Hliník je nejpoužívanější neželezný kov a jeho škála použití se neustále rozšiřuje. Existuje více než 700 000 druhů hliníkových výrobků, které se používají v různých odvětvích, včetně stavebnictví, dekorací, dopravy a leteckého průmyslu. V této diskusi se budeme zabývat technologií zpracování hliníkových výrobků a tím, jak se vyhnout deformaci během zpracování.
Mezi výhody a vlastnosti hliníku patří:
- Nízká hustotaHliník má hustotu asi 2,7 g/cm³, což je zhruba třetina hustoty železa nebo mědi.
- Vysoká plasticita:Hliník má vynikající tažnost, což umožňuje jeho tváření do různých výrobků pomocí tlakových metod, jako je extruze a protahování.
- Odolnost proti korozi:Hliník přirozeně vytváří na svém povrchu ochranný oxidový film, buď za přirozených podmínek, nebo eloxováním, který nabízí ve srovnání s ocelí vynikající odolnost proti korozi.
- Snadné zpevnění:Přestože má čistý hliník nízkou úroveň pevnosti, jeho pevnost lze výrazně zvýšit eloxováním.
- Usnadňuje povrchovou úpravu:Povrchové úpravy mohou zlepšit nebo upravit vlastnosti hliníku. Proces anodizace je dobře zavedený a široce používaný při zpracování hliníkových výrobků.
- Dobrá vodivost a recyklovatelnost:Hliník je vynikajícím vodičem elektřiny a snadno se recykluje.
Technologie zpracování hliníkových výrobků
Lisování hliníkových výrobků
1. Lisování za studena
Použitým materiálem jsou hliníkové pelety. Tyto pelety se tvarují v jednom kroku pomocí extruzního stroje a formy. Tento proces je ideální pro vytváření sloupcovitých produktů nebo tvarů, kterých je obtížné dosáhnout roztahováním, jako jsou eliptické, čtvercové a obdélníkové tvary. (Jak je znázorněno na obrázku 1, stroj; obrázek 2, hliníkové pelety; a obrázek 3, produkt)
Tonáž použitého stroje souvisí s plochou průřezu výrobku. Mezera mezi horním razníkem a spodním razníkem vyrobeným z wolframové oceli určuje tloušťku stěny výrobku. Po dokončení lisování udává svislá mezera mezi horním razníkem a spodním razníkem horní tloušťku výrobku. (Jak je znázorněno na obrázku 4)
Výhody: Krátký cyklus otevírání formy, nižší náklady na vývoj než u roztahovací formy. Nevýhody: Dlouhý výrobní proces, velké kolísání velikosti výrobku během procesu, vysoké náklady na práci.
2. Protahování
Použitý materiál: hliníkový plech. Pro dosažení požadovaných tvarů se používá kontinuální lisovací stroj a forma k provedení vícenásobných deformací, vhodné pro nesloupcová tělesa (výrobky ze zakřiveného hliníku). (Jak je znázorněno na obrázku 5, stroj, obrázku 6, forma a obrázku 7, výrobek)
Výhody:Rozměry složitých a vícenásobně deformovaných výrobků jsou během výrobního procesu stabilně řízeny a povrch výrobku je hladší.
Nevýhody:Vysoká cena formy, relativně dlouhý vývojový cyklus a vysoké požadavky na výběr stroje a přesnost.
Povrchová úprava hliníkových výrobků
1. Pískování (kuličkování)
Proces čištění a zdrsňování kovového povrchu nárazem vysokorychlostního proudu písku.
Tato metoda povrchové úpravy hliníku zvyšuje čistotu a drsnost povrchu obrobku. Výsledkem je zlepšení mechanických vlastností povrchu, což vede k větší odolnosti proti únavě materiálu. Toto zlepšení zvyšuje přilnavost mezi povrchem a nanesenými povlaky, čímž se prodlužuje trvanlivost povlaku. Navíc usnadňuje vyrovnání a estetický vzhled povlaku. Tento proces se běžně vyskytuje u různých produktů Apple.
2. Leštění
Tato metoda zpracování využívá mechanické, chemické nebo elektrochemické techniky ke snížení drsnosti povrchu obrobku, což vede k hladkému a lesklému povrchu. Proces leštění lze rozdělit do tří hlavních typů: mechanické leštění, chemické leštění a elektrolytické leštění. Kombinací mechanického leštění s elektrolytickým leštěním mohou hliníkové díly dosáhnout zrcadlového povrchu podobného nerezové oceli. Tento proces dodává hliníkovým dílům pocit luxusní jednoduchosti, módnosti a futuristického vzhledu.
3. Tažení drátu
Tažení kovového drátu je výrobní proces, při kterém se z hliníkových plechů opakovaně seškrábávají čáry brusným papírem. Tažení drátu lze rozdělit na přímé tažení drátu, náhodné tažení drátu, spirálové tažení drátu a tažení nití drátu. Proces tažení kovového drátu dokáže jasně zobrazit každou jemnou hedvábnou stopu, takže matný kov má jemný vlasový lesk a výrobek je zároveň módní i technologicky vyspělý.
4. Řezání za vysokého světla
Řezání zvýrazněním využívá přesný gravírovací stroj k vyztužení diamantového nože na vysokorychlostním rotujícím vřetenu přesného gravírovacího stroje (obvykle 20 000 ot./min.), čímž se řežou díly a vytvářejí lokální zvýraznění na povrchu výrobku. Jas zvýraznění řezu je ovlivněn rychlostí vrtání. Čím vyšší je rychlost vrtání, tím jasnější jsou zvýraznění řezu. Naopak, čím tmavší jsou zvýraznění řezu, tím je pravděpodobnější, že vytvoří stopy po noži. Vysoce lesklé řezání je obzvláště běžné u mobilních telefonů, jako je iPhone 5. V posledních letech některé kovové rámečky luxusních televizorů přijaly vysoce lesklý povrch.CNC frézováníTechnologie a procesy eloxování a kartáčování dodávají televizoru módní a technologicky vytříbený vzhled.
5. Eloxování
Anodizace je elektrochemický proces, který oxiduje kovy nebo slitiny. Během tohoto procesu hliník a jeho slitiny vytvářejí oxidový film, když je do specifického elektrolytu za určitých podmínek aplikován elektrický proud. Anodizace zvyšuje tvrdost povrchu a odolnost hliníku proti opotřebení, prodlužuje jeho životnost a zlepšuje jeho estetický vzhled. Tento proces se stal nedílnou součástí povrchové úpravy hliníku a v současnosti je jednou z nejpoužívanějších a nejúspěšnějších dostupných metod.
6. Dvoubarevná anoda
Dvoubarevná anoda označuje proces eloxování produktu, při kterém se na specifické oblasti nanášejí různé barvy. Ačkoli se tato technika dvoubarevné eloxování v televizním průmyslu používá jen zřídka kvůli své složitosti a vysokým nákladům, kontrast mezi těmito dvěma barvami umocňuje luxusní a jedinečný vzhled produktu.
K deformaci hliníkových dílů při obrábění přispívá několik faktorů, včetně vlastností materiálu, tvaru dílu a výrobních podmínek. Mezi hlavní příčiny deformace patří: vnitřní pnutí přítomné v polotovaru, řezné síly a teplo generované během obrábění a síly vyvíjené během upínání. Pro minimalizaci těchto deformací lze zavést specifická procesní opatření a obsluhovat stroje.
Procesní opatření ke snížení deformace při zpracování
1. Snižte vnitřní pnutí polotovaru
Přirozené nebo umělé stárnutí spolu s vibračním zpracováním může pomoci snížit vnitřní pnutí v polotovaru. Účinnou metodou je i předběžné zpracování. U polotovaru s tlustou hlavou a velkými ušima může během zpracování dojít k významné deformaci v důsledku značného okraje. Předběžným zpracováním přebytečných částí polotovaru a zmenšením okraje v každé oblasti můžeme nejen minimalizovat deformaci, ke které dochází během následného zpracování, ale také zmírnit část vnitřního pnutí, které se vyskytuje po předběžném zpracování.
2. Zlepšete řeznou schopnost nástroje
Materiál a geometrické parametry nástroje významně ovlivňují řeznou sílu a teplo. Správný výběr nástroje je nezbytný pro minimalizaci deformace dílů při obrábění.
1) Rozumný výběr geometrických parametrů nástroje.
① Úhel sklonu:Za předpokladu zachování pevnosti čepele je vhodné zvolit větší úhel čela. Na jedné straně to umožňuje brousit ostrou hranu a na druhé straně to snižuje deformaci při řezání, zajišťuje hladký odvod třísek a tím snižuje řeznou sílu a teplotu při řezání. Nepoužívejte nástroje s negativním úhlem čela.
② Úhel opěradla:Velikost úhlu hřbetu má přímý vliv na opotřebení čelní plochy nástroje a kvalitu obrobeného povrchu. Tloušťka řezu je důležitou podmínkou pro výběr úhlu hřbetu. Při hrubovacím frézování je vzhledem k velké rychlosti posuvu, vysokému řeznému zatížení a vysokému vývoji tepla nutné dobré podmínky pro odvod tepla nástrojem. Proto by měl být úhel hřbetu zvolen menší. Při jemném frézování je nutné, aby byla hrana ostrá, aby se snížilo tření mezi čelem nástroje a obrobeným povrchem a aby se snížila elastická deformace. Proto by měl být úhel hřbetu zvolen větší.
③ Úhel stoupání šroubovice:Aby bylo frézování hladké a aby se snížila frézovací síla, měl by být úhel šroubovice zvolen co největší.
④ Hlavní úhel vychýlení:Vhodné zmenšení hlavního úhlu vychýlení může zlepšit podmínky odvodu tepla a snížit průměrnou teplotu zpracovávané oblasti.
2) Vylepšete strukturu nástroje.
Snižte počet zubů frézy a zvětšete prostor pro třísky:
Protože hliníkové materiály vykazují vysokou plasticitu a během obrábění dochází k výrazným řezným deformacím, je nezbytné vytvořit větší prostor pro třísky. To znamená, že poloměr dna drážky pro odvod třísek by měl být větší a počet zubů frézy by měl být menší.
Jemné broušení řezných zubů:
Drsnost břitů zubů frézy by měla být menší než Ra = 0,4 µm. Před použitím nové frézy je vhodné několikrát jemně přebrousit přední a zadní stranu zubů frézy jemným olejovým kamenem, aby se odstranily otřepy nebo drobné pilovité vzory, které zůstaly po ostření. To nejen pomáhá snížit řezné teplo, ale také minimalizuje deformaci při řezání.
Přísně kontrolujte normy opotřebení nástrojů:
S opotřebením nástrojů se zvyšuje drsnost povrchu obrobku, stoupá teplota řezu a obrobek může trpět zvýšenou deformací. Proto je zásadní volit nástroje s vynikající odolností proti opotřebení a zajistit, aby opotřebení nástroje nepřesáhlo 0,2 mm. Pokud opotřebení překročí tuto mez, může to vést k tvorbě třísek. Během řezání by se teplota obrobku měla obecně udržovat pod 100 °C, aby se zabránilo deformaci.
3. Zlepšete způsob upínání obrobku. U tenkostěnných hliníkových obrobků s nízkou tuhostí lze ke snížení deformace použít následující metody upínání:
① U tenkostěnných dílů s pouzdry může použití tříčelisťového samostředicího sklíčidla nebo pružinové kleštiny pro radiální upínání vést k deformaci obrobku po jeho uvolnění po opracování. Aby se tomuto problému předešlo, je lepší použít axiální metodu upínání čelní plochy, která nabízí větší tuhost. Umístěte vnitřní otvor dílu, vytvořte průchozí trn se závitem a vložte jej do vnitřního otvoru. Poté použijte krycí desku k upnutí čelní plochy a pevně ji zajistěte maticí. Tato metoda pomáhá zabránit deformaci při opracování vnější kružnice a zajišťuje uspokojivou přesnost zpracování.
② Při zpracování tenkostěnných plechových obrobků se doporučuje použít vakuovou přísavku pro dosažení rovnoměrně rozložené upínací síly. Použití menšího řezného množství navíc může pomoci zabránit deformaci obrobku.
Další účinnou metodou je vyplnění vnitřku obrobku médiem pro zvýšení jeho tuhosti při zpracování. Například do obrobku lze nalít taveninu močoviny obsahující 3 % až 6 % dusičnanu draselného. Po zpracování lze obrobek ponořit do vody nebo alkoholu, aby se plnivo rozpustilo, a poté ho vylít.
4. Rozumné uspořádání procesů
Během vysokorychlostního obrábění dochází při frézování často k vibracím v důsledku velkých přídavků na obrábění a přerušovaného řezání. Tyto vibrace mohou negativně ovlivnit přesnost obrábění a drsnost povrchu. V důsledku tohoCNC vysokorychlostní řezací processe obvykle dělí do několika fází: hrubování, polodokončování, čištění úhlů a dokončování. U součástí, které vyžadují vysokou přesnost, může být před dokončováním nutné sekundární polodokončování.
Po fázi hrubování je vhodné nechat díly přirozeně vychladnout. To pomáhá eliminovat vnitřní pnutí vznikající při hrubování a snižuje deformaci. Přídavek na obrábění po hrubování by měl být větší než očekávaná deformace, obvykle mezi 1 a 2 mm. Během fáze dokončování je důležité udržovat rovnoměrný přídavek na obrábění na hotovém povrchu, obvykle mezi 0,2 a 0,5 mm. Tato rovnoměrnost zajišťuje, že řezný nástroj zůstane během obrábění ve stabilním stavu, což výrazně snižuje deformaci při řezání, zvyšuje kvalitu povrchu a zajišťuje přesnost výrobku.
Provozní dovednosti pro snížení deformace při zpracování
Hliníkové díly se během zpracování deformují. Kromě výše uvedených důvodů je v reálném provozu velmi důležitý i způsob obsluhy.
1. U dílů s velkými přídavky na obrábění se doporučuje symetrické obrábění, aby se zlepšil odvod tepla během obrábění a zabránilo se jeho koncentraci. Například při obrábění plechu o tloušťce 90 mm až na tloušťku 60 mm, pokud se jedna strana frézuje bezprostředně po druhé straně, může konečný rozměr vést k toleranci rovinnosti 5 mm. Pokud se však použije symetrický přístup obrábění s opakovaným posuvem, kdy se každá strana obrábí na konečnou velikost dvakrát, lze rovinnost zlepšit na 0,3 mm.
2. Pokud se na plechových dílech nachází více dutin, nedoporučuje se používat metodu sekvenčního zpracování, kdy se opracovává vždy jedna dutina. Tento přístup může vést k nerovnoměrnému působení sil na díly, což má za následek deformaci. Místo toho použijte metodu vrstveného zpracování, kdy se všechny dutiny ve vrstvě opracovávají současně, než se přejde k další vrstvě. To zajišťuje rovnoměrné rozložení napětí na díly a minimalizuje riziko deformace.
3. Pro snížení řezné síly a tepla je důležité upravit množství řezu. Ze tří složek množství řezu má množství zpětného řezu významný vliv na řeznou sílu. Pokud je přídavek na obrábění nadměrný a řezná síla během jednoho průchodu je příliš vysoká, může to vést k deformaci součástí, negativně ovlivnit tuhost vřetena obráběcího stroje a snížit životnost nástroje.
I když snížení množství zpětného řezu může prodloužit životnost nástroje, může také snížit efektivitu výroby. Vysokorychlostní frézování v CNC obrábění však může tento problém účinně řešit. Snížením množství zpětného řezu a odpovídajícím zvýšením rychlosti posuvu a rychlosti obráběcího stroje lze snížit řeznou sílu bez kompromisů v efektivitě obrábění.
4. Důležitá je posloupnost řezných operací. Hrubovací obrábění se zaměřuje na maximalizaci efektivity obrábění a zvýšení rychlosti úběru materiálu za jednotku času. Pro tuto fázi se obvykle používá zpětné frézování. Při zpětném frézování se přebytečný materiál z povrchu polotovaru odstraňuje nejvyšší rychlostí a v co nejkratším čase, čímž se efektivně vytvoří základní geometrický profil pro dokončovací fázi.
Na druhou stranu, dokončovací obrábění upřednostňuje vysokou přesnost a kvalitu, takže frézování v záběru je preferovanou technikou. Při frézování v záběru se tloušťka řezu postupně snižuje od maxima k nule. Tento přístup výrazně snižuje zpevnění a minimalizuje deformaci obráběných dílů.
5. Tenkostěnné obrobky se během obrábění často deformují v důsledku upínání, což je problém, který přetrvává i během dokončovací fáze. Aby se tato deformace minimalizovala, je vhodné uvolnit upínací zařízení před dosažením konečné velikosti během dokončování. To umožní obrobku vrátit se do původního tvaru a poté jej lze dle pocitu obsluhy jemně znovu upnout – stačí pouze k udržení obrobku na místě. Tato metoda pomáhá dosáhnout ideálních výsledků obrábění.
Stručně řečeno, upínací síla by měla být aplikována co nejblíže k nosné ploše a směřovat podél nejpevnější osy obrobku. I když je zásadní zabránit uvolnění obrobku, měla by být upínací síla minimalizována, aby byly zajištěny optimální výsledky.
6. Při opracování dílů s dutinami se vyhněte přímému pronikání frézy do materiálu, jako by to dělal vrták. Tento přístup může vést k nedostatečnému prostoru pro frézu, což může způsobit problémy, jako je nerovnoměrné odvádění třísek, přehřátí, rozpínání a potenciální zhroucení třísky nebo zlomení součástí.
Místo toho nejprve použijte vrták stejné nebo větší velikosti než fréza k vytvoření počátečního otvoru pro frézu. Poté se fréza použije pro frézovací operace. Alternativně můžete k vygenerování programu pro spirálové řezání pro daný úkol použít software CAM.
Pokud se chcete dozvědět více nebo se zeptat, neváhejte nás kontaktovatinfo@anebon.com
Specializace a povědomí o službách týmu Anebon pomohly společnosti získat vynikající reputaci mezi zákazníky po celém světě díky nabídce cenově dostupných služeb.CNC obrábění dílů, CNC řezané díly aCNC soustruhobrábění dílů. Hlavním cílem společnosti Anebon je pomáhat zákazníkům dosahovat jejich cílů. Společnost vynakládá obrovské úsilí na vytvoření oboustranně výhodné situace a vítá vás, abyste se k ní připojili.
Čas zveřejnění: 27. listopadu 2024