich jak formy eliptyczne, kwadratowe i prostokątne. (Jak pokazano na rysunku 1, maszyna; na rysunku 2, granulki aluminium i na rysunku 3, produkt)
Tonaż używanej maszyny jest powiązany z polem przekroju poprzecznego produktu. Szczelina pomiędzy górnym stemplem matrycy a dolną matrycą wykonaną ze stali wolframowej określa grubość ścianki produktu. Po zakończeniu prasowania pionowa szczelina od górnego stempla do dolnego stempla wskazuje górną grubość produktu. (Jak pokazano na rysunku 4).
Zalety: Krótki cykl otwierania formy, niższe koszty rozwoju niż forma rozciągana. Wady: Długi proces produkcyjny, duże wahania wielkości produktu w trakcie procesu, wysoki koszt pracy.
2. Rozciąganie
Wykorzystany materiał: blacha aluminiowa. Użyj maszyny do formowania ciągłego i formy, aby wykonać wielokrotne odkształcenia, aby spełnić wymagania dotyczące kształtu, odpowiednie dla korpusów niekolumnowych (produkty z zakrzywionym aluminium). (Jak pokazano na rysunku 5, maszyna, rysunek 6, forma i rysunek 7, produkt)
Zalety:Wymiary produktów złożonych i wielokrotnie odkształcanych są stabilnie kontrolowane podczas procesu produkcyjnego, a powierzchnia produktu jest gładsza.
Wady:Wysoki koszt formy, stosunkowo długi cykl rozwoju oraz wysokie wymagania dotyczące doboru maszyn i precyzji.
Obróbka powierzchniowa wyrobów aluminiowych
1. Piaskowanie (śrutowanie)
Proces oczyszczania i szorstkowania powierzchni metalu pod wpływem przepływu piasku z dużą prędkością.
Ta metoda obróbki powierzchni aluminium poprawia czystość i chropowatość powierzchni przedmiotu obrabianego. W rezultacie poprawiają się właściwości mechaniczne powierzchni, co prowadzi do lepszej odporności zmęczeniowej. Ulepszenie to zwiększa przyczepność pomiędzy powierzchnią a nałożonymi powłokami, wydłużając trwałość powłoki. Dodatkowo ułatwia wyrównanie i estetyczny wygląd powłoki. Proces ten jest powszechnie obserwowany w różnych produktach Apple.
2. Polerowanie
Metoda przetwarzania wykorzystuje techniki mechaniczne, chemiczne lub elektrochemiczne w celu zmniejszenia chropowatości powierzchni przedmiotu obrabianego, w wyniku czego uzyskuje się gładką i błyszczącą powierzchnię. Proces polerowania można podzielić na trzy główne typy: polerowanie mechaniczne, polerowanie chemiczne i polerowanie elektrolityczne. Łącząc polerowanie mechaniczne z polerowaniem elektrolitycznym, części aluminiowe mogą uzyskać lustrzane wykończenie podobne do stali nierdzewnej. Proces ten nadaje poczucie najwyższej klasy prostoty, mody i futurystycznego uroku.
3. Ciągnienie drutu
Ciągnienie drutu metalowego to proces produkcyjny, podczas którego linie są wielokrotnie zdrapywane papierem ściernym z płyt aluminiowych. Ciągnienie drutu można podzielić na ciągnienie drutu prostego, losowe ciągnienie drutu, ciągnienie drutu spiralnego i ciągnienie drutu gwintowanego. Proces ciągnienia drutu metalowego może wyraźnie pokazać każdy delikatny ślad jedwabiu, dzięki czemu matowy metal ma delikatny połysk włosów, a produkt ma zarówno modę, jak i technologię.
4. Cięcie światłem
Cięcie wyróżniające wykorzystuje precyzyjną maszynę do grawerowania w celu wzmocnienia diamentowego noża na szybko obracającym się (zwykle 20 000 obr./min) precyzyjnym wrzecionie maszyny grawerującej w celu wycinania części i tworzenia lokalnych obszarów podświetlenia na powierzchni produktu. Na jasność świateł cięcia wpływa prędkość wiertła. Im większa prędkość wiercenia, tym jaśniejsze są światła cięcia. I odwrotnie, im ciemniejsze są odblaski cięcia, tym większe jest prawdopodobieństwo, że zostaną na nich ślady noża. Cięcie na wysoki połysk jest szczególnie powszechne w telefonach komórkowych, takich jak iPhone 5. W ostatnich latach w niektórych wysokiej klasy metalowych ramach do telewizorów zastosowano technologię wysokiego połysku.Frezowanie CNCtechnologia oraz procesy anodowania i szczotkowania sprawiają, że telewizor jest pełen mody i technologicznej ostrości.
5. Anodowanie
Anodowanie to proces elektrochemiczny, który utlenia metale lub stopy. Podczas tego procesu aluminium i jego stopy tworzą warstwę tlenku, gdy w określonych warunkach do określonego elektrolitu zostanie przyłożony prąd elektryczny. Anodowanie zwiększa twardość powierzchni i odporność aluminium na zużycie, wydłuża jego żywotność i poprawia jego estetykę. Proces ten stał się istotnym elementem obróbki powierzchni aluminium i jest obecnie jedną z najczęściej stosowanych i skutecznych dostępnych metod.
6. Anoda dwukolorowa
Anoda dwukolorowa odnosi się do procesu anodowania produktu w celu nałożenia różnych kolorów na określone obszary. Chociaż ta dwukolorowa technika anodowania jest rzadko stosowana w branży telewizyjnej ze względu na jej złożoność i wysoki koszt, kontrast pomiędzy dwoma kolorami zwiększa ekskluzywny i niepowtarzalny wygląd produktu.
Istnieje kilka czynników, które przyczyniają się do odkształcenia podczas przetwarzania części aluminiowych, w tym właściwości materiału, kształt części i warunki produkcji. Do głównych przyczyn odkształceń zalicza się: naprężenia wewnętrzne występujące w półfabrykacie, siły skrawania i ciepło powstające podczas obróbki oraz siły wywierane podczas mocowania. Aby zminimalizować te odkształcenia, można wdrożyć określone środki procesowe i umiejętności operacyjne.
Środki procesowe mające na celu zmniejszenie odkształceń podczas przetwarzania
1. Zmniejsz wewnętrzne naprężenie półfabrykatu
Naturalne lub sztuczne starzenie wraz z obróbką wibracyjną może pomóc zmniejszyć naprężenia wewnętrzne półfabrykatu. Przetwarzanie wstępne jest również skuteczną metodą w tym celu. W przypadku blanku z grubą główką i dużymi uszami podczas obróbki może wystąpić znaczne odkształcenie ze względu na znaczny margines. Dzięki wstępnej obróbce nadmiarowych części półfabrykatu i zmniejszeniu marginesu w każdym obszarze możemy nie tylko zminimalizować deformacje powstające podczas późniejszej obróbki, ale także złagodzić część naprężeń wewnętrznych występujących po obróbce wstępnej.
2. Popraw zdolność cięcia narzędzia
Parametry materiałowe i geometryczne narzędzia w istotny sposób wpływają na siłę skrawania i wydzielaną ciepło. Właściwy dobór narzędzi jest niezbędny, aby zminimalizować deformacje powstające podczas obróbki części.
1) Rozsądny dobór parametrów geometrycznych narzędzia.
① Kąt natarcia:Pod warunkiem zachowania wytrzymałości ostrza odpowiednio dobiera się kąt natarcia, aby był większy. Z jednej strony może szlifować ostrą krawędź, z drugiej strony może zmniejszyć odkształcenia skrawania, sprawić, że odprowadzanie wiórów będzie płynne, a co za tym idzie, zmniejszenie siły skrawania i temperatury skrawania. Unikaj używania narzędzi o ujemnym kącie natarcia.
② Kąt oparcia:Wielkość kąta oparcia ma bezpośredni wpływ na zużycie powierzchni czołowej narzędzia tylnego i jakość obrabianej powierzchni. Grubość cięcia jest ważnym warunkiem wyboru kąta oparcia. Podczas frezowania zgrubnego, ze względu na duży posuw, duże obciążenie skrawaniem i duże wytwarzanie ciepła, wymagane są dobre warunki odprowadzania ciepła przez narzędzie. Dlatego należy wybrać mniejszy kąt oparcia. Podczas frezowania dokładnego wymagana jest ostra krawędź, zmniejszenie tarcia pomiędzy powierzchnią narzędzia tylnego a powierzchnią obrobioną oraz zmniejszenie odkształceń sprężystych. Dlatego należy wybrać większy kąt oparcia.
③ Kąt linii śrubowej:Aby frezowanie było płynne i zmniejszało siłę frezowania, należy dobrać możliwie duży kąt pochylenia linii śrubowej.
④ Główny kąt odchylenia:Odpowiednie zmniejszenie głównego kąta odchylenia może poprawić warunki odprowadzania ciepła i obniżyć średnią temperaturę obszaru obróbki.
2) Popraw strukturę narzędzia.
Zmniejsz liczbę zębów frezu i zwiększ przestrzeń na wióry:
Ponieważ materiały aluminiowe wykazują dużą plastyczność i znaczne odkształcenia skrawania podczas obróbki, istotne jest utworzenie większej przestrzeni na wióry. Oznacza to, że promień dna rowka wiórowego powinien być większy, a liczba zębów na frezie powinna zostać zmniejszona.
Dokładne szlifowanie zębów tnących:
Wartość chropowatości krawędzi skrawających zębów frezu powinna być mniejsza niż Ra = 0,4 µm. Przed użyciem nowego noża zaleca się kilkakrotne delikatne przeszlifowanie przedniej i tylnej części zębów frezu drobnym kamieniem olejowym, aby usunąć wszelkie zadziory lub delikatne wzory zębów piły pozostałe po procesie ostrzenia. Pomaga to nie tylko w zmniejszeniu ciepła skrawania, ale także minimalizuje deformację skrawania.
Ściśle kontroluj standardy zużycia narzędzi:
W miarę zużywania się narzędzi wzrasta chropowatość powierzchni przedmiotu obrabianego, wzrasta temperatura skrawania, a przedmiot obrabiany może ulegać większym odkształceniom. Dlatego tak istotny jest wybór materiałów narzędziowych o doskonałej odporności na zużycie i zapewnienie, aby zużycie narzędzia nie przekraczało 0,2 mm. Jeśli zużycie przekracza tę granicę, może to prowadzić do tworzenia się wiórów. Podczas cięcia temperatura przedmiotu obrabianego powinna być ogólnie utrzymywana poniżej 100°C, aby zapobiec odkształceniom.
3. Popraw metodę mocowania przedmiotu obrabianego. W przypadku cienkościennych elementów aluminiowych o słabej sztywności można zastosować następujące metody mocowania w celu zmniejszenia odkształceń:
① W przypadku cienkościennych części tulei użycie trójszczękowego samocentrującego uchwytu lub tulei sprężynowej do promieniowego mocowania może prowadzić do deformacji przedmiotu obrabianego po jego poluzowaniu po obróbce. Aby uniknąć tego problemu, lepiej zastosować metodę mocowania osiowego powierzchni czołowej, która zapewnia większą sztywność. Umieścić wewnętrzny otwór części, utworzyć gwintowany trzpień przelotowy i włożyć go do wewnętrznego otworu. Następnie za pomocą pokrywy zaciśnij powierzchnię czołową i mocno zabezpiecz ją nakrętką. Metoda ta pomaga zapobiegać deformacjom mocowania podczas obróbki koła zewnętrznego, zapewniając zadowalającą dokładność obróbki.
② Podczas obróbki cienkościennych elementów z blachy zaleca się użycie przyssawki próżniowej, aby uzyskać równomiernie rozłożoną siłę docisku. Dodatkowo zastosowanie mniejszej ilości skrawania może pomóc zapobiec deformacji przedmiotu obrabianego.
Inną skuteczną metodą jest wypełnienie wnętrza przedmiotu obrabianego medium w celu zwiększenia jego sztywności obróbki. Na przykład do przedmiotu obrabianego można wlać stopiony mocznik zawierający od 3% do 6% azotanu potasu. Po obróbce przedmiot można zanurzyć w wodzie lub alkoholu w celu rozpuszczenia wypełniacza, a następnie wylać.
4. Rozsądna organizacja procesów
Podczas obróbki z dużymi prędkościami proces frezowania często generuje drgania ze względu na duże naddatki na obróbkę i obróbkę przerywaną. Wibracje te mogą negatywnie wpływać na dokładność obróbki i chropowatość powierzchni. W rezultacieProces cięcia CNC z dużą prędkościązwykle dzieli się na kilka etapów: obróbka zgrubna, półwykańczająca, czyszczenie kątowe i wykańczająca. W przypadku części wymagających dużej precyzji może być konieczne wtórne półwykończenie przed wykończeniem.
Po etapie obróbki zgrubnej zaleca się pozostawienie części do naturalnego ostygnięcia. Pomaga to wyeliminować naprężenia wewnętrzne powstające podczas obróbki zgrubnej i zmniejsza odkształcenia. Naddatek na obróbkę pozostałą po obróbce zgrubnej powinien być większy niż oczekiwane odkształcenie, zwykle od 1 do 2 mm. Na etapie wykańczania ważne jest utrzymanie równomiernego naddatku na obróbkę wykończonej powierzchni, zwykle od 0,2 do 0,5 mm. Ta jednorodność zapewnia, że narzędzie skrawające pozostaje w stabilnym stanie podczas obróbki, co znacznie zmniejsza odkształcenia skrawania, poprawia jakość powierzchni i zapewnia dokładność produktu.
Umiejętności operacyjne w celu zmniejszenia deformacji przetwarzania
Części aluminiowe odkształcają się podczas obróbki. Oprócz powyższych powodów, sposób działania jest również bardzo ważny w rzeczywistej pracy.
1. W przypadku części, które mają duże naddatki na obróbkę, zaleca się obróbkę symetryczną, aby poprawić odprowadzanie ciepła podczas obróbki i zapobiec koncentracji ciepła. Na przykład podczas obróbki blachy o grubości 90 mm do 60 mm, jeśli jedna strona zostanie frezowana bezpośrednio po drugiej, ostateczne wymiary mogą skutkować tolerancją płaskości wynoszącą 5 mm. Jeśli jednak zostanie zastosowana metoda obróbki z symetrycznym posuwem i powtarzalnym posuwem, w której każda strona jest dwukrotnie obrabiana do ostatecznego rozmiaru, płaskość można poprawić do 0,3 mm.
2. Jeżeli na częściach arkusza znajduje się wiele wgłębień, nie zaleca się stosowania metody przetwarzania sekwencyjnego polegającej na adresowaniu jednego wgłębienia na raz. Takie podejście może prowadzić do nierównomiernych sił działających na części, co prowadzi do deformacji. Zamiast tego należy zastosować metodę obróbki warstwowej, w której wszystkie wnęki w warstwie są obrabiane jednocześnie przed przejściem do następnej warstwy. Zapewnia to równomierny rozkład naprężeń na częściach i minimalizuje ryzyko deformacji.
3. Aby zmniejszyć siłę cięcia i ciepło, ważne jest, aby dostosować wielkość cięcia. Spośród trzech składników wielkości skrawania, wielkość podcięcia znacząco wpływa na siłę skrawania. Jeżeli naddatek obróbkowy będzie zbyt duży, a siła skrawania w pojedynczym przejściu będzie zbyt duża, może to doprowadzić do deformacji części, negatywnie wpłynąć na sztywność wrzeciona obrabiarki i zmniejszyć trwałość narzędzia.
Zmniejszenie stopnia nacięcia wstecznego może wydłużyć trwałość narzędzia, ale może również obniżyć wydajność produkcji. Jednak frezowanie z dużą prędkością w obróbce CNC może skutecznie rozwiązać ten problem. Zmniejszając wielkość podcięcia i odpowiednio zwiększając prędkość posuwu i prędkość obrabiarki, można zmniejszyć siłę skrawania bez pogarszania wydajności obróbki.
4. Ważna jest kolejność operacji cięcia. Obróbka zgrubna koncentruje się na maksymalizacji wydajności obróbki i zwiększeniu szybkości usuwania materiału w jednostce czasu. Zwykle w tej fazie stosuje się mielenie wsteczne. Podczas frezowania odwrotnego nadmiar materiału z powierzchni półwyrobu jest usuwany z największą prędkością i w najkrótszym możliwym czasie, skutecznie tworząc podstawowy profil geometryczny dla etapu wykańczania.
Z drugiej strony w wykańczaniu priorytetem jest wysoka precyzja i jakość, dlatego preferowaną techniką jest frezowanie współbieżne. Podczas frezowania współbieżnego grubość skrawania stopniowo maleje od maksimum do zera. Takie podejście znacznie zmniejsza utwardzanie przez zgniot i minimalizuje deformację obrabianych części.
5. Przedmioty o cienkich ściankach często ulegają deformacji w wyniku zaciskania podczas obróbki, co stanowi wyzwanie nawet na etapie wykańczania. Aby zminimalizować to odkształcenie, zaleca się poluzowanie urządzenia zaciskowego przed osiągnięciem ostatecznego rozmiaru podczas wykańczania. Dzięki temu obrabiany przedmiot może powrócić do swojego pierwotnego kształtu, po czym można go delikatnie ponownie zamocować – w stopniu wystarczającym jedynie do utrzymania przedmiotu obrabianego na miejscu – w zależności od wyczucia operatora. Metoda ta pomaga osiągnąć idealne rezultaty obróbki.
Podsumowując, siłę docisku należy przyłożyć jak najbliżej powierzchni nośnej i skierować wzdłuż najmocniejszej sztywnej osi przedmiotu obrabianego. Chociaż zapobieganie poluzowaniu się przedmiotu obrabianego jest niezwykle istotne, w celu zapewnienia optymalnych rezultatów siłę mocowania należy ograniczyć do minimum.
6. Podczas obróbki części z wnękami należy unikać bezpośredniego wnikania frezu w materiał, tak jak miałoby to miejsce w przypadku wiertła. Takie podejście może prowadzić do niewystarczającej przestrzeni na wióry dla freza, powodując problemy, takie jak niepłynne usuwanie wiórów, przegrzanie, rozszerzanie się i potencjalne zapadanie się lub pękanie wiórów elementów.
Zamiast tego najpierw użyj wiertła o tym samym rozmiarze lub większym niż frez, aby utworzyć początkowy otwór frezu. Następnie frez służy do operacji frezowania. Alternatywnie można wykorzystać oprogramowanie CAM do wygenerowania programu cięcia spiralnego dla danego zadania.
Jeśli chcesz dowiedzieć się więcej lub zadać pytanie, uprzejmie prosimy o kontaktinfo@anebon.com
Specjalizacja zespołu Anebon i świadomość usług pomogły firmie zdobyć doskonałą reputację wśród klientów na całym świecie dzięki oferowaniu niedrogich produktówCzęści do obróbki CNC, części do cięcia CNC iTokarka CNCczęści do obróbki. Podstawowym celem Anebon jest pomaganie klientom w osiąganiu ich celów. Firma dołożyła wszelkich starań, aby stworzyć sytuację korzystną dla wszystkich i zaprasza Cię do przyłączenia się do niej.
Czas publikacji: 27 listopada 2024 r