Nhôm là kim loại màu được sử dụng rộng rãi nhất và phạm vi ứng dụng của nó tiếp tục mở rộng. Có hơn 700.000 loại sản phẩm nhôm, phục vụ cho nhiều ngành công nghiệp khác nhau, bao gồm xây dựng, trang trí, vận tải và hàng không vũ trụ. Trong cuộc thảo luận này, chúng ta sẽ khám phá công nghệ xử lý các sản phẩm nhôm và cách tránh biến dạng trong quá trình xử lý.
Những ưu điểm và đặc tính của nhôm bao gồm:
- Mật độ thấp: Nhôm có mật độ khoảng 2,7 g/cm³, gần bằng 1/3 mật độ của sắt hoặc đồng.
- Độ dẻo cao:Nhôm có độ dẻo tuyệt vời, cho phép nó được tạo thành nhiều sản phẩm khác nhau thông qua các phương pháp xử lý áp suất, chẳng hạn như ép đùn và kéo căng.
- Chống ăn mòn:Nhôm phát triển một cách tự nhiên một màng oxit bảo vệ trên bề mặt của nó, trong điều kiện tự nhiên hoặc thông qua quá trình anod hóa, mang lại khả năng chống ăn mòn vượt trội so với thép.
- Dễ dàng tăng cường:Mặc dù nhôm nguyên chất có độ bền thấp nhưng độ bền của nó có thể được tăng lên đáng kể thông qua quá trình anod hóa.
- Tạo điều kiện thuận lợi cho việc xử lý bề mặt:Xử lý bề mặt có thể tăng cường hoặc sửa đổi các tính chất của nhôm. Quá trình anodizing được thiết lập tốt và được sử dụng rộng rãi trong chế biến sản phẩm nhôm.
- Độ dẫn điện tốt và khả năng tái chế:Nhôm là chất dẫn điện tuyệt vời và dễ tái chế.
Công nghệ gia công sản phẩm nhôm
Dập sản phẩm nhôm
1. Dập nguội
Vật liệu được sử dụng là viên nhôm. Những viên này được tạo hình chỉ trong một bước bằng máy ép đùn và khuôn. Quá trình này lý tưởng để tạo ra các sản phẩm hoặc hình dạng cột khó đạt được thông qua việc kéo dài, chẳng hạn như các dạng hình elip, hình vuông và hình chữ nhật. (Như trong Hình 1 là máy; Hình 2 là các viên nhôm và Hình 3 là sản phẩm)
Trọng tải của máy sử dụng có liên quan đến diện tích mặt cắt ngang của sản phẩm. Khoảng cách giữa chày khuôn trên và khuôn dưới làm bằng thép vonfram quyết định độ dày thành của sản phẩm. Sau khi quá trình ép hoàn tất, khoảng cách dọc từ chày khuôn trên đến khuôn dưới cho biết độ dày trên cùng của sản phẩm. (Như trong Hình 4)
Ưu điểm: Chu kỳ mở khuôn ngắn, chi phí phát triển thấp hơn so với khuôn kéo dài. Nhược điểm: Quá trình sản xuất dài, kích thước sản phẩm biến động lớn trong quá trình, chi phí nhân công cao.
2. Kéo dài
Chất liệu sử dụng: tấm nhôm. Sử dụng máy tạo khuôn liên tục và khuôn thực hiện nhiều biến dạng đáp ứng yêu cầu về hình dạng, phù hợp với thân không cột (sản phẩm có nhôm cong). (Như hình 5 là máy, hình 6 là khuôn và hình 7 là sản phẩm)
Thuận lợi:Kích thước của các sản phẩm phức tạp và đa biến dạng được kiểm soát ổn định trong quá trình sản xuất và bề mặt sản phẩm mịn hơn.
Nhược điểm:Chi phí khuôn cao, chu kỳ phát triển tương đối dài và yêu cầu cao về lựa chọn máy và độ chính xác.
Xử lý bề mặt sản phẩm nhôm
1. Phun cát (shot peening)
Quá trình làm sạch và làm nhám bề mặt kim loại dưới tác động của dòng cát tốc độ cao.
Phương pháp xử lý bề mặt nhôm này giúp tăng cường độ sạch và độ nhám của bề mặt phôi. Nhờ đó, tính chất cơ học của bề mặt được cải thiện, dẫn đến khả năng chống mỏi tốt hơn. Cải tiến này làm tăng độ bám dính giữa bề mặt và bất kỳ lớp phủ nào được áp dụng, kéo dài độ bền của lớp phủ. Ngoài ra, nó còn tạo điều kiện cho việc san lấp mặt bằng và vẻ ngoài thẩm mỹ của lớp phủ. Quá trình này thường thấy trong các sản phẩm khác nhau của Apple.
2. Đánh bóng
Phương pháp xử lý sử dụng các kỹ thuật cơ học, hóa học hoặc điện hóa để giảm độ nhám bề mặt của phôi, mang lại bề mặt mịn và sáng bóng. Quá trình đánh bóng có thể được phân thành ba loại chính: đánh bóng cơ học, đánh bóng hóa học và đánh bóng điện phân. Bằng cách kết hợp đánh bóng cơ học với đánh bóng điện phân, các bộ phận bằng nhôm có thể đạt được độ hoàn thiện giống như gương tương tự như thép không gỉ. Quá trình này mang lại cảm giác đơn giản, thời trang cao cấp và sự hấp dẫn của tương lai.
3. Vẽ dây
Vẽ dây kim loại là một quá trình sản xuất trong đó các đường được cạo nhiều lần ra khỏi tấm nhôm bằng giấy nhám. Vẽ dây có thể được chia thành vẽ dây thẳng, vẽ dây ngẫu nhiên, vẽ dây xoắn ốc và vẽ dây ren. Quá trình kéo dây kim loại có thể thể hiện rõ ràng từng dấu lụa mịn để kim loại mờ có độ bóng mịn, sản phẩm vừa có tính thời trang vừa có tính công nghệ.
4. Cắt ánh sáng cao
Cắt nổi bật sử dụng máy khắc chính xác để gia cố dao kim cương trên trục chính của máy khắc chính xác quay tốc độ cao (thường là 20.000 vòng / phút) để cắt các bộ phận và tạo ra các vùng nổi bật cục bộ trên bề mặt sản phẩm. Độ sáng của các điểm nổi bật khi cắt bị ảnh hưởng bởi tốc độ khoan phay. Tốc độ khoan càng nhanh thì các điểm cắt càng sáng. Ngược lại, các điểm nhấn khi cắt càng đậm thì càng có nhiều khả năng tạo ra vết dao. Việc cắt có độ bóng cao đặc biệt phổ biến ở điện thoại di động, chẳng hạn như iPhone 5. Trong những năm gần đây, một số khung kim loại TV cao cấp đã áp dụng kỹ thuật cắt có độ bóng cao.phay CNCcông nghệ, quá trình anodizing và đánh bóng làm cho TV trở nên thời trang và sắc nét về mặt công nghệ.
5. Anodizing
Anodizing là một quá trình điện hóa oxy hóa kim loại hoặc hợp kim. Trong quá trình này, nhôm và hợp kim của nó tạo ra một màng oxit khi dòng điện chạy vào chất điện phân cụ thể trong những điều kiện nhất định. Anodizing tăng cường độ cứng bề mặt và khả năng chống mài mòn của nhôm, kéo dài tuổi thọ và cải thiện tính thẩm mỹ của nó. Quá trình này đã trở thành một thành phần quan trọng của xử lý bề mặt nhôm và hiện là một trong những phương pháp thành công và được sử dụng rộng rãi nhất.
6. Cực dương hai màu
Cực dương hai màu đề cập đến quá trình anod hóa sản phẩm để áp dụng các màu khác nhau cho các khu vực cụ thể. Mặc dù kỹ thuật anodizing hai màu này hiếm khi được sử dụng trong ngành truyền hình do tính phức tạp và giá thành cao nhưng độ tương phản giữa hai màu càng làm tăng vẻ ngoài cao cấp và độc đáo của sản phẩm.
Có một số yếu tố góp phần vào quá trình biến dạng của các bộ phận bằng nhôm, bao gồm tính chất vật liệu, hình dạng bộ phận và điều kiện sản xuất. Các nguyên nhân chính gây ra biến dạng bao gồm: ứng suất bên trong có trong phôi, lực cắt và nhiệt sinh ra trong quá trình gia công và lực tác dụng trong quá trình kẹp. Để giảm thiểu những biến dạng này, có thể thực hiện các biện pháp xử lý cụ thể và kỹ năng vận hành.
Các biện pháp xử lý để giảm biến dạng xử lý
1. Giảm ứng suất bên trong của phôi
Lão hóa tự nhiên hoặc nhân tạo, cùng với việc xử lý rung, có thể giúp giảm ứng suất bên trong của phôi. Tiền xử lý cũng là một phương pháp hiệu quả cho mục đích này. Đối với phôi có đầu mập và tai lớn, biến dạng đáng kể có thể xảy ra trong quá trình xử lý do có biên độ đáng kể. Bằng cách xử lý trước các phần thừa của phôi và giảm lề ở từng khu vực, chúng ta không chỉ có thể giảm thiểu biến dạng xảy ra trong quá trình xử lý tiếp theo mà còn giảm bớt một số ứng suất bên trong xuất hiện sau quá trình tiền xử lý.
2. Cải thiện khả năng cắt của dụng cụ
Các thông số hình học và vật liệu của dụng cụ ảnh hưởng đáng kể đến lực cắt và nhiệt. Lựa chọn công cụ thích hợp là điều cần thiết để giảm thiểu biến dạng xử lý của các bộ phận.
1) Lựa chọn hợp lý các thông số hình học của dụng cụ.
① Góc nghiêng:Trong điều kiện duy trì độ bền của lưỡi dao, góc cào được chọn thích hợp để lớn hơn. Một mặt, nó có thể mài các cạnh sắc, mặt khác, nó có thể làm giảm biến dạng cắt, giúp loại bỏ phoi mịn hơn, do đó làm giảm lực cắt và nhiệt độ cắt. Tránh sử dụng các công cụ có góc cào âm.
② Góc quay lại:Kích thước của góc sau có ảnh hưởng trực tiếp đến độ mòn của mặt sau của dụng cụ và chất lượng của bề mặt gia công. Độ dày cắt là điều kiện quan trọng để chọn góc sau. Trong quá trình phay thô, do tốc độ tiến dao lớn, tải trọng cắt lớn và sinh nhiệt cao nên điều kiện tản nhiệt của dụng cụ phải tốt. Vì vậy, góc quay sau nên được chọn nhỏ hơn. Trong quá trình phay tinh, cạnh phải sắc nét, ma sát giữa mặt sau dụng cụ và bề mặt gia công phải giảm, đồng thời giảm biến dạng đàn hồi. Vì vậy, góc quay sau nên được chọn lớn hơn.
③ Góc xoắn:Để xay mịn và giảm lực phay, nên chọn góc xoắn càng lớn càng tốt.
④ Góc lệch chính:Việc giảm góc lệch chính một cách thích hợp có thể cải thiện điều kiện tản nhiệt và giảm nhiệt độ trung bình của khu vực xử lý.
2) Cải thiện cấu trúc công cụ.
Giảm số lượng răng dao phay và tăng không gian phoi:
Vì vật liệu nhôm có độ dẻo cao và biến dạng cắt đáng kể trong quá trình xử lý nên việc tạo ra không gian phoi lớn hơn là điều cần thiết. Điều này có nghĩa là bán kính của đáy rãnh phoi phải lớn hơn và số lượng răng trên dao phay sẽ giảm đi.
Nghiền mịn răng cắt:
Giá trị độ nhám của các cạnh cắt của răng dao cắt phải nhỏ hơn Ra = 0,4 µm. Trước khi sử dụng máy cắt mới, nên mài nhẹ mặt trước và mặt sau của răng cắt bằng đá dầu mịn nhiều lần để loại bỏ các gờ hoặc các vết răng cưa nhỏ còn sót lại trong quá trình mài. Điều này không chỉ giúp giảm nhiệt cắt mà còn giảm thiểu biến dạng cắt.
Kiểm soát chặt chẽ các tiêu chuẩn mài mòn công cụ:
Khi dụng cụ bị mòn, độ nhám bề mặt của phôi tăng lên, nhiệt độ cắt tăng lên và phôi có thể bị biến dạng tăng lên. Do đó, điều quan trọng là phải chọn vật liệu dụng cụ có khả năng chống mài mòn tuyệt vời và đảm bảo độ mòn của dụng cụ không vượt quá 0,2 mm. Nếu độ mòn vượt quá giới hạn này, nó có thể dẫn đến hình thành phoi. Trong quá trình cắt, nhiệt độ của phôi thường được giữ dưới 100°C để tránh biến dạng.
3. Cải thiện phương pháp kẹp phôi. Đối với phôi nhôm có thành mỏng, độ cứng kém, có thể sử dụng các phương pháp kẹp sau để giảm biến dạng:
① Đối với các bộ phận ống lót có thành mỏng, việc sử dụng mâm cặp tự định tâm ba hàm hoặc ống kẹp lò xo để kẹp xuyên tâm có thể dẫn đến biến dạng phôi khi nó bị lỏng ra sau khi gia công. Để tránh vấn đề này, tốt hơn nên sử dụng phương pháp kẹp mặt đầu trục có độ cứng cao hơn. Định vị lỗ bên trong của bộ phận, tạo một trục gá có ren và lắp nó vào lỗ bên trong. Sau đó, dùng tấm che để kẹp mặt cuối và cố định chặt bằng đai ốc. Phương pháp này giúp ngăn ngừa biến dạng kẹp khi gia công vòng tròn bên ngoài, đảm bảo độ chính xác gia công đạt yêu cầu.
② Khi gia công phôi kim loại tấm có thành mỏng, nên sử dụng cốc hút chân không để đạt được lực kẹp phân bố đồng đều. Ngoài ra, sử dụng lượng cắt nhỏ hơn có thể giúp ngăn ngừa sự biến dạng của phôi.
Một phương pháp hiệu quả khác là lấp đầy bên trong phôi bằng một chất trung gian để tăng cường độ cứng xử lý của nó. Ví dụ, có thể đổ urê tan chảy chứa 3% đến 6% kali nitrat vào phôi. Sau khi gia công, phôi có thể được ngâm trong nước hoặc cồn để hòa tan chất độn rồi đổ ra ngoài.
4. Sắp xếp hợp lý các quy trình
Trong quá trình cắt tốc độ cao, quá trình phay thường tạo ra rung động do dung sai gia công lớn và cắt không liên tục. Sự rung động này có thể tác động tiêu cực đến độ chính xác gia công và độ nhám bề mặt. Kết quả là,Quá trình cắt CNC tốc độ caothường được chia thành nhiều giai đoạn: gia công thô, bán hoàn thiện, làm sạch góc và hoàn thiện. Đối với các bộ phận yêu cầu độ chính xác cao, có thể cần phải gia công bán tinh thứ cấp trước khi hoàn thiện.
Sau công đoạn gia công thô, nên để các chi tiết nguội tự nhiên. Điều này giúp loại bỏ ứng suất bên trong được tạo ra trong quá trình gia công thô và giảm biến dạng. Dung sai gia công còn lại sau khi gia công thô phải lớn hơn biến dạng dự kiến, thường từ 1 đến 2 mm. Trong giai đoạn hoàn thiện, điều quan trọng là duy trì dung sai gia công đồng đều trên bề mặt hoàn thiện, thường là từ 0,2 đến 0,5 mm. Tính đồng nhất này đảm bảo rằng dụng cụ cắt vẫn ở trạng thái ổn định trong quá trình xử lý, giúp giảm đáng kể biến dạng cắt, nâng cao chất lượng bề mặt và đảm bảo độ chính xác của sản phẩm.
Kỹ năng vận hành để giảm biến dạng xử lý
Các bộ phận nhôm bị biến dạng trong quá trình gia công. Ngoài những lý do trên, phương pháp vận hành cũng rất quan trọng trong vận hành thực tế.
1. Đối với các bộ phận có giới hạn xử lý lớn, nên xử lý đối xứng để cải thiện khả năng tản nhiệt trong quá trình gia công và ngăn ngừa sự tập trung nhiệt. Ví dụ: khi xử lý tấm dày 90 mm xuống còn 60 mm, nếu một mặt được phay ngay sau mặt kia thì kích thước cuối cùng có thể dẫn đến dung sai độ phẳng là 5 mm. Tuy nhiên, nếu sử dụng phương pháp xử lý đối xứng cấp liệu lặp đi lặp lại, trong đó mỗi mặt được gia công đến kích thước cuối cùng hai lần, thì độ phẳng có thể được cải thiện lên 0,3mm.
2. Khi có nhiều khoang trên các bộ phận của tấm, không nên sử dụng phương pháp xử lý tuần tự để giải quyết từng khoang một. Cách tiếp cận này có thể dẫn đến lực không đồng đều trên các bộ phận, dẫn đến biến dạng. Thay vào đó, hãy sử dụng phương pháp xử lý theo lớp trong đó tất cả các khoang trong một lớp được xử lý đồng thời trước khi chuyển sang lớp tiếp theo. Điều này đảm bảo sự phân bố ứng suất đều trên các bộ phận và giảm thiểu nguy cơ biến dạng.
3. Để giảm lực cắt và nhiệt, điều quan trọng là phải điều chỉnh lượng cắt. Trong ba thành phần của lượng cắt, lượng cắt ngược ảnh hưởng đáng kể đến lực cắt. Nếu dung sai gia công quá cao và lực cắt trong một lần chạy quá cao, điều này có thể dẫn đến biến dạng các bộ phận, ảnh hưởng tiêu cực đến độ cứng của trục chính máy công cụ và giảm độ bền của dụng cụ.
Mặc dù việc giảm lượng cắt ngược có thể nâng cao tuổi thọ của dụng cụ nhưng nó cũng có thể làm giảm hiệu quả sản xuất. Tuy nhiên, phay tốc độ cao trong gia công CNC có thể giải quyết vấn đề này một cách hiệu quả. Bằng cách giảm lượng cắt ngược và tăng tương ứng tốc độ tiến dao và tốc độ máy công cụ, lực cắt có thể được giảm xuống mà không ảnh hưởng đến hiệu quả gia công.
4. Trình tự các thao tác cắt rất quan trọng. Gia công thô tập trung vào việc tối đa hóa hiệu quả gia công và tăng tốc độ loại bỏ vật liệu trên một đơn vị thời gian. Thông thường, phay ngược được sử dụng cho giai đoạn này. Trong phay ngược, vật liệu dư thừa trên bề mặt phôi được loại bỏ ở tốc độ cao nhất và trong thời gian ngắn nhất có thể, tạo thành biên dạng hình học cơ bản một cách hiệu quả cho giai đoạn hoàn thiện.
Mặt khác, quá trình hoàn thiện ưu tiên độ chính xác và chất lượng cao, khiến kỹ thuật phay xuống trở thành kỹ thuật được ưa chuộng. Khi phay xuống, độ dày của vết cắt giảm dần từ mức tối đa về 0. Cách tiếp cận này làm giảm đáng kể độ cứng của phôi và giảm thiểu biến dạng của các bộ phận được gia công.
5. Các phôi có thành mỏng thường bị biến dạng do bị kẹp trong quá trình gia công, một thách thức vẫn tồn tại ngay cả trong giai đoạn hoàn thiện. Để giảm thiểu biến dạng này, nên nới lỏng thiết bị kẹp trước khi đạt được kích thước cuối cùng trong quá trình hoàn thiện. Điều này cho phép phôi trở lại hình dạng ban đầu, sau đó nó có thể được kẹp lại một cách nhẹ nhàng—chỉ đủ để giữ phôi ở đúng vị trí—dựa trên cảm nhận của người vận hành. Phương pháp này giúp đạt được kết quả xử lý lý tưởng.
Tóm lại, lực kẹp phải được tác dụng càng gần bề mặt đỡ càng tốt và hướng dọc theo trục cứng nhất của phôi. Mặc dù điều quan trọng là ngăn phôi gia công bị lỏng nhưng lực kẹp phải được giữ ở mức tối thiểu để đảm bảo kết quả tối ưu.
6. Khi gia công các bộ phận có lỗ sâu, tránh để dao phay xuyên trực tiếp vào vật liệu như mũi khoan. Cách tiếp cận này có thể dẫn đến không đủ không gian phoi cho dao phay, gây ra các vấn đề như loại bỏ phoi không trơn tru, quá nhiệt, giãn nở và có khả năng làm hỏng phoi hoặc vỡ các bộ phận.
Thay vào đó, trước tiên hãy sử dụng mũi khoan có cùng kích thước hoặc lớn hơn dao phay để tạo lỗ cắt ban đầu. Sau đó, dao phay được sử dụng cho các nguyên công phay. Ngoài ra, bạn có thể sử dụng phần mềm CAM để tạo chương trình cắt xoắn ốc cho tác vụ.
Nếu bạn muốn biết thêm hoặc yêu cầu, xin vui lòng liên hệinfo@anebon.com
Ý thức chuyên môn và dịch vụ của đội ngũ Anebon đã giúp công ty có được danh tiếng xuất sắc đối với khách hàng trên toàn thế giới về việc cung cấp các sản phẩm có giá cả phải chăngBộ phận gia công CNC, các bộ phận cắt CNC, vàmáy tiện CNCbộ phận gia công. Mục tiêu chính của Anebon là giúp khách hàng đạt được mục tiêu của mình. Công ty đã và đang nỗ lực rất nhiều để tạo ra một tình huống đôi bên cùng có lợi và chào đón bạn tham gia cùng họ.
Thời gian đăng: 27-11-2024