Aluminium er det mest brukte ikke-jernholdige metallet, og bruksområdet fortsetter å utvides. Det finnes over 700 000 typer aluminiumsprodukter, som dekker ulike bransjer, inkludert bygg og anlegg, dekorasjon, transport og luftfart. I denne diskusjonen vil vi utforske prosesseringsteknologien til aluminiumsprodukter og hvordan man kan unngå deformasjon under bearbeiding.
Fordelene og egenskapene til aluminium inkluderer:
- Lav tetthetAluminium har en tetthet på omtrent 2,7 g/cm³, som er omtrent en tredjedel av jern eller kobber.
Høy plastisitet:Aluminium har utmerket duktilitet, noe som gjør at det kan formes til ulike produkter gjennom trykkbearbeidingsmetoder, som ekstrudering og strekking.
- Korrosjonsbestandighet:Aluminium utvikler naturlig en beskyttende oksidfilm på overflaten, enten under naturlige forhold eller gjennom anodisering, noe som gir overlegen korrosjonsbestandighet sammenlignet med stål.
- Lett å styrke:Selv om ren aluminium har lav styrke, kan styrken økes betydelig gjennom anodisering.
- Forenkler overflatebehandling:Overflatebehandlinger kan forbedre eller modifisere egenskapene til aluminium. Anodiseringsprosessen er veletablert og mye brukt i bearbeiding av aluminiumsprodukter.
- God konduktivitet og resirkulerbarhet:Aluminium er en utmerket leder av elektrisitet og er lett å resirkulere.
Teknologi for behandling av aluminiumsprodukter
Stempling av aluminiumsprodukter
1. Kaldstempling
Materialet som brukes er aluminiumpellets. Disse pelletsene formes i ett trinn ved hjelp av en ekstruderingsmaskin og en form. Denne prosessen er ideell for å lage søyleformede produkter eller former som er utfordrende å oppnå ved strekking, for eksempel elliptiske, firkantede og rektangulære former. (Som vist i figur 1, maskinen; figur 2, aluminiumpelletsene; og figur 3, produktet)
Tonnasjen til maskinen som brukes er relatert til produktets tverrsnittsareal. Avstanden mellom den øvre stempelstansen og den nedre stempelstansen laget av wolframstål bestemmer produktets veggtykkelse. Når pressingen er fullført, indikerer det vertikale avstanden fra den øvre stempelstansen til den nedre stempelstansen produktets øvre tykkelse. (Som vist i figur 4)
Fordeler: Kort formåpningssyklus, lavere utviklingskostnader enn strekking av formen. Ulemper: Lang produksjonsprosess, store variasjoner i produktstørrelse underveis i prosessen, høye lønnskostnader.
2. Tøying
Materiale brukt: aluminiumsplate. Bruk kontinuerlig støpemaskin og form for å utføre flere deformasjoner for å oppfylle formkravene, egnet for ikke-søyleformede legemer (produkter med buet aluminium). (Som vist i figur 5, maskin, figur 6, form og figur 7, produkt)
Fordeler:Dimensjonene til komplekse og multideformerte produkter kontrolleres stabilt under produksjonsprosessen, og produktoverflaten er glattere.
Ulemper:Høye støpekostnader, relativt lang utviklingssyklus og høye krav til maskinvalg og presisjon.
Overflatebehandling av aluminiumsprodukter
1. Sandblåsing (kuleblåsing)
Prosessen med å rengjøre og rugjøre metalloverflaten ved påvirkning av høyhastighets sandstrøm.
Denne metoden for overflatebehandling av aluminium forbedrer renheten og ruheten på arbeidsstykkets overflate. Som et resultat forbedres overflatens mekaniske egenskaper, noe som fører til bedre utmattingsmotstand. Denne forbedringen øker vedheftet mellom overflaten og eventuelle påførte belegg, noe som forlenger beleggets holdbarhet. I tillegg letter det utjevningen og det estetiske utseendet til belegget. Denne prosessen sees ofte i diverse Apple-produkter.
2. Polering
Bearbeidingsmetoden benytter mekaniske, kjemiske eller elektrokjemiske teknikker for å redusere overflateruheten til et arbeidsstykke, noe som resulterer i en glatt og skinnende overflate. Poleringsprosessen kan kategoriseres i tre hovedtyper: mekanisk polering, kjemisk polering og elektrolytisk polering. Ved å kombinere mekanisk polering med elektrolytisk polering kan aluminiumsdeler oppnå en speillignende finish som ligner på rustfritt stål. Denne prosessen gir en følelse av enkelhet, mote og en futuristisk appell.
3. Trådtrekking
Metalltrådtrekking er en produksjonsprosess der linjer gjentatte ganger skrapes ut av aluminiumsplater med sandpapir. Trådtrekking kan deles inn i rett trådtrekking, tilfeldig trådtrekking, spiraltrådtrekking og trådtrådtrekking. Metalltrådtrekkingsprosessen kan tydelig vise hvert fine silkemerke slik at det matte metallet har en fin hårglans, og produktet har både mote og teknologi.
4. Høy lysskjæring
Høylysskjæring bruker en presisjonsgraveringsmaskin for å forsterke diamantkniven på den høyhastighetsroterende (vanligvis 20 000 o/min) presisjonsgraveringsmaskinens spindel for å skjære deler og produsere lokale høylysområder på produktoverflaten. Lysstyrken på skjærehøylysene påvirkes av freseborets hastighet. Jo raskere borehastigheten er, desto lysere er skjærehøylysene. Omvendt, jo mørkere skjærehøylysene er, desto mer sannsynlig er det at de produserer knivmerker. Høyglansskjæring er spesielt vanlig i mobiltelefoner, for eksempel iPhone 5. I de senere år har noen avanserte metallrammer for TV-er tatt i bruk høyglans.CNC-fresingteknologi, og anodiserings- og børsteprosessene gjør TV-en full av mote og teknologisk skarphet.
5. Anodisering
Anodisering er en elektrokjemisk prosess som oksiderer metaller eller legeringer. Under denne prosessen utvikler aluminium og dets legeringer en oksidfilm når en elektrisk strøm påføres en spesifikk elektrolytt under visse forhold. Anodisering forbedrer overflatehardheten og slitestyrken til aluminium, forlenger levetiden og forbedrer dens estetiske appell. Denne prosessen har blitt en viktig komponent i overflatebehandling av aluminium og er for tiden en av de mest brukte og vellykkede metodene som er tilgjengelige.
6. Tofarget anode
En tofarget anode refererer til prosessen med å anodisere et produkt for å påføre forskjellige farger på bestemte områder. Selv om denne tofargede anodiseringsteknikken sjelden brukes i TV-bransjen på grunn av kompleksiteten og de høye kostnadene, forsterker kontrasten mellom de to fargene produktets eksklusive og unike utseende.
Det er flere faktorer som bidrar til prosessdeformasjon av aluminiumsdeler, inkludert materialegenskaper, delform og produksjonsforhold. Hovedårsakene til deformasjon inkluderer: indre spenninger i emnet, skjærekrefter og varme som genereres under maskinering, og krefter som utøves under fastspenning. For å minimere disse deformasjonene kan spesifikke prosesstiltak og driftsferdigheter implementeres.
Prosesstiltak for å redusere prosessdeformasjon
1. Reduser den indre spenningen i emnet
Naturlig eller kunstig aldring, sammen med vibrasjonsbehandling, kan bidra til å redusere den indre spenningen i et emne. Forbehandling er også en effektiv metode for dette formålet. For et emne med et tykt hode og store ører kan det oppstå betydelig deformasjon under behandlingen på grunn av den betydelige marginen. Ved å forbehandle de overflødige delene av emnet og redusere marginen i hvert område, kan vi ikke bare minimere deformasjonen som oppstår under påfølgende behandling, men også lindre noe av den indre spenningen som er tilstede etter forbehandling.
2. Forbedre verktøyets skjæreevne
Verktøyets materiale og geometriske parametere påvirker skjærekraft og varme betydelig. Riktig verktøyvalg er viktig for å minimere deformasjon av deler under bearbeiding.
1) Rimelig valg av verktøyets geometriske parametere.
① Hellingsvinkel:Under forutsetning av å opprettholde bladets styrke, velges sponvinkelen passende til å være større. På den ene siden kan den slipe en skarp kant, og på den andre siden kan den redusere skjæredeformasjon, gjøre sponfjerningen jevn, og dermed redusere skjærekraft og skjæretemperatur. Unngå å bruke verktøy med negativ sponvinkel.
② Ryggvinkel:Størrelsen på bakvinkelen har en direkte innvirkning på slitasjen på baksiden av verktøyflaten og kvaliteten på den maskinerte overflaten. Skjæretykkelsen er en viktig betingelse for valg av bakvinkel. Under grovfresing, på grunn av høy matehastighet, tung skjærebelastning og høy varmeutvikling, må verktøyets varmespredningsforhold være gode. Derfor bør bakvinkelen velges til å være mindre. Under finfresing må kanten være skarp, friksjonen mellom baksiden av verktøyflaten og den maskinerte overflaten må reduseres, og elastisk deformasjon må reduseres. Derfor bør bakvinkelen velges til å være større.
③ Helixvinkel:For å gjøre fresing jevn og redusere fresekraften, bør spiralvinkelen velges så stor som mulig.
④ Hovedavbøyningsvinkel:Å redusere hovedavbøyningsvinkelen på riktig måte kan forbedre varmespredningsforholdene og redusere gjennomsnittstemperaturen i prosesseringsområdet.
2) Forbedre verktøystrukturen.
Reduser antall fresetenner og øk sponavstanden:
Siden aluminiumsmaterialer viser høy plastisitet og betydelig skjæredeformasjon under bearbeiding, er det viktig å skape et større sponrom. Dette betyr at radiusen til sponsporbunnen bør være større, og antallet tenner på fresen bør reduseres.
Finsliping av kuttertenner:
Ruhetsverdien på skjærekantene på fresetennene bør være mindre enn Ra = 0,4 µm. Før du bruker en ny fresemaskin, anbefales det å slipe forsiden og baksiden av fresetennene forsiktig med en fin oljestein flere ganger for å fjerne eventuelle grader eller små sagtannmønstre som er igjen fra slipeprosessen. Dette bidrar ikke bare til å redusere skjærevarme, men minimerer også skjæredeformasjon.
Streng kontroll av standarder for verktøyslitasje:
Etter hvert som verktøy slites ned, øker overflateruheten på arbeidsstykket, skjæretemperaturen stiger, og arbeidsstykket kan bli utsatt for økt deformasjon. Derfor er det avgjørende å velge verktøymaterialer med utmerket slitestyrke, og sørge for at verktøyslitasjen ikke overstiger 0,2 mm. Hvis slitasjen overstiger denne grensen, kan det føre til spondannelse. Under skjæring bør arbeidsstykkets temperatur generelt holdes under 100 °C for å forhindre deformasjon.
3. Forbedre klemmemetoden for arbeidsstykket. For tynnveggede aluminiumsarbeidsstykker med dårlig stivhet kan følgende klemmemetoder brukes for å redusere deformasjon:
① For tynnveggede bøssingdeler kan bruk av en selvsentrerende chuck med tre kjever eller en fjærspennhylse for radial fastspenning føre til deformasjon av arbeidsstykket når det løsnes etter bearbeiding. For å unngå dette problemet er det bedre å bruke en aksial endeflate-fastspenningsmetode som gir større stivhet. Plasser det indre hullet i delen, lag en gjenget gjennomgående dor og sett den inn i det indre hullet. Bruk deretter en dekselplate til å klemme fast endeflaten og fest den godt med en mutter. Denne metoden bidrar til å forhindre klemdeformasjon ved bearbeiding av den ytre sirkelen, noe som sikrer tilfredsstillende bearbeidingsnøyaktighet.
② Ved bearbeiding av tynnveggede arbeidsstykker av metallplater anbefales det å bruke en vakuumsugekopp for å oppnå en jevnt fordelt klemkraft. I tillegg kan bruk av en mindre skjæremengde bidra til å forhindre deformasjon av arbeidsstykket.
En annen effektiv metode er å fylle arbeidsstykkets indre med et medium for å forbedre bearbeidingsstivheten. For eksempel kan en ureasmelte som inneholder 3 % til 6 % kaliumnitrat helles i arbeidsstykket. Etter bearbeiding kan arbeidsstykket senkes i vann eller alkohol for å løse opp fyllstoffet og deretter helles ut.
4. Rimelig tilrettelegging av prosesser
Under høyhastighetsskjæring genererer freseprosessen ofte vibrasjoner på grunn av store maskineringstoleranser og intermitterende skjæring. Denne vibrasjonen kan påvirke maskineringsnøyaktigheten og overflateruheten negativt. Som et resultat av dette,CNC høyhastighets skjæreprosesser vanligvis delt inn i flere trinn: grovfresing, halvfinish, vinkelrengjøring og etterbehandling. For deler som krever høy presisjon, kan en sekundær halvfinish være nødvendig før etterbehandling.
Etter grovfresingen anbefales det å la delene avkjøles naturlig. Dette bidrar til å eliminere den indre spenningen som genereres under grovfresingen og reduserer deformasjon. Maskineringstoleransen som er igjen etter grovfresingen bør være større enn den forventede deformasjonen, vanligvis mellom 1 og 2 mm. Under etterbehandlingsfasen er det viktig å opprettholde en jevn maskineringstolerans på den ferdige overflaten, vanligvis mellom 0,2 og 0,5 mm. Denne ensartetheten sikrer at skjæreverktøyet forblir i en stabil tilstand under bearbeidingen, noe som reduserer skjæredeformasjon betydelig, forbedrer overflatekvaliteten og sikrer produktets nøyaktighet.
Operasjonelle ferdigheter for å redusere prosesseringsdeformasjon
Aluminiumsdeler deformeres under bearbeiding. I tillegg til de ovennevnte årsakene er operasjonsmetoden også svært viktig i den faktiske driften.
1. For deler med store prosesseringstoleranser anbefales symmetrisk prosessering for å forbedre varmespredning under maskinering og for å forhindre varmekonsentrasjon. For eksempel, når man bearbeider en 90 mm tykk plate ned til 60 mm, kan de endelige dimensjonene resultere i en flathetstoleranse på 5 mm hvis den ene siden freses rett etter den andre siden. Men hvis man bruker en symmetrisk prosesseringsmetode med gjentatt mating, der hver side maskineres til sin endelige størrelse to ganger, kan flatheten forbedres til 0,3 mm.
2. Når det er flere hulrom på platedeler, er det ikke tilrådelig å bruke den sekvensielle prosesseringsmetoden der man behandler ett hulrom om gangen. Denne tilnærmingen kan føre til ujevne krefter på delene, noe som resulterer i deformasjon. Bruk i stedet en lagdelt prosesseringsmetode der alle hulrommene i et lag behandles samtidig før man går videre til neste lag. Dette sikrer jevn spenningsfordeling på delene og minimerer risikoen for deformasjon.
3. For å redusere skjærekraft og varme er det viktig å justere skjæremengden. Blant de tre komponentene i skjæremengden påvirker bakskjæremengden skjærekraften betydelig. Hvis maskineringstoleransen er for stor og skjærekraften under en enkelt passering er for høy, kan det føre til deformasjon av delene, påvirke stivheten til maskinverktøyspindelen negativt og redusere verktøyets holdbarhet.
Selv om det å redusere mengden bakskjæring kan øke verktøyets levetid, kan det også redusere produksjonseffektiviteten. Høyhastighetsfresing i CNC-maskinering kan imidlertid effektivt løse dette problemet. Ved å redusere mengden bakskjæring og tilsvarende øke matehastigheten og maskinverktøyets hastighet, kan skjærekraften reduseres uten at det går på bekostning av maskineringseffektiviteten.
4. Rekkefølgen av skjæreoperasjonene er viktig. Grovmaskinering fokuserer på å maksimere maskineringseffektiviteten og øke materialfjerningshastigheten per tidsenhet. Vanligvis brukes bakoverfresing for denne fasen. Ved bakoverfresing fjernes overflødig materiale fra overflaten av emnet med høyest mulig hastighet og på kortest mulig tid, noe som effektivt danner en grunnleggende geometrisk profil for etterbehandlingstrinnet.
På den annen side prioriterer etterbehandling høy presisjon og kvalitet, noe som gjør nedfresing til den foretrukne teknikken. Ved nedfresing reduseres tykkelsen på skjæret gradvis fra maksimum til null. Denne tilnærmingen reduserer arbeidsherding betydelig og minimerer deformasjon av delene som maskineres.
5. Tynnveggede arbeidsstykker opplever ofte deformasjon på grunn av fastklemming under bearbeiding, en utfordring som vedvarer selv under etterbehandlingsfasen. For å minimere denne deformasjonen anbefales det å løsne klemmeanordningen før den endelige størrelsen oppnås under etterbehandlingen. Dette lar arbeidsstykket gå tilbake til sin opprinnelige form, hvoretter det kan spennes forsiktig fast på nytt – tilstrekkelig bare for å holde arbeidsstykket på plass – basert på operatørens følelse. Denne metoden bidrar til å oppnå ideelle bearbeidingsresultater.
Kort sagt bør klemkraften påføres så nær støtteflaten som mulig og rettes langs arbeidsstykkets sterkeste stive akse. Selv om det er avgjørende å forhindre at arbeidsstykket løsner, bør klemkraften holdes på et minimum for å sikre optimale resultater.
6. Når du bearbeider deler med hulrom, unngå at fresen trenger direkte inn i materialet slik et bor ville gjort. Denne tilnærmingen kan føre til utilstrekkelig sponplass for fresen, noe som kan forårsake problemer som ujevn sponfjerning, overoppheting, ekspansjon og potensielt sponkollaps eller brudd på komponentene.
Bruk i stedet først et bor som er like stort eller større enn fresekutteren for å lage det første hullet. Deretter brukes fresekutteren til freseoperasjoner. Alternativt kan du bruke CAM-programvare til å generere et spiralskjæringsprogram for oppgaven.
Hvis du vil vite mer eller har spørsmål, er du velkommen til å kontakteinfo@anebon.com
Anebon-teamets spesialitet og servicebevissthet har hjulpet selskapet med å få et utmerket rykte blant kunder over hele verden for å tilby rimeligeCNC-maskinerte deler, CNC-skjærende deler, ogCNC-dreiebenkmaskinering av deler. Hovedmålet til Anebon er å hjelpe kundene med å nå sine mål. Selskapet har gjort en enorm innsats for å skape en vinn-vinn-situasjon for alle, og ønsker deg velkommen til å bli med dem.
Publisert: 27. november 2024