Алюминий является наиболее широко используемым цветным металлом, и спектр его применения продолжает расширяться. Существует более 700 000 видов алюминиевой продукции, которая применяется в различных отраслях промышленности, включая строительство, отделку, транспорт и авиакосмическую промышленность. В этой дискуссии мы рассмотрим технологию обработки алюминиевых изделий и способы избежать деформации при обработке.
К преимуществам и характеристикам алюминия относятся:
- Низкая плотность: Алюминий имеет плотность около 2,7 г/см³, что составляет примерно одну треть плотности железа или меди.
- Высокая пластичность:Алюминий обладает превосходной пластичностью, что позволяет формовать из него различные изделия с помощью методов обработки под давлением, таких как экструзия и растяжение.
- Коррозионная стойкость:Алюминий естественным образом образует на своей поверхности защитную оксидную пленку либо в естественных условиях, либо в результате анодирования, обеспечивая превосходную коррозионную стойкость по сравнению со сталью.
- Легко усилить:Хотя чистый алюминий имеет низкий уровень прочности, его прочность можно значительно повысить за счет анодирования.
- Облегчает обработку поверхности:Обработка поверхности может улучшить или изменить свойства алюминия. Процесс анодирования хорошо известен и широко используется при обработке алюминиевых изделий.
- Хорошая проводимость и возможность вторичной переработки:Алюминий является отличным проводником электричества и легко поддается вторичной переработке.
Технология обработки алюминиевых изделий
Штамповка изделий из алюминия
1. Холодная штамповка
В качестве материала используются алюминиевые гранулы. Этим гранулам придают форму за один этап с использованием экструзионной машины и пресс-формы. Этот процесс идеально подходит для создания столбчатых изделий или форм, которые сложно получить путем растягивания, например эллиптических, квадратных и прямоугольных форм. (Как показано на рисунке 1, машина; рисунке 2, алюминиевые гранулы; и рисунке 3, продукт)
Тоннаж используемой машины зависит от площади поперечного сечения продукта. Зазор между верхним пуансоном и нижним штампом из вольфрамовой стали определяет толщину стенки изделия. После завершения прессования вертикальный зазор от верхнего пуансона до нижнего штампа указывает на верхнюю толщину продукта (как показано на рисунке 4).
Преимущества: Короткий цикл открытия формы, более низкая стоимость разработки, чем растяжка формы. Недостатки: Длительный производственный процесс, большие колебания размеров продукции в процессе, высокая стоимость рабочей силы.
2. Растяжка
Используемый материал: алюминиевый лист. Используйте машину непрерывного формования и пресс-форму для выполнения многократных деформаций для удовлетворения требований к форме, подходящей для нестолбчатых тел (изделий с изогнутым алюминием). (Как показано на рисунке 5 — машина, на рисунке 6 — пресс-форма и на рисунке 7 — изделие)
Преимущества:Размеры сложных и многодеформированных изделий стабильно контролируются в процессе производства, а поверхность изделий становится более гладкой.
Недостатки:Высокая стоимость пресс-формы, относительно длительный цикл разработки и высокие требования к выбору и точности станка.
Обработка поверхности алюминиевых изделий
1. Пескоструйная обработка (дробеструйная обработка)
Процесс очистки и придания шероховатости поверхности металла воздействием высокоскоростного потока песка.
Этот метод обработки поверхности алюминия повышает чистоту и шероховатость поверхности заготовки. В результате механические свойства поверхности улучшаются, что приводит к повышению усталостной прочности. Это улучшение увеличивает адгезию между поверхностью и нанесенными покрытиями, продлевая срок службы покрытия. Дополнительно облегчает выравнивание и эстетичный вид покрытия. Этот процесс обычно наблюдается в различных продуктах Apple.
2. Полировка
В методе обработки используются механические, химические или электрохимические методы для уменьшения шероховатости поверхности заготовки, в результате чего поверхность становится гладкой и блестящей. Процесс полировки можно разделить на три основных типа: механическая полировка, химическая полировка и электролитическая полировка. Сочетая механическую полировку с электролитической полировкой, алюминиевые детали могут достичь зеркального блеска, подобного поверхности нержавеющей стали. Этот процесс придает ощущение высочайшей простоты, моды и футуристической привлекательности.
3. Чертеж проволоки
Волочение металлической проволоки — это производственный процесс, при котором линии многократно соскабливаются с алюминиевых пластин наждачной бумагой. Рисование проволоки можно разделить на волочение прямой проволоки, волочение произвольной проволоки, волочение спиральной проволоки и волочение проволоки с резьбой. Процесс волочения металлической проволоки может четко показать каждую тонкую шелковую отметину, так что матовый металл имеет тонкий блеск волос, а продукт сочетает в себе моду и технологию.
4. Высокая световая резка
Для резки бликов используется прецизионный гравировальный станок для закрепления алмазного ножа на высокоскоростном вращающемся (обычно 20 000 об/мин) шпинделе прецизионного гравировального станка для резки деталей и создания локальных светлых участков на поверхности изделия. На яркость бликов резки влияет скорость фрезерования сверла. Чем выше скорость сверления, тем ярче будут блики при резке. И наоборот, чем темнее блики резки, тем больше вероятность того, что они оставят следы от ножа. Глянцевая резка особенно распространена в мобильных телефонах, таких как iPhone 5. В последние годы в металлических рамах некоторых высококачественных телевизоров применяется глянцевая обработка.Фрезерование с ЧПУтехнологии, а процессы анодирования и чистки придают телевизору модную и технологическую остроту.
5. Анодирование
Анодирование — это электрохимический процесс, при котором окисляются металлы или сплавы. В ходе этого процесса алюминий и его сплавы образуют оксидную пленку при подаче электрического тока в определенный электролит при определенных условиях. Анодирование повышает твердость поверхности и износостойкость алюминия, продлевает срок его службы, улучшает эстетическую привлекательность. Этот процесс стал жизненно важным компонентом обработки поверхности алюминия и в настоящее время является одним из наиболее широко используемых и успешных доступных методов.
6. Двухцветный анод.
Двухцветный анод — это процесс анодирования продукта для нанесения разных цветов на определенные области. Хотя этот метод двухцветного анодирования редко используется в телевизионной индустрии из-за его сложности и высокой стоимости, контраст между двумя цветами усиливает высококачественный и уникальный внешний вид продукта.
Существует несколько факторов, которые способствуют деформации обработки алюминиевых деталей, включая свойства материала, форму детали и условия производства. К основным причинам деформации относятся: внутреннее напряжение, присутствующее в заготовке, силы резания и тепло, выделяющиеся во время обработки, а также силы, возникающие во время зажима. Чтобы свести к минимуму эти деформации, можно применить специальные технологические меры и навыки эксплуатации.
Технологические мероприятия по снижению деформации обработки
1. Уменьшите внутреннее напряжение заготовки.
Естественное или искусственное старение, а также вибрационная обработка могут помочь снизить внутреннее напряжение заготовки. Предварительная обработка также является эффективным методом для этой цели. У заготовки с толстой головой и большими ушами в процессе обработки из-за существенного запаса может возникнуть значительная деформация. Предварительно обработав лишние части заготовки и уменьшив припуск в каждой области, мы можем не только минимизировать деформацию, возникающую при последующей обработке, но и уменьшить часть внутренних напряжений, возникающих после предварительной обработки.
2. Улучшите режущую способность инструмента.
Материал и геометрические параметры инструмента существенно влияют на силу резания и нагрев. Правильный выбор инструмента необходим для минимизации деформации деталей при обработке.
1) Разумный подбор геометрических параметров инструмента.
① Передний угол:При условии сохранения прочности лопасти передний угол соответственно выбирают большим. С одной стороны, он может заточить острую кромку, а с другой стороны, уменьшить деформацию резания, сделать удаление стружки более плавным и, таким образом, уменьшить силу резания и температуру резания. Избегайте использования инструментов с отрицательным передним углом.
② Задний угол:Размер заднего угла оказывает прямое влияние на износ задней поверхности инструмента и качество обрабатываемой поверхности. Толщина реза – важное условие выбора заднего угла. Во время чернового фрезерования из-за большой скорости подачи, большой нагрузки резания и высокого тепловыделения условия отвода тепла от инструмента должны быть хорошими. Поэтому угол спинки следует выбирать поменьше. При тонком фрезеровании кромка должна быть острой, трение между задней поверхностью инструмента и обрабатываемой поверхностью должно быть уменьшено, а упругая деформация должна быть уменьшена. Поэтому угол спинки следует выбирать побольше.
③ Угол спирали:Чтобы сделать фрезерование более плавным и уменьшить усилие фрезерования, угол винтовой линии следует выбирать как можно больше.
④ Главный угол отклонения:Соответствующее уменьшение основного угла отклонения может улучшить условия рассеивания тепла и снизить среднюю температуру в зоне обработки.
2) Улучшить структуру инструмента.
Уменьшите количество зубьев фрезы и увеличьте пространство для стружки:
Поскольку алюминиевые материалы обладают высокой пластичностью и значительной деформацией при резании во время обработки, важно создать большее пространство для стружки. Это означает, что радиус дна стружкорезной канавки должен быть больше, а количество зубьев на фрезе должно быть уменьшено.
Тонкое шлифование зубьев фрезы:
Величина шероховатости режущих кромок зубьев фрезы должна быть менее Ra = 0,4 мкм. Перед использованием новой фрезы рекомендуется несколько раз аккуратно отшлифовать переднюю и заднюю часть зубьев фрезы мелким масляным камнем, чтобы устранить любые заусенцы или небольшие пилообразные узоры, оставшиеся после процесса заточки. Это не только помогает снизить нагрев при резке, но и сводит к минимуму деформацию при резке.
Строго контролируйте стандарты износа инструмента:
По мере изнашивания инструментов шероховатость поверхности заготовки увеличивается, температура резания повышается, и заготовка может страдать от повышенной деформации. Поэтому крайне важно выбирать инструментальные материалы с отличной износостойкостью и следить за тем, чтобы износ инструмента не превышал 0,2 мм. Если износ превышает этот предел, это может привести к образованию стружки. Во время резки температура заготовки обычно должна поддерживаться ниже 100°C, чтобы предотвратить деформацию.
3. Улучшите метод зажима заготовки. Для тонкостенных алюминиевых заготовок с плохой жесткостью для уменьшения деформации можно использовать следующие способы зажима:
① Для тонкостенных деталей втулок использование трехкулачкового самоцентрирующегося патрона или пружинной цанги для радиального зажима может привести к деформации заготовки после ее ослабления после обработки. Чтобы избежать этой проблемы, лучше использовать метод осевого зажима торцевой поверхности, обеспечивающий большую жесткость. Расположите внутреннее отверстие детали, создайте сквозную оправку с резьбой и вставьте ее во внутреннее отверстие. Затем с помощью накладки зажмите торцевую поверхность и плотно закрепите ее гайкой. Этот метод позволяет предотвратить деформацию зажима при обработке внешнего круга, обеспечивая удовлетворительную точность обработки.
② При обработке тонкостенных заготовок из листового металла рекомендуется использовать вакуумную присоску для достижения равномерного распределения усилия зажима. Кроме того, использование меньшего объема резания может помочь предотвратить деформацию заготовки.
Еще один эффективный метод — заполнение внутренней части заготовки средой для повышения жесткости ее обработки. Например, в заготовку можно залить расплав карбамида, содержащий от 3 до 6% нитрата калия. После обработки заготовку можно погрузить в воду или спирт для растворения наполнителя, а затем вылить его.
4. Разумная организация процессов
При высокоскоростной резке в процессе фрезерования часто возникает вибрация из-за больших припусков на обработку и прерывистого резания. Эта вибрация может отрицательно повлиять на точность обработки и шероховатость поверхности. В результатеПроцесс высокоскоростной резки с ЧПУОбычно разделяют на несколько этапов: черновую, получистовую, чистовую и чистовую. Для деталей, требующих высокой точности, перед чистовой отделкой может потребоваться вторичная получистовая обработка.
После черновой стадии желательно дать деталям остыть естественным путем. Это помогает устранить внутренние напряжения, возникающие при черновой обработке, и уменьшает деформацию. Припуск на обработку, остающийся после черновой обработки, должен быть больше ожидаемой деформации, обычно от 1 до 2 мм. На этапе чистовой обработки важно поддерживать равномерный припуск на обработанную поверхность, обычно от 0,2 до 0,5 мм. Такая однородность гарантирует, что режущий инструмент остается в стабильном состоянии во время обработки, что значительно снижает деформацию резания, повышает качество поверхности и обеспечивает точность изделия.
Рабочие навыки для уменьшения деформации обработки
Алюминиевые детали деформируются в процессе обработки. Помимо вышеперечисленных причин, в реальной эксплуатации также очень важен метод работы.
1. Для деталей с большими припусками на обработку рекомендуется симметричная обработка для улучшения отвода тепла во время обработки и предотвращения концентрации тепла. Например, при обработке листа толщиной от 90 мм до толщины 60 мм, если одна сторона фрезеруется сразу после другой, окончательные размеры могут привести к допуску плоскостности 5 мм. Однако если используется подход симметричной обработки с повторной подачей, при котором каждая сторона обрабатывается до окончательного размера дважды, плоскостность можно улучшить до 0,3 мм.
2. При наличии на листовых деталях нескольких полостей нецелесообразно применять метод последовательной обработки с адресацией одной полости. Такой подход может привести к неравномерному приложению усилий к деталям, что приведет к деформации. Вместо этого используйте метод послойной обработки, при котором все полости в слое обрабатываются одновременно, прежде чем перейти к следующему слою. Это обеспечивает равномерное распределение напряжений на деталях и минимизирует риск деформации.
3. Чтобы уменьшить силу резания и нагрев, важно отрегулировать интенсивность резки. Среди трёх компонентов объёма резания объём обратного резания существенно влияет на силу резания. Если припуск на обработку чрезмерен, а сила резания за один проход слишком велика, это может привести к деформации деталей, отрицательно повлиять на жесткость шпинделя станка, снизить долговечность инструмента.
Уменьшение количества обратного резания может увеличить срок службы инструмента, но также может снизить эффективность производства. Однако высокоскоростное фрезерование при обработке на станках с ЧПУ может эффективно решить эту проблему. Уменьшив величину обратного резания и, соответственно, увеличив скорость подачи и скорость станка, можно снизить силу резания без ущерба для эффективности обработки.
4. Важна последовательность операций резки. Черновая обработка направлена на максимизацию эффективности обработки и увеличение скорости съема материала в единицу времени. Обычно на этом этапе используется обратное фрезерование. При обратном фрезеровании излишки материала с поверхности заготовки удаляются с максимальной скоростью и в кратчайшие сроки, эффективно формируя базовый геометрический профиль для чистовой стадии.
С другой стороны, при чистовой обработке приоритет отдается высокой точности и качеству, поэтому предпочтительным методом является попутное фрезерование. При попутном фрезеровании толщина реза постепенно уменьшается от максимальной до нуля. Такой подход существенно снижает наклеп и минимизирует деформацию обрабатываемых деталей.
5. Тонкостенные заготовки часто подвергаются деформации из-за зажима во время обработки, и эта проблема сохраняется даже на этапе чистовой обработки. Чтобы минимизировать эту деформацию, при чистовой отделке желательно ослабить зажимное устройство до достижения окончательного размера. Это позволяет заготовке вернуться к своей первоначальной форме, после чего ее можно аккуратно снова зажать — достаточно только для того, чтобы удерживать заготовку на месте — в зависимости от ощущений оператора. Этот метод помогает добиться идеальных результатов обработки.
Таким образом, усилие зажима должно быть приложено как можно ближе к опорной поверхности и направлено вдоль самой сильной жесткой оси заготовки. Хотя крайне важно предотвратить расшатывание заготовки, для обеспечения оптимальных результатов усилие зажима должно быть минимальным.
6. При обработке деталей с полостями не допускайте прямого проникновения фрезы в материал, как это делает сверло. Такой подход может привести к нехватке места для стружки во фрезе, вызывая такие проблемы, как негладкий отвод стружки, перегрев, расширение и потенциальное разрушение стружки или поломка компонентов.
Вместо этого сначала используйте сверло того же размера или больше, чем фреза, чтобы проделать первоначальное отверстие под фрезу. После этого фрезу используют для фрезерных операций. Альтернативно вы можете использовать программное обеспечение CAM для создания программы спиральной резки для этой задачи.
Если вы хотите узнать больше или запрос, пожалуйста, свяжитесь с намиinfo@anebon.com
Специализация и внимательное отношение к обслуживанию команды Anebon помогли компании завоевать отличную репутацию среди клиентов по всему миру, предлагая доступные цены.Детали для обработки с ЧПУ, режущие детали с ЧПУ итокарный станок с ЧПУобработка деталей. Основная цель Anebon — помочь клиентам достичь своих целей. Компания прилагает огромные усилия для создания беспроигрышной ситуации для всех и приглашает вас присоединиться к ней.
Время публикации: 27 ноября 2024 г.