O alumínio é o metal não ferroso mais utilizado e sua gama de aplicações continua a se expandir. Existem mais de 700.000 tipos de produtos de alumínio, que atendem a diversos setores, incluindo construção, decoração, transporte e aeroespacial. Nesta discussão, exploraremos a tecnologia de processamento de produtos de alumínio e como evitar a deformação durante o processamento.
As vantagens e características do alumínio incluem:
- Baixa Densidade: O alumínio tem uma densidade de cerca de 2,7 g/cm³, que é aproximadamente um terço da densidade do ferro ou cobre.
- Alta Plasticidade:O alumínio possui excelente ductilidade, permitindo que seja transformado em diversos produtos por meio de métodos de processamento sob pressão, como extrusão e alongamento.
- Resistência à corrosão:O alumínio desenvolve naturalmente uma película protetora de óxido em sua superfície, seja em condições naturais ou por anodização, oferecendo resistência à corrosão superior em comparação ao aço.
- Fácil de fortalecer:Embora o alumínio puro tenha um baixo nível de resistência, sua resistência pode ser significativamente aumentada através da anodização.
- Facilita o Tratamento de Superfícies:Os tratamentos de superfície podem melhorar ou modificar as propriedades do alumínio. O processo de anodização está bem estabelecido e amplamente utilizado no processamento de produtos de alumínio.
- Boa condutividade e reciclabilidade:O alumínio é um excelente condutor de eletricidade e é fácil de reciclar.
Tecnologia de processamento de produtos de alumínio
Estamparia de produtos de alumínio
1. Estampagem a frio
O material utilizado são pellets de alumínio. Esses pellets são moldados em uma única etapa usando uma máquina de extrusão e um molde. Este processo é ideal para criar produtos ou formas colunares que são difíceis de alcançar através do alongamento, como formas elípticas, quadradas e retangulares. (Conforme mostrado na Figura 1, a máquina; Figura 2, as pelotas de alumínio; e Figura 3, o produto)
A tonelagem da máquina utilizada está relacionada à área da seção transversal do produto. A lacuna entre o punção superior e a matriz inferior feita de aço de tungstênio determina a espessura da parede do produto. Assim que a prensagem estiver concluída, a folga vertical do punção superior até a matriz inferior indica a espessura superior do produto. (Conforme mostrado na Figura 4)
Vantagens: Ciclo curto de abertura do molde, menor custo de desenvolvimento do que o molde de estiramento. Desvantagens: Longo processo de produção, grande flutuação no tamanho do produto durante o processo, alto custo de mão de obra.
2. Alongamento
Material utilizado: chapa de alumínio. Utilize máquina de molde contínuo e molde para realizar múltiplas deformações para atender aos requisitos de formato, adequado para corpos não colunares (produtos com alumínio curvo). (Conforme mostrado na Figura 5, máquina, Figura 6, molde e Figura 7, produto)
Vantagens:As dimensões de produtos complexos e multideformados são controladas de forma estável durante o processo de produção e a superfície do produto é mais lisa.
Desvantagens:Alto custo do molde, ciclo de desenvolvimento relativamente longo e altos requisitos para seleção e precisão da máquina.
Tratamento de superfície de produtos de alumínio
1. Jateamento de areia (shot peening)
O processo de limpeza e rugosidade da superfície metálica pelo impacto do fluxo de areia em alta velocidade.
Este método de tratamento de superfície de alumínio melhora a limpeza e rugosidade da superfície da peça. Como resultado, as propriedades mecânicas da superfície são melhoradas, levando a uma melhor resistência à fadiga. Esta melhoria aumenta a adesão entre a superfície e quaisquer revestimentos aplicados, prolongando a durabilidade do revestimento. Além disso, facilita o nivelamento e o aspecto estético do revestimento. Este processo é comumente visto em vários produtos Apple.
2. Polimento
O método de processamento emprega técnicas mecânicas, químicas ou eletroquímicas para reduzir a rugosidade da superfície de uma peça, resultando em uma superfície lisa e brilhante. O processo de polimento pode ser categorizado em três tipos principais: polimento mecânico, polimento químico e polimento eletrolítico. Ao combinar o polimento mecânico com o polimento eletrolítico, as peças de alumínio podem obter um acabamento espelhado semelhante ao do aço inoxidável. Este processo transmite uma sensação de simplicidade sofisticada, moda e um apelo futurista.
3. Trefilagem
A trefilagem de metal é um processo de fabricação no qual as linhas são repetidamente raspadas de placas de alumínio com lixa. A trefilagem pode ser dividida em trefilagem reta, trefilagem aleatória, trefilação em espiral e trefilagem de fio. O processo de trefilação de fio de metal pode mostrar claramente cada marca de seda fina, de modo que o metal fosco tenha um brilho fino e o produto tenha moda e tecnologia.
4. Corte leve alto
O corte de destaque usa uma máquina de gravação de precisão para reforçar a faca de diamante no eixo da máquina de gravação de precisão rotativa de alta velocidade (geralmente 20.000 rpm) para cortar peças e produzir áreas de destaque locais na superfície do produto. O brilho dos destaques de corte é afetado pela velocidade da broca de fresamento. Quanto mais rápida for a velocidade da broca, mais brilhantes serão os destaques do corte. Por outro lado, quanto mais escuros forem os destaques do corte, maior será a probabilidade de produzirem marcas de faca. O corte de alto brilho é particularmente comum em telefones celulares, como o iPhone 5. Nos últimos anos, algumas armações de metal de TV de última geração adotaram corte de alto brilhoFresamento CNCtecnologia, e os processos de anodização e escovação tornam a TV cheia de moda e agudeza tecnológica.
5. Anodização
A anodização é um processo eletroquímico que oxida metais ou ligas. Durante este processo, o alumínio e suas ligas desenvolvem uma película de óxido quando uma corrente elétrica é aplicada em um eletrólito específico sob certas condições. A anodização aumenta a dureza superficial e a resistência ao desgaste do alumínio, prolonga sua vida útil e melhora seu apelo estético. Este processo tornou-se um componente vital do tratamento de superfície de alumínio e é atualmente um dos métodos disponíveis mais amplamente utilizados e bem-sucedidos.
6. Ânodo de duas cores
Um ânodo de duas cores refere-se ao processo de anodização de um produto para aplicar cores diferentes em áreas específicas. Embora esta técnica de anodização de duas cores raramente seja empregada na indústria de televisão devido à sua complexidade e alto custo, o contraste entre as duas cores realça a aparência exclusiva e sofisticada do produto.
Existem vários fatores que contribuem para a deformação no processamento de peças de alumínio, incluindo propriedades do material, formato da peça e condições de produção. As principais causas de deformação incluem: tensões internas presentes na peça bruta, forças de corte e calor gerados durante a usinagem e forças exercidas durante a fixação. Para minimizar essas deformações, medidas específicas de processo e habilidades operacionais podem ser implementadas.
Medidas de processo para reduzir a deformação do processamento
1. Reduza a tensão interna da peça bruta
O envelhecimento natural ou artificial, juntamente com o tratamento vibratório, pode ajudar a reduzir o estresse interno de uma peça bruta. O pré-processamento também é um método eficaz para esse fim. Para uma peça bruta com cabeça gorda e orelhas grandes, pode ocorrer deformação significativa durante o processamento devido à margem substancial. Ao pré-processar as partes excedentes da peça bruta e reduzir a margem em cada área, podemos não apenas minimizar a deformação que ocorre durante o processamento subsequente, mas também aliviar algumas das tensões internas presentes após o pré-processamento.
2. Melhore a capacidade de corte da ferramenta
Os parâmetros materiais e geométricos da ferramenta afetam significativamente a força de corte e o calor. A seleção adequada da ferramenta é essencial para minimizar a deformação no processamento das peças.
1) Seleção razoável de parâmetros geométricos da ferramenta.
① Ângulo de inclinação:Sob a condição de manter a resistência da lâmina, o ângulo de inclinação é apropriadamente selecionado para ser maior. Por um lado, pode retificar arestas vivas e, por outro lado, pode reduzir a deformação do corte, tornar a remoção de cavacos suave e, assim, reduzir a força de corte e a temperatura de corte. Evite usar ferramentas com ângulo de inclinação negativo.
② Ângulo posterior:O tamanho do ângulo posterior tem impacto direto no desgaste da face posterior da ferramenta e na qualidade da superfície usinada. A espessura do corte é uma condição importante para selecionar o ângulo traseiro. Durante o fresamento em desbaste, devido à grande taxa de avanço, carga de corte pesada e alta geração de calor, as condições de dissipação de calor da ferramenta devem ser boas. Portanto, o ângulo traseiro deve ser selecionado para ser menor. Durante o fresamento fino, a aresta deve ser afiada, o atrito entre a face posterior da ferramenta e a superfície usinada deve ser reduzido e a deformação elástica deve ser reduzida. Portanto, o ângulo posterior deve ser selecionado para ser maior.
③ Ângulo de hélice:Para tornar o fresamento suave e reduzir a força de fresamento, o ângulo da hélice deve ser selecionado o maior possível.
④ Ângulo de deflexão principal:A redução adequada do ângulo de deflexão principal pode melhorar as condições de dissipação de calor e reduzir a temperatura média da área de processamento.
2) Melhorar a estrutura da ferramenta.
Reduza o número de dentes da fresa e aumente o espaço dos cavacos:
Como os materiais de alumínio apresentam alta plasticidade e deformação de corte significativa durante o processamento, é essencial criar um espaço maior para cavacos. Isso significa que o raio do fundo da ranhura do cavaco deve ser maior e o número de dentes da fresa deve ser reduzido.
Moagem fina dos dentes do cortador:
O valor da rugosidade das arestas de corte dos dentes da fresa deve ser inferior a Ra = 0,4 µm. Antes de usar um novo cortador, é aconselhável lixar suavemente a parte frontal e traseira dos dentes do cortador várias vezes com uma pedra fina de óleo para eliminar quaisquer rebarbas ou pequenos padrões de dente de serra deixados pelo processo de afiação. Isto não só ajuda a reduzir o calor de corte, mas também minimiza a deformação de corte.
Controle rigorosamente os padrões de desgaste da ferramenta:
À medida que as ferramentas se desgastam, a rugosidade da superfície da peça aumenta, a temperatura de corte aumenta e a peça pode sofrer maior deformação. Portanto, é crucial escolher materiais de ferramentas com excelente resistência ao desgaste e garantir que o desgaste da ferramenta não exceda 0,2 mm. Se o desgaste exceder esse limite, poderá levar à formação de cavacos. Durante o corte, a temperatura da peça geralmente deve ser mantida abaixo de 100°C para evitar deformação.
3. Melhore o método de fixação da peça de trabalho. Para peças de alumínio com paredes finas e baixa rigidez, os seguintes métodos de fixação podem ser usados para reduzir a deformação:
① Para peças de buchas de paredes finas, o uso de um mandril autocentrante de três mandíbulas ou uma pinça de mola para fixação radial pode levar à deformação da peça de trabalho, uma vez que ela é afrouxada após o processamento. Para evitar esse problema, é melhor usar um método de fixação da face final axial que ofereça maior rigidez. Posicione o furo interno da peça, crie um mandril roscado e insira-o no furo interno. Em seguida, use uma placa de cobertura para prender a face final e fixe-a firmemente com uma porca. Este método ajuda a evitar deformações de fixação durante o processamento do círculo externo, garantindo uma precisão de processamento satisfatória.
② Ao processar peças de chapa metálica de paredes finas, é aconselhável usar uma ventosa a vácuo para obter uma força de fixação uniformemente distribuída. Além disso, usar uma quantidade de corte menor pode ajudar a evitar a deformação da peça de trabalho.
Outro método eficaz é preencher o interior da peça com um meio para aumentar a rigidez do processamento. Por exemplo, um fundido de ureia contendo 3% a 6% de nitrato de potássio pode ser derramado na peça de trabalho. Após o processamento, a peça pode ser imersa em água ou álcool para dissolver o enchimento e depois despejá-la.
4. Arranjo razoável de processos
Durante o corte em alta velocidade, o processo de fresamento geralmente gera vibração devido às grandes tolerâncias de usinagem e ao corte intermitente. Essa vibração pode impactar negativamente a precisão da usinagem e a rugosidade da superfície. Como resultado, oProcesso de corte CNC de alta velocidadenormalmente é dividido em várias etapas: desbaste, semiacabamento, limpeza de ângulos e acabamento. Para peças que necessitam de alta precisão, pode ser necessário um semiacabamento secundário antes do acabamento.
Após a etapa de desbaste, é aconselhável deixar as peças esfriarem naturalmente. Isto ajuda a eliminar a tensão interna gerada durante o desbaste e reduz a deformação. A tolerância de usinagem deixada após o desbaste deve ser maior que a deformação esperada, geralmente entre 1 a 2 mm. Durante a fase de acabamento, é importante manter uma margem de usinagem uniforme na superfície acabada, normalmente entre 0,2 e 0,5 mm. Essa uniformidade garante que a ferramenta de corte permaneça estável durante o processamento, o que reduz significativamente a deformação do corte, melhora a qualidade da superfície e garante a precisão do produto.
Habilidades operacionais para reduzir a deformação do processamento
As peças de alumínio são deformadas durante o processamento. Além das razões acima, o método de operação também é muito importante na operação real.
1. Para peças com grandes tolerâncias de processamento, recomenda-se o processamento simétrico para melhorar a dissipação de calor durante a usinagem e evitar a concentração de calor. Por exemplo, ao processar uma chapa de 90 mm de espessura até 60 mm, se um lado for fresado imediatamente após o outro lado, as dimensões finais poderão resultar em uma tolerância de planicidade de 5 mm. No entanto, se for utilizada uma abordagem de processamento simétrico de alimentação repetida, onde cada lado é maquinado duas vezes até ao seu tamanho final, a planicidade pode ser melhorada para 0,3 mm.
2. Quando há múltiplas cavidades nas peças de chapa, não é aconselhável usar o método de processamento sequencial para tratar uma cavidade por vez. Esta abordagem pode levar a forças desiguais nas peças, resultando em deformação. Em vez disso, use um método de processamento em camadas onde todas as cavidades de uma camada são processadas simultaneamente antes de passar para a próxima camada. Isto garante uma distribuição uniforme das tensões nas peças e minimiza o risco de deformação.
3. Para reduzir a força de corte e o calor, é importante ajustar a quantidade de corte. Entre os três componentes da quantidade de corte, a quantidade de corte reverso impacta significativamente a força de corte. Se a tolerância de usinagem for excessiva e a força de corte durante um único passe for muito alta, isso pode levar à deformação das peças, afetar negativamente a rigidez do fuso da máquina-ferramenta e reduzir a durabilidade da ferramenta.
Embora diminuir a quantidade de retrocesso possa aumentar a longevidade da ferramenta, também pode diminuir a eficiência da produção. No entanto, o fresamento de alta velocidade na usinagem CNC pode resolver esse problema de maneira eficaz. Ao reduzir a quantidade de retrocesso e aumentar correspondentemente a taxa de avanço e a velocidade da máquina-ferramenta, a força de corte pode ser reduzida sem comprometer a eficiência da usinagem.
4. A sequência das operações de corte é importante. A usinagem de desbaste se concentra em maximizar a eficiência da usinagem e aumentar a taxa de remoção de material por unidade de tempo. Normalmente, o fresamento reverso é utilizado para esta fase. No fresamento reverso, o excesso de material da superfície do blank é removido na maior velocidade e no menor tempo possível, formando efetivamente um perfil geométrico básico para a etapa de acabamento.
Por outro lado, o acabamento prioriza alta precisão e qualidade, tornando o fresamento descendente a técnica preferida. No fresamento descendente, a espessura do corte diminui gradualmente do máximo até zero. Esta abordagem reduz significativamente o endurecimento por trabalho e minimiza a deformação das peças que estão sendo usinadas.
5. Peças de paredes finas frequentemente sofrem deformação devido à fixação durante o processamento, um desafio que persiste mesmo durante a fase de acabamento. Para minimizar esta deformação, é aconselhável afrouxar o dispositivo de fixação antes que o tamanho final seja alcançado durante o acabamento. Isso permite que a peça de trabalho retorne ao seu formato original, após o que ela pode ser fixada novamente com cuidado – o suficiente apenas para manter a peça de trabalho no lugar – com base na sensação do operador. Este método ajuda a alcançar resultados de processamento ideais.
Em resumo, a força de fixação deve ser aplicada o mais próximo possível da superfície de apoio e direcionada ao longo do eixo rígido mais forte da peça. Embora seja crucial evitar que a peça se solte, a força de fixação deve ser mantida no mínimo para garantir resultados ideais.
6. Ao processar peças com cavidades, evite permitir que a fresa penetre diretamente no material como faria uma broca. Essa abordagem pode levar a espaço insuficiente para cavacos para a fresa, causando problemas como remoção irregular de cavacos, superaquecimento, expansão e potencial colapso de cavacos ou quebra dos componentes.
Em vez disso, primeiro, use uma broca do mesmo tamanho ou maior que a fresa para criar o furo inicial da fresa. Depois disso, a fresa é utilizada para operações de fresamento. Alternativamente, você pode utilizar o software CAM para gerar um programa de corte em espiral para a tarefa.
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Horário da postagem: 27 de novembro de 2024