Aluminium är den mest använda icke-järnmetallen och dess användningsområde fortsätter att expandera. Det finns över 700 000 typer av aluminiumprodukter, som vänder sig till olika industrier, inklusive konstruktion, dekoration, transport och flyg. I denna diskussion kommer vi att utforska bearbetningstekniken för aluminiumprodukter och hur man undviker deformation under bearbetningen.
Fördelarna och egenskaperna hos aluminium inkluderar:
- Låg densitet: Aluminium har en densitet på cirka 2,7 g/cm³, vilket är ungefär en tredjedel av järn eller koppar.
- Hög plasticitet:Aluminium har utmärkt duktilitet, vilket gör att det kan formas till olika produkter genom tryckbearbetningsmetoder, såsom extrudering och sträckning.
- Korrosionsbeständighet:Aluminium utvecklar naturligt en skyddande oxidfilm på sin yta, antingen under naturliga förhållanden eller genom anodisering, vilket ger överlägsen korrosionsbeständighet jämfört med stål.
- Lätt att stärka:Även om rent aluminium har en låg hållfasthetsnivå kan dess styrka ökas avsevärt genom anodisering.
- Underlättar ytbehandling:Ytbehandlingar kan förbättra eller modifiera egenskaperna hos aluminium. Anodiseringsprocessen är väletablerad och används i stor utsträckning vid bearbetning av aluminiumprodukter.
- God ledningsförmåga och återvinningsbarhet:Aluminium är en utmärkt ledare av elektricitet och är lätt att återvinna.
Bearbetningsteknik för aluminiumprodukter
Stämpling av aluminiumprodukter
1. Kallstämpling
Materialet som används är aluminiumpellets. Dessa pellets formas i ett enda steg med hjälp av en extruderingsmaskin och en form. Denna process är idealisk för att skapa kolumnära produkter eller former som är utmanande att uppnå genom sträckning, såsom elliptiska, kvadratiska och rektangulära former. (Som visas i figur 1, maskinen; figur 2, aluminiumpellets; och figur 3, produkten)
Tonnaget på maskinen som används är relaterat till produktens tvärsnittsarea. Gapet mellan den övre stansen och den nedre stansen av volframstål bestämmer produktens väggtjocklek. När pressningen är klar indikerar det vertikala gapet från den övre formstansen till den nedre formen produktens övre tjocklek. (Som visas i figur 4)
Fördelar: Kort formöppningscykel, lägre utvecklingskostnad än sträckform. Nackdelar: Lång produktionsprocess, stora fluktuationer av produktstorlek under processen, hög arbetskostnad.
2. Stretching
Material som används: aluminiumplåt. Använd kontinuerlig gjutmaskin och gjutform för att utföra flera deformationer för att möta formkraven, lämplig för icke-kolonnformade kroppar (produkter med böjt aluminium). (Som visas i figur 5, maskin, figur 6, form och figur 7, produkt)
Fördelar:Dimensionerna på komplexa och multideformerade produkter kontrolleras stabilt under produktionsprocessen, och produktytan är slätare.
Nackdelar:Hög formkostnad, relativt lång utvecklingscykel och höga krav på maskinval och precision.
Ytbehandling av aluminiumprodukter
1. Sandblästring (kulblästring)
Processen att rengöra och rugga upp metallytan genom påverkan av höghastighetssandflöde.
Denna metod för ytbehandling av aluminium förbättrar renheten och strävheten hos arbetsstyckets yta. Som ett resultat förbättras ytans mekaniska egenskaper, vilket leder till bättre utmattningsmotstånd. Denna förbättring ökar vidhäftningen mellan ytan och eventuella applicerade beläggningar, vilket förlänger beläggningens hållbarhet. Dessutom underlättar det utjämningen och det estetiska utseendet på beläggningen. Denna process ses ofta i olika Apple-produkter.
2. Polering
Bearbetningsmetoden använder mekaniska, kemiska eller elektrokemiska tekniker för att minska ytjämnheten hos ett arbetsstycke, vilket resulterar i en slät och glänsande yta. Poleringsprocessen kan kategoriseras i tre huvudtyper: mekanisk polering, kemisk polering och elektrolytisk polering. Genom att kombinera mekanisk polering med elektrolytisk polering kan aluminiumdetaljer uppnå en spegelliknande finish som liknar rostfritt stål. Denna process ger en känsla av avancerad enkelhet, mode och ett futuristiskt tilltal.
3. Tråddragning
Metalltrådsdragning är en tillverkningsprocess där linjer upprepade gånger skrapas ut ur aluminiumplåtar med sandpapper. Tråddragning kan delas in i rak tråddragning, slumpmässig tråddragning, spiral tråddragning och trådtrådsdragning. Metalltrådsdragningsprocessen kan tydligt visa varje fint sidenmärke så att den matta metallen får en fin hårglans, och produkten har både mode och teknik.
4. Hög ljus skärning
Highlight-skärning använder en precisionsgraveringsmaskin för att förstärka diamantkniven på den höghastighetsroterande (vanligtvis 20 000 rpm) precisionsgraveringsmaskinspindeln för att skära delar och producera lokala markeringar på produktytan. Ljusstyrkan på skärhöjdpunkterna påverkas av fräsborrhastigheten. Ju snabbare borrhastighet, desto ljusare skärhöjdpunkter. Omvänt, ju mörkare skärhöjdpunkterna är, desto mer sannolikt är det att de producerar knivmärken. Högglansklippning är särskilt vanligt i mobiltelefoner, som iPhone 5. Under de senaste åren har vissa avancerade TV-metallramar antagit högblankCNC fräsningteknik, och anodiserings- och borstningsprocesserna gör TV:n full av mode och teknisk skärpa.
5. Anodisering
Anodisering är en elektrokemisk process som oxiderar metaller eller legeringar. Under denna process utvecklar aluminium och dess legeringar en oxidfilm när en elektrisk ström appliceras i en specifik elektrolyt under vissa förhållanden. Anodisering förbättrar ythårdheten och slitstyrkan hos aluminium, förlänger dess livslängd och förbättrar dess estetiska tilltalande. Denna process har blivit en viktig del av ytbehandling av aluminium och är för närvarande en av de mest använda och framgångsrika metoderna som finns tillgängliga.
6. Tvåfärgad anod
En tvåfärgad anod hänvisar till processen att anodisera en produkt för att applicera olika färger på specifika områden. Även om denna tvåfärgsanodiseringsteknik sällan används i tv-branschen på grund av dess komplexitet och höga kostnad, förstärker kontrasten mellan de två färgerna produktens exklusiva och unika utseende.
Det finns flera faktorer som bidrar till bearbetningsdeformationen av aluminiumdelar, inklusive materialegenskaper, delform och produktionsförhållanden. De främsta orsakerna till deformation inkluderar: inre spänningar som finns i ämnet, skärkrafter och värme som genereras under bearbetning och krafter som utövas under fastspänning. För att minimera dessa deformationer kan specifika processåtgärder och operativa färdigheter implementeras.
Processåtgärder för att minska processdeformation
1. Minska ämnets inre spänning
Naturligt eller artificiellt åldrande, tillsammans med vibrationsbehandling, kan hjälpa till att minska den inre stressen hos ett ämne. Förbehandling är också en effektiv metod för detta ändamål. För ett ämne med ett fett huvud och stora öron kan betydande deformation uppstå under bearbetningen på grund av den betydande marginalen. Genom att förbearbeta de överflödiga delarna av ämnet och minska marginalen i varje område kan vi inte bara minimera deformationen som uppstår under efterföljande bearbetning utan också lindra en del av den inre spänningen som finns efter förbearbetningen.
2. Förbättra verktygets skärförmåga
Verktygets material och geometriska parametrar påverkar avsevärt skärkraft och värme. Korrekt val av verktyg är viktigt för att minimera deformation av delarnas bearbetning.
1) Rimligt urval av verktygsgeometriska parametrar.
① Spånvinkel:Under förutsättning att bladets styrka bibehålls, väljs spånvinkeln på lämpligt sätt för att vara större. Å ena sidan kan den slipa en vass egg, och å andra sidan kan den minska skärdeformationen, göra spånavlägsnandet smidigt och därmed minska skärkraften och skärtemperaturen. Undvik att använda verktyg med negativ spånvinkel.
② Ryggvinkel:Storleken på ryggvinkeln har en direkt inverkan på slitaget på den bakre verktygsytan och kvaliteten på den bearbetade ytan. Skärtjocklek är ett viktigt villkor för val av ryggvinkel. Under grov fräsning, på grund av den stora matningshastigheten, tunga skärbelastningen och hög värmealstring, krävs att verktygets värmeavledningsförhållanden är goda. Därför bör ryggvinkeln väljas att vara mindre. Vid finfräsning krävs att eggen är skarp, friktionen mellan den bakre verktygsytan och den bearbetade ytan måste minskas och den elastiska deformationen måste minskas. Därför bör ryggvinkeln väljas för att vara större.
③ Helixvinkel:För att göra fräsen jämn och minska fräskraften bör spiralvinkeln väljas så stor som möjligt.
④ Huvudavböjningsvinkel:Lämplig minskning av huvudavböjningsvinkeln kan förbättra värmeavledningsförhållandena och minska medeltemperaturen i bearbetningsområdet.
2) Förbättra verktygsstrukturen.
Minska antalet fräständer och öka spånutrymmet:
Eftersom aluminiummaterial uppvisar hög plasticitet och betydande skärdeformation under bearbetning är det viktigt att skapa ett större spånutrymme. Detta innebär att radien på spånspårets botten bör vara större och antalet tänder på fräsen bör minskas.
Finslipning av skärtänder:
Grovhetsvärdet för skäreggarna på skärtänderna bör vara mindre än Ra = 0,4 µm. Innan du använder en ny fräs, är det lämpligt att försiktigt slipa främre och bakre delen av fräsen med en fin oljesten flera gånger för att eliminera eventuella grader eller små sågtandsmönster som finns kvar från skärpningsprocessen. Detta hjälper inte bara till att minska skärvärmen utan minimerar också skärdeformationen.
Strikt kontrollverktygsslitagestandarder:
När verktygen slits ner ökar arbetsstyckets ytråhet, skärtemperaturen stiger och arbetsstycket kan drabbas av ökad deformation. Därför är det avgörande att välja verktygsmaterial med utmärkt slitstyrka och se till att verktygsslitaget inte överstiger 0,2 mm. Om slitaget överskrider denna gräns kan det leda till spånbildning. Under skärning bör arbetsstyckets temperatur i allmänhet hållas under 100°C för att förhindra deformation.
3. Förbättra fastspänningsmetoden för arbetsstycket. För tunnväggiga aluminiumarbetsstycken med dålig styvhet kan följande fastspänningsmetoder användas för att minska deformation:
① För tunnväggiga bussningsdelar kan användning av en trekäfts självcentrerande chuck eller en fjäderhylsa för radiell fastspänning leda till deformering av arbetsstycket när det väl har lossats efter bearbetning. För att undvika detta problem är det bättre att använda en axiell ändyta som ger större styvhet. Placera det inre hålet på delen, skapa en gängad genomgående dorn och sätt in den i det inre hålet. Använd sedan en täckplatta för att klämma fast ändytan och fäst den ordentligt med en mutter. Denna metod hjälper till att förhindra klämdeformation vid bearbetning av den yttre cirkeln, vilket säkerställer tillfredsställande bearbetningsnoggrannhet.
② Vid bearbetning av tunnväggiga plåtarbetsstycken är det lämpligt att använda en vakuumsugkopp för att uppnå en jämnt fördelad spännkraft. Dessutom kan användning av en mindre skärmängd hjälpa till att förhindra deformation av arbetsstycket.
En annan effektiv metod är att fylla det inre av arbetsstycket med ett medium för att förbättra dess bearbetningsstyvhet. Till exempel kan en ureasmälta innehållande 3 % till 6 % kaliumnitrat hällas i arbetsstycket. Efter bearbetning kan arbetsstycket sänkas ned i vatten eller alkohol för att lösa upp fyllmedlet och sedan hälla ut det.
4. Rimligt arrangemang av processer
Under höghastighetsskärning genererar fräsningsprocessen ofta vibrationer på grund av stora bearbetningstillägg och intermittent skärning. Denna vibration kan negativt påverka bearbetningsnoggrannheten och ytjämnheten. Som ett resultat av dettaCNC höghastighetsskärningsprocessär vanligtvis uppdelad i flera steg: grovbearbetning, halvfinbearbetning, vinkelrengöring och finbearbetning. För delar som kräver hög precision kan en sekundär halvfinish vara nödvändig innan efterbehandling.
Efter grovbearbetningen är det lämpligt att låta delarna svalna naturligt. Detta hjälper till att eliminera den inre spänningen som genereras under grovbearbetning och minskar deformation. Bearbetningstillåten kvar efter grovbearbetning bör vara större än den förväntade deformationen, vanligtvis mellan 1 och 2 mm. Under bearbetningsstadiet är det viktigt att upprätthålla en enhetlig bearbetningsmån på den färdiga ytan, vanligtvis mellan 0,2 till 0,5 mm. Denna enhetlighet säkerställer att skärverktyget förblir i ett stabilt tillstånd under bearbetningen, vilket avsevärt minskar skärdeformationen, förbättrar ytkvaliteten och säkerställer produktens noggrannhet.
Operativ kompetens för att minska bearbetningsdeformation
Aluminiumdelar deformeras under bearbetningen. Utöver ovanstående skäl är operationsmetoden också mycket viktig i faktisk drift.
1. För delar som har stora bearbetningsutrymmen rekommenderas symmetrisk bearbetning för att förbättra värmeavledning under bearbetning och för att förhindra värmekoncentration. Till exempel, vid bearbetning av en 90 mm tjock plåt ner till 60 mm, om en sida fräss omedelbart efter den andra sidan, kan de slutliga måtten resultera i en planhetstolerans på 5 mm. Men om en symmetrisk bearbetningsmetod med upprepad matning används, där varje sida bearbetas till sin slutliga storlek två gånger, kan planheten förbättras till 0,3 mm.
2. När det finns flera kaviteter på arkdelarna är det inte tillrådligt att använda den sekventiella bearbetningsmetoden för att adressera en kavitet i taget. Detta tillvägagångssätt kan leda till ojämna krafter på delarna, vilket resulterar i deformation. Använd istället en skiktad bearbetningsmetod där alla kaviteter i ett lager bearbetas samtidigt innan du går vidare till nästa lager. Detta säkerställer en jämn spänningsfördelning på delarna och minimerar risken för deformation.
3. För att minska skärkraften och värmen är det viktigt att justera skärmängden. Bland de tre komponenterna av skärmängd påverkar tillbakaskärningsmängden avsevärt skärkraften. Om bearbetningstillåten är för stor och skärkraften under en enstaka passage är för hög, kan det leda till deformation av delarna, negativt påverka styvheten hos maskinspindeln och minska verktygets hållbarhet.
Även om en minskning av mängden tillbakaskärning kan förbättra verktygets livslängd, kan det också minska produktionseffektiviteten. Men höghastighetsfräsning i CNC-bearbetning kan effektivt lösa detta problem. Genom att minska mängden tillbakaskärning och på motsvarande sätt öka matningshastigheten och verktygsmaskinens hastighet, kan skärkraften sänkas utan att kompromissa med bearbetningseffektiviteten.
4. Sekvensen av skäroperationer är viktig. Grovbearbetning fokuserar på att maximera bearbetningseffektiviteten och att öka materialavlägsningshastigheten per tidsenhet. Typiskt används omvänd fräsning för denna fas. Vid omvänd fräsning avlägsnas överskottsmaterial från ämnets yta med högsta hastighet och på kortast möjliga tid, vilket effektivt bildar en grundläggande geometrisk profil för slutsteget.
Å andra sidan prioriterar efterbehandling hög precision och kvalitet, vilket gör dunfräsning till den föredragna tekniken. Vid nedfräsning minskar skärets tjocklek gradvis från maximalt till noll. Detta tillvägagångssätt reducerar avsevärt arbetshärdning och minimerar deformation av delarna som bearbetas.
5. Tunnväggiga arbetsstycken upplever ofta deformation på grund av fastspänning under bearbetningen, en utmaning som kvarstår även under efterbehandlingsstadiet. För att minimera denna deformation är det tillrådligt att lossa klämanordningen innan den slutliga storleken uppnås under efterbearbetningen. Detta gör att arbetsstycket kan återgå till sin ursprungliga form, varefter det försiktigt kan spännas om – tillräckligt bara för att hålla arbetsstycket på plats – baserat på operatörens känsla. Denna metod hjälper till att uppnå de ideala bearbetningsresultaten.
Sammanfattningsvis bör spännkraften appliceras så nära stödytan som möjligt och riktas längs arbetsstyckets starkaste stela axel. Även om det är avgörande att förhindra att arbetsstycket lossnar, bör spännkraften hållas till ett minimum för att säkerställa optimala resultat.
6. Vid bearbetning av delar med hålrum, undvik att låta fräsen tränga direkt in i materialet som en borr. Detta tillvägagångssätt kan leda till otillräckligt spånutrymme för fräsen, vilket orsakar problem som ojämn spånavskiljning, överhettning, expansion och potentiell spånkollaps eller brott på komponenterna.
Använd istället först en borr som är av samma storlek eller större än fräsen för att skapa det första fräshålet. Därefter används fräsen för fräsoperationer. Alternativt kan du använda CAM-programvara för att skapa ett spiralskärningsprogram för uppgiften.
Om du vill veta mer eller fråga är du välkommen att kontaktainfo@anebon.com
Anebons teams specialitet och servicemedvetenhet har hjälpt företaget att få ett utmärkt rykte bland kunder över hela världen för att erbjuda prisvärdaCNC-bearbetningsdelar, CNC skärande delar ochCNC-svarvbearbetning av delar. Anebons primära mål är att hjälpa kunder att nå sina mål. Företaget har gjort enorma ansträngningar för att skapa en win-win-situation för alla och välkomnar dig att gå med dem.
Posttid: 2024-nov-27