Aluminium is het meest gebruikte non-ferrometaal en het toepassingsgebied ervan blijft zich uitbreiden. Er bestaan meer dan 700.000 soorten aluminiumproducten, die worden gebruikt in diverse industrieën, waaronder de bouw, decoratie, transport en lucht- en ruimtevaart. In deze bespreking gaan we dieper in op de verwerkingstechnologie van aluminiumproducten en hoe vervorming tijdens de verwerking kan worden voorkomen.
De voordelen en kenmerken van aluminium zijn onder andere:
- Lage dichtheidAluminium heeft een dichtheid van ongeveer 2,7 g/cm³, wat ongeveer een derde is van die van ijzer of koper.
- Hoge plasticiteit:Aluminium heeft een uitstekende vervormbaarheid, waardoor het door middel van drukprocessen, zoals extrusie en strekken, in diverse producten gevormd kan worden.
- Corrosiebestendigheid:Aluminium ontwikkelt van nature een beschermende oxidefilm op zijn oppervlak, hetzij onder natuurlijke omstandigheden, hetzij door anodisatie, waardoor het een superieure corrosiebestendigheid biedt in vergelijking met staal.
- Gemakkelijk te versterken:Hoewel puur aluminium een lage sterkte heeft, kan de sterkte ervan aanzienlijk worden verhoogd door anodiseren.
- Vergemakkelijkt oppervlaktebehandeling:Oppervlaktebehandelingen kunnen de eigenschappen van aluminium verbeteren of wijzigen. Het anodiseerproces is een beproefde en veelgebruikte techniek bij de verwerking van aluminiumproducten.
- Goede geleidbaarheid en recyclebaarheid:Aluminium is een uitstekende geleider van elektriciteit en is gemakkelijk te recyclen.
Verwerkingstechnologie voor aluminiumproducten
Stempelen van aluminiumproducten
1. Koudstempelen
Het gebruikte materiaal zijn aluminiumkorrels. Deze korrels worden in één stap gevormd met behulp van een extrusiemachine en een mal. Dit proces is ideaal voor het maken van kolomvormige producten of vormen die moeilijk te realiseren zijn door middel van strekken, zoals elliptische, vierkante en rechthoekige vormen. (Zie figuur 1: de machine; figuur 2: de aluminiumkorrels; en figuur 3: het product)
Het tonnage van de gebruikte machine is gerelateerd aan de dwarsdoorsnede van het product. De afstand tussen de bovenste stempel en de onderste stempel van wolfraamstaal bepaalt de wanddikte van het product. Na het persen geeft de verticale afstand tussen de bovenste stempel en de onderste stempel de bovendikte van het product aan. (Zie figuur 4)
Voordelen: Korte matrijsopeningscyclus, lagere ontwikkelingskosten dan bij strekmatrijzen. Nadelen: Lang productieproces, grote schommelingen in productafmetingen tijdens het proces, hoge arbeidskosten.
2. Rekken
Gebruikt materiaal: aluminiumplaat. Door middel van een continue vormmachine en een mal worden meerdere vervormingen uitgevoerd om aan de vormvereisten te voldoen. Geschikt voor niet-kolomvormige objecten (producten met gebogen aluminium). (Zie afbeelding 5 (machine), afbeelding 6 (mal) en afbeelding 7 (product).
Voordelen:De afmetingen van complexe en meervoudig vervormde producten worden tijdens het productieproces stabiel gecontroleerd en het productoppervlak is gladder.
Nadelen:Hoge matrijskosten, een relatief lange ontwikkeltijd en hoge eisen aan machinekeuze en precisie.
Oppervlaktebehandeling van aluminiumproducten
1. Zandstralen (shotpeening)
Het proces waarbij het metalen oppervlak wordt gereinigd en opgeruwd door de impact van een hogesnelheidsstroom zand.
Deze methode voor het behandelen van aluminiumoppervlakken verbetert de reinheid en ruwheid van het werkstukoppervlak. Hierdoor worden de mechanische eigenschappen van het oppervlak verbeterd, wat leidt tot een betere vermoeiingsweerstand. Deze verbetering verhoogt de hechting tussen het oppervlak en eventuele aangebrachte coatings, waardoor de duurzaamheid van de coating wordt verlengd. Bovendien vergemakkelijkt het de egalisatie en de esthetische uitstraling van de coating. Dit proces wordt veelvuldig toegepast in diverse Apple-producten.
2. Polijsten
De bewerkingsmethode maakt gebruik van mechanische, chemische of elektrochemische technieken om de oppervlakteruwheid van een werkstuk te verminderen, wat resulteert in een glad en glanzend oppervlak. Het polijstproces kan worden onderverdeeld in drie hoofdtypen: mechanisch polijsten, chemisch polijsten en elektrolytisch polijsten. Door mechanisch polijsten te combineren met elektrolytisch polijsten kunnen aluminium onderdelen een spiegelgladde afwerking krijgen, vergelijkbaar met die van roestvrij staal. Dit proces geeft een gevoel van hoogwaardige eenvoud, stijl en een futuristische uitstraling.
3. Draadtrekken
Metaaldraadtrekken is een productieproces waarbij lijnen herhaaldelijk met schuurpapier in aluminiumplaten worden geschraapt. Draadtrekken kan worden onderverdeeld in recht draadtrekken, willekeurig draadtrekken, spiraalvormig draadtrekken en draaddraadtrekken. Het metaaldraadtrekproces maakt elke fijne draadstreep duidelijk zichtbaar, waardoor het matte metaal een subtiele glans krijgt en het product zowel modieus als technologisch is.
4. Highlighten
Bij hoogglans slijpen wordt een precisiegraveermachine gebruikt om het diamantmes op de snel roterende (doorgaans 20.000 tpm) spindel van de precisiegraveermachine te versterken. Hiermee worden onderdelen gesneden en lokale hoogglansgebieden op het productoppervlak gecreëerd. De helderheid van de hoogglans wordt beïnvloed door de snelheid van de frees. Hoe hoger de snelheid, hoe helderder de hoogglans. Omgekeerd geldt dat hoe donkerder de hoogglans, hoe groter de kans is op snijsporen. Hoogglans slijpen is met name gebruikelijk bij mobiele telefoons, zoals de iPhone 5. De laatste jaren worden sommige hoogwaardige metalen tv-frames ook voorzien van een hoogglans afwerking.CNC-frezenDe technologie, en met name het anodiseren en borstelen, geeft de tv een stijlvolle en technologisch geavanceerde uitstraling.
5. Anodiseren
Anodiseren is een elektrochemisch proces waarbij metalen of legeringen worden geoxideerd. Tijdens dit proces vormt aluminium en zijn legeringen een oxidefilm wanneer onder bepaalde omstandigheden een elektrische stroom wordt aangelegd in een specifieke elektrolyt. Anodiseren verhoogt de oppervlaktehardheid en slijtvastheid van aluminium, verlengt de levensduur en verbetert de esthetische aantrekkingskracht. Dit proces is een essentieel onderdeel geworden van de oppervlaktebehandeling van aluminium en is momenteel een van de meest gebruikte en succesvolle methoden.
6. Tweekleurige anode
Een tweekleurige anodisering verwijst naar het proces waarbij een product wordt geanodiseerd om verschillende kleuren op specifieke delen aan te brengen. Hoewel deze tweekleurige anodiseringstechniek zelden wordt toegepast in de televisie-industrie vanwege de complexiteit en hoge kosten, versterkt het contrast tussen de twee kleuren de hoogwaardige en unieke uitstraling van het product.
Er zijn verschillende factoren die bijdragen aan de vervorming van aluminium onderdelen tijdens de bewerking, waaronder materiaaleigenschappen, de vorm van het onderdeel en de productieomstandigheden. De belangrijkste oorzaken van vervorming zijn: interne spanningen in het werkstuk, snijkrachten en warmteontwikkeling tijdens de bewerking, en krachten die worden uitgeoefend tijdens het klemmen. Om deze vervormingen te minimaliseren, kunnen specifieke procesmaatregelen en bedieningsvaardigheden worden toegepast.
Procesmaatregelen om vervorming tijdens het verwerkingsproces te verminderen
1. Verminder de interne spanning van het werkstuk.
Natuurlijke of kunstmatige veroudering, in combinatie met vibratiebehandeling, kan de interne spanning in een werkstuk verminderen. Voorbewerking is hiervoor ook een effectieve methode. Bij een werkstuk met een dikke kop en grote oren kan er tijdens de bewerking aanzienlijke vervorming optreden als gevolg van de ruime marge. Door de overtollige delen van het werkstuk voor te bewerken en de marge in elk gebied te verkleinen, kunnen we niet alleen de vervorming tijdens de daaropvolgende bewerking minimaliseren, maar ook een deel van de interne spanning die na de voorbewerking aanwezig is, verminderen.
2. Verbeter het snijvermogen van het gereedschap
Het materiaal en de geometrische eigenschappen van het gereedschap hebben een aanzienlijke invloed op de snijkracht en de warmteontwikkeling. De juiste gereedschapskeuze is essentieel om vervorming van de werkstukken tijdens het bewerkingsproces te minimaliseren.
1) Een verstandige keuze van de geometrische parameters van het gereedschap.
① Hellingshoek:Om de sterkte van het zaagblad te behouden, wordt een grotere spaanhoek gekozen. Dit zorgt enerzijds voor een scherpe snede en anderzijds vermindert het de vervorming tijdens het slijpen, zorgt het voor een soepele spaanafvoer en verlaagt het daardoor de snijkracht en de snijtemperatuur. Vermijd het gebruik van gereedschap met een negatieve spaanhoek.
② Achterhoek:De grootte van de achterhoek heeft een directe invloed op de slijtage van het gereedschapsvlak en de kwaliteit van het bewerkte oppervlak. De snijdikte is een belangrijke factor bij de keuze van de achterhoek. Bij voorfrezen, vanwege de hoge voeding, de zware snijbelasting en de hoge warmteontwikkeling, zijn goede warmteafvoeromstandigheden van het gereedschap vereist. Daarom moet een kleinere achterhoek worden gekozen. Bij fijnfrezen moet de snijkant scherp zijn, de wrijving tussen het gereedschapsvlak en het bewerkte oppervlak worden verminderd en elastische vervorming worden beperkt. Daarom moet een grotere achterhoek worden gekozen.
③ Helixhoek:Om het frezen soepel te laten verlopen en de freeskracht te verminderen, moet de spiraalhoek zo groot mogelijk worden gekozen.
④ Hoofdafbuigingshoek:Door de hoofdafbuigingshoek op de juiste manier te verkleinen, kunnen de warmteafvoeromstandigheden verbeterd worden en de gemiddelde temperatuur van het bewerkingsgebied verlaagd worden.
2) Verbeter de gereedschapsstructuur.
Verminder het aantal tanden van de frees en vergroot de spaanruimte:
Omdat aluminium een hoge plasticiteit en aanzienlijke vervorming tijdens het bewerken vertoont, is het essentieel om een grotere spaanruimte te creëren. Dit betekent dat de radius van de spaangroefbodem groter moet zijn en het aantal tanden op de frees moet worden verminderd.
Fijnslijpen van snijtanden:
De ruwheidswaarde van de snijkanten van de frees tanden moet lager zijn dan Ra = 0,4 µm. Voordat u een nieuwe frees gebruikt, is het raadzaam om de voor- en achterkant van de frees tanden een aantal keren voorzichtig te slijpen met een fijne oliesteen om eventuele bramen of lichte zaagtandpatronen die na het slijpen zijn achtergebleven te verwijderen. Dit helpt niet alleen om de snijwarmte te verminderen, maar minimaliseert ook de vervorming tijdens het slijpen.
Strikte controle op slijtage van gereedschap:
Naarmate gereedschappen slijten, neemt de oppervlakteruwheid van het werkstuk toe, stijgt de snijtemperatuur en kan het werkstuk meer vervormen. Daarom is het cruciaal om gereedschapsmaterialen te kiezen met een uitstekende slijtvastheid en ervoor te zorgen dat de slijtage van het gereedschap niet meer dan 0,2 mm bedraagt. Als de slijtage deze limiet overschrijdt, kan dit leiden tot spaanvorming. Tijdens het snijden moet de temperatuur van het werkstuk over het algemeen onder de 100 °C worden gehouden om vervorming te voorkomen.
3. Verbeter de klemmethode van het werkstuk. Voor dunwandige aluminium werkstukken met een lage stijfheid kunnen de volgende klemmethoden worden gebruikt om vervorming te verminderen:
① Bij dunwandige busonderdelen kan het gebruik van een zelfcentrerende drieklauwspantang of een veerspantang voor radiale klemming leiden tot vervorming van het werkstuk na het losmaken. Om dit te voorkomen, is het beter om een axiale eindvlakklemmethode te gebruiken, die een grotere stijfheid biedt. Positioneer het binnengat van het onderdeel, maak een schroefdraaddoorvoer en steek deze in het binnengat. Klem vervolgens het eindvlak vast met een afdekplaat en zet deze stevig vast met een moer. Deze methode helpt klemvervorming tijdens het bewerken van de buitenste cirkel te voorkomen en zorgt voor een bevredigende bewerkingsnauwkeurigheid.
② Bij het bewerken van dunwandige plaatmetalen werkstukken is het raadzaam een vacuümzuignap te gebruiken om een gelijkmatig verdeelde klemkracht te verkrijgen. Daarnaast kan het gebruik van een kleinere snijdiepte helpen om vervorming van het werkstuk te voorkomen.
Een andere effectieve methode is om de binnenkant van het werkstuk te vullen met een medium om de verwerkingsstijfheid te verhogen. Zo kan bijvoorbeeld een ureumsmelt met 3% tot 6% kaliumnitraat in het werkstuk worden gegoten. Na de verwerking kan het werkstuk in water of alcohol worden ondergedompeld om het vulmiddel op te lossen en het vervolgens te verwijderen.
4. Redelijke ordening van processen
Tijdens het frezen op hoge snelheid ontstaan er vaak trillingen als gevolg van grote bewerkingsmarges en intermitterend frezen. Deze trillingen kunnen een negatieve invloed hebben op de bewerkingsnauwkeurigheid en de oppervlakteruwheid. Daardoor kan deCNC-hogesnelheidssnijprocesHet productieproces is doorgaans onderverdeeld in verschillende fasen: voorbewerken, semi-afwerken, hoekreiniging en afwerken. Voor onderdelen die een hoge precisie vereisen, kan een tweede semi-afwerking nodig zijn vóór de uiteindelijke afwerking.
Na de voorbewerking is het raadzaam de onderdelen op natuurlijke wijze te laten afkoelen. Dit helpt de interne spanningen die tijdens het voorbewerken zijn ontstaan te verminderen en vervorming te beperken. De bewerkingsmarge die na het voorbewerken overblijft, moet groter zijn dan de verwachte vervorming, doorgaans tussen 1 en 2 mm. Tijdens de nabewerking is het belangrijk een uniforme bewerkingsmarge op het afgewerkte oppervlak aan te houden, meestal tussen 0,2 en 0,5 mm. Deze uniformiteit zorgt ervoor dat het snijgereedschap tijdens de bewerking stabiel blijft, wat de snijvervorming aanzienlijk vermindert, de oppervlaktekwaliteit verbetert en de nauwkeurigheid van het product waarborgt.
Operationele vaardigheden om vervorming tijdens het verwerkingsproces te verminderen.
Aluminium onderdelen vervormen tijdens de bewerking. Naast de bovengenoemde redenen is ook de bedieningsmethode van groot belang in de praktijk.
1. Voor onderdelen met grote bewerkingsmarges wordt symmetrische bewerking aanbevolen om de warmteafvoer tijdens het bewerken te verbeteren en warmteconcentratie te voorkomen. Bijvoorbeeld: bij het bewerken van een 90 mm dikke plaat tot 60 mm, als de ene zijde direct na de andere zijde wordt gefreesd, kan de uiteindelijke vlakheidstolerantie 5 mm bedragen. Als echter een symmetrische bewerkingsmethode met herhaalde voeding wordt gebruikt, waarbij elke zijde tweemaal tot de uiteindelijke afmeting wordt gefreesd, kan de vlakheid worden verbeterd tot 0,3 mm.
2. Bij plaatwerkonderdelen met meerdere holtes is het niet raadzaam om de sequentiële bewerkingsmethode te gebruiken, waarbij één holte tegelijk wordt bewerkt. Deze aanpak kan leiden tot ongelijke krachten op de onderdelen, met vervorming als gevolg. Gebruik in plaats daarvan een gelaagde bewerkingsmethode, waarbij alle holtes in een laag gelijktijdig worden bewerkt voordat naar de volgende laag wordt overgegaan. Dit zorgt voor een gelijkmatige spanningsverdeling op de onderdelen en minimaliseert het risico op vervorming.
3. Om de snijkracht en warmteontwikkeling te verminderen, is het belangrijk om de snijdiepte aan te passen. Van de drie componenten van de snijdiepte heeft de terugsnijding de grootste invloed op de snijkracht. Als de bewerkingsmarge te groot is en de snijkracht tijdens één bewerking te hoog, kan dit leiden tot vervorming van de werkstukken, een negatieve invloed hebben op de stijfheid van de machineas en de levensduur van het gereedschap verkorten.
Hoewel het verminderen van de hoeveelheid terugverspaning de levensduur van het gereedschap kan verlengen, kan het ook de productie-efficiëntie verlagen. Hogesnelheidsfrezen in CNC-bewerking kan dit probleem echter effectief oplossen. Door de hoeveelheid terugverspaning te verminderen en tegelijkertijd de voedingssnelheid en de machinesnelheid te verhogen, kan de snijkracht worden verlaagd zonder dat dit ten koste gaat van de bewerkingsefficiëntie.
4. De volgorde van de bewerkingsstappen is belangrijk. Bij de voorbewerking ligt de focus op het maximaliseren van de bewerkingsefficiëntie en het verhogen van de materiaalafvoersnelheid per tijdseenheid. Voor deze fase wordt doorgaans achterwaarts frezen gebruikt. Bij achterwaarts frezen wordt overtollig materiaal van het oppervlak van het werkstuk verwijderd met de hoogst mogelijke snelheid en in de kortst mogelijke tijd, waardoor effectief een basisgeometrisch profiel voor de nabewerkingsfase wordt gevormd.
Aan de andere kant is bij de afwerking een hoge precisie en kwaliteit van groot belang, waardoor affrezen de voorkeurstechniek is. Bij affrezen neemt de dikte van de snede geleidelijk af van maximaal tot nul. Deze aanpak vermindert de werkverharding aanzienlijk en minimaliseert de vervorming van de te bewerken onderdelen.
5. Dunwandige werkstukken vervormen vaak door het klemmen tijdens de bewerking, een probleem dat ook tijdens de afwerkingsfase aanhoudt. Om deze vervorming te minimaliseren, is het raadzaam de klem los te maken voordat de uiteindelijke afmeting tijdens de afwerking is bereikt. Hierdoor kan het werkstuk terugkeren naar zijn oorspronkelijke vorm, waarna het voorzichtig opnieuw kan worden geklemd – net genoeg om het werkstuk op zijn plaats te houden – op basis van het gevoel van de operator. Deze methode draagt bij aan het bereiken van de ideale bewerkingsresultaten.
Samenvattend moet de klemkracht zo dicht mogelijk bij het ondersteunende oppervlak worden uitgeoefend en gericht zijn langs de sterkste, stijve as van het werkstuk. Hoewel het cruciaal is om te voorkomen dat het werkstuk loskomt, moet de klemkracht tot een minimum beperkt worden om optimale resultaten te garanderen.
6. Bij het bewerken van onderdelen met holtes moet worden voorkomen dat de frees direct in het materiaal doordringt, zoals een boor dat zou doen. Deze aanpak kan leiden tot onvoldoende ruimte voor de frees om de spaan af te voeren, wat problemen kan veroorzaken zoals ongelijkmatige spaanafvoer, oververhitting, uitzetting en mogelijk instorten van de spaan of breuk van de onderdelen.
Gebruik in plaats daarvan eerst een boor die even groot of groter is dan de frees om het eerste freesgat te maken. Daarna wordt de frees gebruikt voor de freesbewerkingen. Als alternatief kunt u CAM-software gebruiken om een spiraalfreesprogramma voor de taak te genereren.
Wilt u meer weten of heeft u vragen? Neem dan gerust contact met ons op.info@anebon.com
De expertise en servicegerichtheid van het Anebon-team hebben het bedrijf geholpen een uitstekende reputatie op te bouwen bij klanten wereldwijd, dankzij het aanbieden van betaalbare producten.CNC-bewerkte onderdelen, CNC-gesneden onderdelen, enCNC-draaibankAnebon is gespecialiseerd in het bewerken van onderdelen. Het primaire doel van Anebon is om klanten te helpen hun doelen te bereiken. Het bedrijf heeft zich enorm ingespannen om een win-winsituatie voor iedereen te creëren en nodigt u van harte uit om u daarbij aan te sluiten.
Geplaatst op: 27 november 2024