Алуминият е най-широко използваният цветен метал и обхватът му на приложение продължава да се разширява. Съществуват над 700 000 вида алуминиеви продукти, които са предназначени за различни индустрии, включително строителство, декорация, транспорт и аерокосмическа промишленост. В тази дискусия ще разгледаме технологията на обработка на алуминиеви продукти и как да се избегне деформация по време на обработката.
Предимствата и характеристиките на алуминия включват:
- Ниска плътностАлуминият има плътност от около 2,7 g/cm³, което е приблизително една трета от тази на желязото или медта.
- Висока пластичност:Алуминият има отлична пластичност, което позволява да се оформя в различни продукти чрез методи за обработка под налягане, като екструдиране и разтягане.
- Устойчивост на корозия:Алуминият естествено развива защитен оксиден филм на повърхността си, или при естествени условия, или чрез анодиране, предлагайки превъзходна устойчивост на корозия в сравнение със стоманата.
- Лесно за укрепване:Въпреки че чистият алуминий има ниско ниво на якост, неговата якост може да бъде значително увеличена чрез анодиране.
- Улеснява обработката на повърхността:Повърхностните обработки могат да подобрят или променят свойствата на алуминия. Процесът на анодиране е добре установен и широко използван в обработката на алуминиеви продукти.
- Добра проводимост и рециклируемост:Алуминият е отличен проводник на електричество и е лесен за рециклиране.
Технология за обработка на алуминиеви изделия
Щамповане на алуминиеви изделия
1. Студено щамповане
Използваният материал са алуминиеви пелети. Тези пелети се оформят в една стъпка с помощта на екструдираща машина и матрица. Този процес е идеален за създаване на колоновидни продукти или форми, които са трудни за постигане чрез разтягане, като например елиптични, квадратни и правоъгълни форми. (Както е показано на Фигура 1, машината; Фигура 2, алуминиевите пелети; и Фигура 3, продуктът)
Тонажът на използваната машина е свързан с площта на напречното сечение на продукта. Разстоянието между горния поансон и долния поансон, изработени от волфрамова стомана, определя дебелината на стената на продукта. След като пресоването е завършено, вертикалното разстояние от горния поансон до долния поансон показва горната дебелина на продукта. (Както е показано на Фигура 4)
Предимства: Кратък цикъл на отваряне на матрицата, по-ниски разходи за разработка в сравнение с разтягащата се матрица. Недостатъци: Дълъг производствен процес, големи колебания в размера на продукта по време на процеса, високи разходи за труд.
2. Разтягане
Използван материал: алуминиев лист. Използвайте машина за непрекъснато формоване и матрица за извършване на множество деформации, за да отговорите на изискванията за форма, подходяща за неколонови тела (продукти с извит алуминий). (Както е показано на Фигура 5, машина, Фигура 6, матрица и Фигура 7, продукт)
Предимства:Размерите на сложните и многодеформирани продукти се контролират стабилно по време на производствения процес, а повърхността на продукта е по-гладка.
Недостатъци:Висока цена на матрицата, относително дълъг цикъл на разработка и високи изисквания за избор на машина и прецизност.
Повърхностна обработка на алуминиеви изделия
1. Пясъкоструене (дробоструене)
Процесът на почистване и загрубяване на металната повърхност чрез въздействието на високоскоростен поток пясък.
Този метод за обработка на алуминиева повърхност подобрява чистотата и грапавостта на повърхността на детайла. В резултат на това се подобряват механичните свойства на повърхността, което води до по-добра устойчивост на умора. Това подобрение увеличава адхезията между повърхността и нанесените покрития, удължавайки трайността на покритието. Освен това, улеснява изравняването и естетичния му вид. Този процес е често срещан в различни продукти на Apple.
2. Полиране
Методът на обработка използва механични, химични или електрохимични техники за намаляване на грапавостта на повърхността на детайла, което води до гладка и лъскава повърхност. Процесът на полиране може да се категоризира в три основни вида: механично полиране, химическо полиране и електролитно полиране. Чрез комбиниране на механично полиране с електролитно полиране, алуминиевите части могат да постигнат огледален блясък, подобен на този на неръждаемата стомана. Този процес придава усещане за висококачествена простота, мода и футуристичен вид.
3. Изтегляне на тел
Тегленето на метална тел е производствен процес, при който линиите многократно се изстъргват от алуминиеви плочи с шкурка. Тегленето на тел може да се раздели на право теглене, произволно теглене, спирално теглене и теглене на конци. Процесът на теглене на метална тел може ясно да покаже всяка фина копринена следа, така че матовият метал да има фин блясък, а продуктът да е едновременно модерен и технологичен.
4. Рязане с висока степен на светлина
При рязане на акценти се използва прецизна гравираща машина за подсилване на диамантения нож на високоскоростния въртящ се (обикновено 20 000 оборота в минута) шпиндел на прецизна гравираща машина, за да се режат части и да се създадат локални акценти върху повърхността на продукта. Яркостта на акцентите по рязането се влияе от скоростта на фрезоване. Колкото по-висока е скоростта на пробиване, толкова по-ярки са акцентите по рязането. И обратно, колкото по-тъмни са акцентите по рязането, толкова по-вероятно е да оставят следи от нож. Гланцовото рязане е особено често срещано при мобилни телефони, като например iPhone 5. През последните години някои метални рамки за телевизори от висок клас са възприели високогланцово покритие.CNC фрезованетехнологията, а процесите на анодиране и четкане правят телевизора изпълнен с мода и технологична острота.
5. Анодиране
Анодирането е електрохимичен процес, който окислява метали или сплави. По време на този процес, алуминият и неговите сплави развиват оксиден филм, когато се прилага електрически ток в специфичен електролит при определени условия. Анодирането подобрява повърхностната твърдост и износоустойчивостта на алуминия, удължава експлоатационния му живот и подобрява естетическата му привлекателност. Този процес се е превърнал във жизненоважен компонент на обработката на алуминиева повърхност и в момента е един от най-широко използваните и успешни методи.
6. Двуцветен анод
Двуцветният анод се отнася до процеса на анодиране на продукт, чрез който се нанасят различни цветове върху специфични области. Въпреки че тази техника на двуцветно анодиране рядко се използва в телевизионната индустрия поради сложността и високата си цена, контрастът между двата цвята подобрява луксозния и уникален външен вид на продукта.
Няколко фактора допринасят за деформацията при обработка на алуминиеви части, включително свойствата на материала, формата на детайла и производствените условия. Основните причини за деформация включват: вътрешно напрежение в заготовката, сили на рязане и топлина, генерирани по време на обработката, и сили, упражнявани по време на затягане. За да се сведат до минимум тези деформации, могат да се приложат специфични технологични мерки и оперативни умения.
Процесни мерки за намаляване на деформацията при обработка
1. Намалете вътрешното напрежение на заготовката
Естественото или изкуственото стареене, заедно с вибрационната обработка, може да помогне за намаляване на вътрешното напрежение в заготовката. Предварителната обработка също е ефективен метод за тази цел. При заготовка с дебела глава и големи уши може да възникне значителна деформация по време на обработката поради големия запас. Чрез предварителна обработка на излишните части на заготовката и намаляване на запаса във всяка област, можем не само да сведем до минимум деформацията, която възниква по време на последващата обработка, но и да облекчим част от вътрешното напрежение, налично след предварителната обработка.
2. Подобрете режещата способност на инструмента
Материалът и геометричните параметри на инструмента влияят значително върху силата на рязане и топлината. Правилният избор на инструмент е от съществено значение за минимизиране на деформацията при обработка на детайлите.
1) Разумен избор на геометрични параметри на инструмента.
① Ъгъл на наклон:При условие че се поддържа здравината на острието, ъгълът на наклон е подходящо избран да бъде по-голям. От една страна, това може да шлифова остър ръб, а от друга страна, може да намали деформацията при рязане, да направи отстраняването на стружките плавно и по този начин да намали силата на рязане и температурата на рязане. Избягвайте използването на инструменти с отрицателен ъгъл на наклон.
② Ъгъл на гърба:Размерът на ъгъла на заостряне има пряко влияние върху износването на задната повърхност на инструмента и качеството на обработваната повърхност. Дебелината на рязане е важно условие за избор на ъгъл на заостряне. При грубо фрезоване, поради голямата скорост на подаване, голямото натоварване при рязане и високото генериране на топлина, е необходимо да се изберат добри условия за разсейване на топлината от инструмента. Следователно, ъгълът на заостряне трябва да се избере по-малък. При фино фрезоване е необходимо ръбът да е остър, триенето между задната повърхност на инструмента и обработваната повърхност да бъде намалено, а еластичната деформация - намалена. Следователно, ъгълът на заостряне трябва да се избере по-голям.
③ Ъгъл на спиралата:За да се осигури плавно фрезоване и да се намали силата на фрезоване, ъгълът на спиралата трябва да бъде избран възможно най-голям.
④ Ъгъл на основно отклонение:Подходящото намаляване на основния ъгъл на отклонение може да подобри условията за разсейване на топлината и да намали средната температура на обработваната зона.
2) Подобрете структурата на инструмента.
Намалете броя на зъбите на фрезата и увеличете пространството за стружки:
Тъй като алуминиевите материали проявяват висока пластичност и значителна деформация при рязане по време на обработка, е важно да се създаде по-голямо пространство за стружка. Това означава, че радиусът на дъното на канала за стружка трябва да бъде по-голям, а броят на зъбите на фрезата трябва да бъде намален.
Фино шлифоване на режещи зъби:
Стойността на грапавостта на режещите ръбове на зъбите на режещия инструмент трябва да бъде по-малка от Ra = 0,4 µm. Преди да използвате нов режещ инструмент, препоръчително е внимателно да шлайфате предната и задната част на зъбите му с фин маслен камък няколко пъти, за да отстраните евентуални грапавини или леки трионни шарки, останали от процеса на заточване. Това не само помага за намаляване на топлината при рязане, но и минимизира деформацията при рязане.
Стриктно контролирайте стандартите за износване на инструментите:
С износването на инструментите, грапавостта на повърхността на детайла се увеличава, температурата на рязане се повишава и детайлът може да претърпи повишена деформация. Ето защо е изключително важно да се изберат инструменти с отлична износоустойчивост и да се гарантира, че износването на инструмента не надвишава 0,2 мм. Ако износването надвиши тази граница, това може да доведе до образуване на стружки. По време на рязане температурата на детайла обикновено трябва да се поддържа под 100°C, за да се предотврати деформация.
3. Подобрете метода на затягане на детайла. За тънкостенни алуминиеви детайли с ниска твърдост могат да се използват следните методи на затягане за намаляване на деформацията:
① За тънкостенни части с втулки, използването на тричелюстен самоцентриращ патронник или пружинна цанга за радиално затягане може да доведе до деформация на детайла, след като се разхлаби след обработка. За да се избегне този проблем, е по-добре да се използва метод за аксиално затягане на челната повърхност, който предлага по-голяма твърдост. Позиционирайте вътрешния отвор на детайла, създайте резбован проходен дорник и го поставете във вътрешния отвор. След това използвайте покриваща плоча, за да затегнете челната повърхност и я закрепете здраво с гайка. Този метод помага за предотвратяване на деформация при затягане при обработка на външния кръг, осигурявайки задоволителна точност на обработката.
② При обработка на тънкостенни детайли от листов метал е препоръчително да се използва вакуумна вендуза, за да се постигне равномерно разпределена сила на затягане. Освен това, използването на по-малко количество рязане може да помогне за предотвратяване на деформацията на детайла.
Друг ефективен метод е да се запълни вътрешността на детайла със среда, за да се подобри неговата твърдост при обработка. Например, в детайла може да се излее стопилка от урея, съдържаща от 3% до 6% калиев нитрат. След обработката детайлът може да се потопи във вода или алкохол, за да се разтвори пълнителят, и след това да се излее.
4. Разумно организиране на процесите
По време на високоскоростно рязане, процесът на фрезоване често генерира вибрации поради големи припуски за обработка и прекъсващо рязане. Тези вибрации могат да повлияят негативно на точността на обработка и грапавостта на повърхността. В резултат на товаCNC процес на високоскоростно рязанеобикновено се разделя на няколко етапа: груба обработка, полуфинална обработка, почистване под ъгъл и фина обработка. За части, които изискват висока прецизност, може да е необходима вторична полуфинална обработка преди фина обработка.
След етапа на груба обработка е препоръчително частите да се охладят по естествен път. Това помага за елиминиране на вътрешното напрежение, генерирано по време на грубата обработка, и намалява деформацията. Припускът за обработка, останал след грубата обработка, трябва да бъде по-голям от очакваната деформация, обикновено между 1 и 2 мм. По време на етапа на довършителна обработка е важно да се поддържа равномерен припуск за обработка на обработената повърхност, обикновено между 0,2 и 0,5 мм. Тази равномерност гарантира, че режещият инструмент остава в стабилно състояние по време на обработката, което значително намалява деформацията при рязане, подобрява качеството на повърхността и осигурява точността на продукта.
Оперативни умения за намаляване на деформацията при обработката
Алуминиевите части се деформират по време на обработка. В допълнение към горепосочените причини, методът на работа също е много важен в реалната експлоатация.
1. За части с големи допустими отклонения за обработка се препоръчва симетрична обработка, за да се подобри разсейването на топлината по време на обработка и да се предотврати концентрацията на топлина. Например, при обработка на лист с дебелина 90 мм до 60 мм, ако едната страна се фрезова веднага след другата, крайните размери могат да доведат до толеранс на плоскост от 5 мм. Ако обаче се използва симетрична обработка с многократно подаване, при която всяка страна се обработва до крайния си размер два пъти, плоскост може да се подобри до 0,3 мм.
2. Когато има множество кухини върху листови детайли, не е препоръчително да се използва методът на последователна обработка, при който се обработва само една кухина. Този подход може да доведе до неравномерни сили върху частите, което води до деформация. Вместо това, използвайте метод на послойна обработка, при който всички кухини в един слой се обработват едновременно, преди да се премине към следващия слой. Това осигурява равномерно разпределение на напрежението върху частите и минимизира риска от деформация.
3. За да се намалят силата на рязане и топлината, е важно да се регулира количеството на рязане. Сред трите компонента на количеството на рязане, количеството на обратното рязане влияе значително върху силата на рязане. Ако припускът за обработка е прекомерен и силата на рязане по време на един проход е твърде висока, това може да доведе до деформация на частите, да повлияе негативно на твърдостта на шпиндела на машинния инструмент и да намали издръжливостта на инструмента.
Въпреки че намаляването на количеството обратно рязане може да увеличи дълготрайността на инструмента, то може също така да намали ефективността на производството. Високоскоростното фрезоване при CNC обработката обаче може ефективно да реши този проблем. Чрез намаляване на количеството обратно рязане и съответно увеличаване на скоростта на подаване и скоростта на машинния инструмент, силата на рязане може да бъде намалена, без да се прави компромис с ефективността на обработката.
4. Последователността на операциите по рязане е важна. Грубата обработка се фокусира върху максимална ефективност на обработката и увеличаване на скоростта на отстраняване на материал за единица време. Обикновено за тази фаза се използва обратно фрезоване. При обратното фрезоване излишният материал от повърхността на заготовката се отстранява с най-висока скорост и за възможно най-кратко време, като ефективно се формира основен геометричен профил за финалния етап.
От друга страна, довършителната обработка дава приоритет на високата прецизност и качество, което прави фрезоването надолу предпочитаната техника. При фрезоването надолу дебелината на рязане постепенно намалява от максимума до нула. Този подход значително намалява втвърдяването на деформацията и минимизира деформацията на обработваните части.
5. Тънкостенните детайли често се деформират поради затягане по време на обработка, предизвикателство, което продължава дори по време на етапа на довършителна обработка. За да се сведе до минимум тази деформация, е препоръчително да се разхлаби затягащото устройство, преди да се постигне крайният размер по време на довършителна обработка. Това позволява на детайла да се върне в първоначалната си форма, след което може внимателно да се затегне отново – достатъчно само за да се задържи детайлът на място – въз основа на усещането на оператора. Този метод помага за постигане на идеални резултати от обработката.
В обобщение, силата на затягане трябва да се прилага възможно най-близо до опорната повърхност и да се насочва по най-силната твърда ос на детайла. Макар че е изключително важно да се предотврати разхлабването на детайла, силата на затягане трябва да се сведе до минимум, за да се осигурят оптимални резултати.
6. Когато обработвате части с кухини, избягвайте директното проникване на фрезата в материала, както би направило свредло. Този подход може да доведе до недостатъчно пространство за стружката на фрезата, което може да причини проблеми като неравномерно отстраняване на стружката, прегряване, разширяване и потенциално срутване или счупване на компонентите.
Вместо това, първо използвайте свредло със същия размер или по-голямо от фрезата, за да създадете първоначалния отвор за фрезата. След това фрезата се използва за фрезоване. Като алтернатива можете да използвате CAM софтуер, за да генерирате програма за спирално рязане за задачата.
Ако искате да научите повече или да направите запитване, моля не се колебайте да се свържете с насinfo@anebon.com
Специализацията и съзнанието за обслужване на екипа на Anebon помогнаха на компанията да спечели отлична репутация сред клиентите по целия свят, предлагайки достъпни цени.CNC обработка на части, CNC режещи части иCNC стругобработка на части. Основната цел на Anebon е да помогне на клиентите да постигнат целите си. Компанията полага огромни усилия, за да създаде печеливша ситуация за всички и ви кани да се присъедините към тях.
Време на публикуване: 27 ноември 2024 г.