Aluminium jest najszerzej stosowanym metalem nieżelaznym, a zakres jego zastosowań stale się poszerza. Istnieje ponad 700 000 rodzajów wyrobów aluminiowych, które znajdują zastosowanie w różnych branżach, w tym w budownictwie, dekoracji, transporcie i przemyśle lotniczym. W tym artykule omówimy technologię przetwarzania wyrobów aluminiowych i sposoby unikania deformacji podczas obróbki.
Zalety i właściwości aluminium obejmują:
- Niska gęstość:Glin ma gęstość około 2,7 g/cm³, co stanowi mniej więcej jedną trzecią gęstości żelaza lub miedzi.
- Wysoka plastyczność:Aluminium charakteryzuje się doskonałą ciągliwością, co pozwala na formowanie z niego różnorodnych produktów za pomocą metod obróbki ciśnieniowej, takich jak wytłaczanie i rozciąganie.
- Odporność na korozję:Aluminium w sposób naturalny wytwarza na swojej powierzchni ochronną warstwę tlenku, zarówno pod wpływem warunków naturalnych, jak i w procesie anodowania, dzięki czemu w porównaniu ze stalą charakteryzuje się lepszą odpornością na korozję.
- Łatwe do wzmocnienia:Mimo że czyste aluminium ma niską wytrzymałość, można ją znacznie zwiększyć poprzez anodowanie.
- Ułatwia obróbkę powierzchni:Obróbka powierzchni może poprawić lub zmodyfikować właściwości aluminium. Proces anodowania jest powszechnie stosowany w przetwórstwie wyrobów aluminiowych.
- Dobra przewodność i możliwość recyklingu:Aluminium jest doskonałym przewodnikiem prądu i łatwo poddaje się recyklingowi.
Technologia przetwarzania wyrobów aluminiowych
Tłoczenie wyrobów aluminiowych
1. Tłoczenie na zimno
Materiałem użytym do produkcji są granulki aluminiowe. Granulki te są formowane w jednym etapie za pomocą wytłaczarki i formy. Proces ten idealnie nadaje się do tworzenia produktów o kształcie kolumn lub kształtów trudnych do uzyskania poprzez rozciąganie, takich jak formy eliptyczne, kwadratowe i prostokątne. (Jak pokazano na rysunku 1, maszyna; na rysunku 2, granulki aluminiowe; a na rysunku 3, produkt)
Tonaż użytej maszyny jest powiązany z powierzchnią przekroju poprzecznego produktu. Szczelina między górnym stemplem a dolną matrycą wykonaną ze stali wolframowej określa grubość ścianki produktu. Po zakończeniu prasowania pionowa szczelina między górnym stemplem a dolną matrycą określa górną grubość produktu (jak pokazano na rysunku 4).
Zalety: Krótki cykl otwierania formy, niższe koszty rozwoju niż w przypadku formy rozciągającej. Wady: Długi proces produkcyjny, duże wahania wielkości produktu w trakcie procesu, wysokie koszty pracy.
2. Rozciąganie
Użyty materiał: blacha aluminiowa. Użyj maszyny do formowania ciągłego i formy, aby wykonać wielokrotne odkształcenia w celu spełnienia wymagań dotyczących kształtu, co jest odpowiednie dla korpusów niekolumnowych (produktów z zakrzywionym aluminium). (Jak pokazano na rysunku 5, maszyna, rysunku 6, forma i rysunku 7, produkt)
Zalety:Wymiary złożonych i wielokrotnie odkształconych produktów są stabilnie kontrolowane w trakcie procesu produkcyjnego, a powierzchnia produktu jest gładsza.
Wady:Wysoki koszt formy, stosunkowo długi cykl rozwojowy oraz wysokie wymagania co do wyboru maszyny i precyzji.
Obróbka powierzchni wyrobów aluminiowych
1. Piaskowanie (śrutowanie)
Proces czyszczenia i nadawania szorstkości powierzchni metalu poprzez uderzanie piaskiem o dużej prędkości.
Ta metoda obróbki powierzchni aluminium poprawia czystość i chropowatość powierzchni obrabianego przedmiotu. W rezultacie poprawiają się właściwości mechaniczne powierzchni, co przekłada się na lepszą odporność na zmęczenie. To ulepszenie zwiększa przyczepność między powierzchnią a nałożonymi powłokami, wydłużając ich trwałość. Dodatkowo, ułatwia to wyrównywanie i poprawia estetykę powłoki. Proces ten jest powszechnie stosowany w różnych produktach Apple.
2. Polerowanie
Metoda obróbki wykorzystuje techniki mechaniczne, chemiczne lub elektrochemiczne w celu zmniejszenia chropowatości powierzchni obrabianego przedmiotu, co skutkuje uzyskaniem gładkiej i lśniącej powierzchni. Proces polerowania można podzielić na trzy główne rodzaje: polerowanie mechaniczne, polerowanie chemiczne i polerowanie elektrolityczne. Łącząc polerowanie mechaniczne z polerowaniem elektrolitycznym, elementy aluminiowe mogą uzyskać lustrzane wykończenie, podobne do stali nierdzewnej. Proces ten nadaje elementom poczucie ekskluzywnej prostoty, stylu i futurystycznego uroku.
3. Przeciąganie drutu
Ciągnienie drutu metalowego to proces produkcyjny, w którym linie są wielokrotnie wycinane z płyt aluminiowych papierem ściernym. Ciągnienie drutu można podzielić na ciągnienie proste, ciągnienie losowe, ciągnienie spiralne oraz ciągnienie gwintowane. Proces ciągnienia drutu metalowego pozwala na wyraźne uwidocznienie każdego drobnego jedwabiu, dzięki czemu matowy metal ma delikatny połysk, a produkt jest zarówno modny, jak i technologiczny.
4. Cięcie światłem o dużej intensywności
Cięcie z połyskiem wykorzystuje precyzyjną maszynę grawerską do wzmocnienia ostrza diamentowego na szybkoobrotowym (zwykle 20 000 obr./min) wrzecionie precyzyjnej maszyny grawerskiej, aby wycinać elementy i tworzyć lokalne obszary połysku na powierzchni produktu. Jasność skrawanych obszarów zależy od prędkości wiertła frezującego. Im wyższa prędkość wiertła, tym jaśniejsze są obszary połysku. Z drugiej strony, im ciemniejsze są obszary połysku, tym większe prawdopodobieństwo pozostawienia śladów po nożu. Cięcie z połyskiem jest szczególnie powszechne w telefonach komórkowych, takich jak iPhone 5. W ostatnich latach niektóre wysokiej klasy metalowe ramki telewizorów zostały wyposażone w technologię wysokiego połysku.Frezowanie CNCtechnologia, a procesy anodowania i szczotkowania sprawiają, że telewizor jest pełen nowoczesności i technologicznej ostrości.
5. Anodowanie
Anodowanie to proces elektrochemiczny, który utlenia metale lub stopy. Podczas tego procesu aluminium i jego stopy tworzą warstwę tlenku pod wpływem prądu elektrycznego przyłożonego do określonego elektrolitu w określonych warunkach. Anodowanie zwiększa twardość powierzchni i odporność aluminium na zużycie, wydłuża jego żywotność i poprawia walory estetyczne. Proces ten stał się kluczowym elementem obróbki powierzchni aluminium i jest obecnie jedną z najpowszechniej stosowanych i najskuteczniejszych metod.
6. Anoda dwukolorowa
Dwukolorowa anoda odnosi się do procesu anodowania produktu, polegającego na nałożeniu różnych kolorów na określone obszary. Chociaż ta technika dwukolorowego anodowania jest rzadko stosowana w przemyśle telewizyjnym ze względu na swoją złożoność i wysoki koszt, kontrast między dwoma kolorami podkreśla ekskluzywny i niepowtarzalny wygląd produktu.
Na odkształcenia elementów aluminiowych podczas obróbki wpływa kilka czynników, w tym właściwości materiału, kształt elementu oraz warunki produkcji. Do głównych przyczyn odkształceń należą: naprężenia wewnętrzne występujące w wykrojce, siły skrawania i ciepło generowane podczas obróbki oraz siły wywierane podczas zaciskania. Aby zminimalizować te odkształcenia, można wdrożyć odpowiednie środki procesowe i umiejętności operatorskie.
Środki procesowe mające na celu zmniejszenie deformacji podczas przetwarzania
1. Zmniejszenie naprężeń wewnętrznych w wykroju
Naturalne lub sztuczne starzenie, w połączeniu z obróbką wibracyjną, może pomóc w zmniejszeniu naprężeń wewnętrznych w wykroju. Wstępna obróbka jest również skuteczną metodą w tym celu. W przypadku wykroju z grubą główką i dużymi uszami, podczas obróbki może wystąpić znaczne odkształcenie ze względu na znaczny margines. Wstępna obróbka nadmiarowych części wykroju i zmniejszenie marginesu w każdym obszarze pozwala nie tylko zminimalizować odkształcenia występujące podczas późniejszej obróbki, ale także złagodzić część naprężeń wewnętrznych występujących po wstępnej obróbce.
2. Poprawa zdolności skrawania narzędzia
Materiał i parametry geometryczne narzędzia znacząco wpływają na siłę skrawania i wydzielane ciepło. Prawidłowy dobór narzędzia jest kluczowy dla zminimalizowania odkształceń obrabianych detali.
1) Rozsądny dobór parametrów geometrycznych narzędzia.
① Kąt natarcia:Aby zachować wytrzymałość ostrza, należy odpowiednio dobrać większy kąt natarcia. Z jednej strony pozwala to na szlifowanie ostrych krawędzi, a z drugiej strony zmniejsza deformację skrawania, zapewnia płynne usuwanie wiórów, a tym samym zmniejsza siłę skrawania i temperaturę skrawania. Należy unikać stosowania narzędzi o ujemnym kącie natarcia.
② Kąt oparcia:Wielkość kąta natarcia ma bezpośredni wpływ na zużycie tylnej powierzchni narzędzia i jakość obrabianej powierzchni. Grubość skrawania jest istotnym czynnikiem przy doborze kąta natarcia. Podczas frezowania zgrubnego, ze względu na wysoki posuw, duże obciążenie skrawania i wysoką emisję ciepła, wymagane są dobre warunki odprowadzania ciepła przez narzędzie. Dlatego należy dobrać mniejszy kąt natarcia. Podczas frezowania precyzyjnego wymagana jest ostra krawędź, zmniejszone tarcie między tylną powierzchnią narzędzia a obrabianą powierzchnią oraz ograniczenie odkształceń sprężystych. Dlatego należy dobrać większy kąt natarcia.
③ Kąt linii śrubowej:Aby frezowanie przebiegało płynnie i aby zmniejszyć siłę potrzebną do frezowania, kąt pochylenia linii śrubowej powinien być jak największy.
④ Główny kąt odchylenia:Odpowiednie zmniejszenie głównego kąta ugięcia może poprawić warunki odprowadzania ciepła i obniżyć średnią temperaturę obszaru przetwarzania.
2) Ulepszenie struktury narzędzi.
Zmniejsz liczbę zębów frezu i zwiększ przestrzeń na wióry:
Ponieważ materiały aluminiowe charakteryzują się wysoką plastycznością i znacznymi odkształceniami podczas obróbki, konieczne jest stworzenie większej przestrzeni wiórowej. Oznacza to, że promień dna rowka wiórowego powinien być większy, a liczba zębów frezu powinna być mniejsza.
Dokładne szlifowanie zębów frezu:
Chropowatość krawędzi skrawających zębów frezu powinna być mniejsza niż Ra = 0,4 µm. Przed użyciem nowego frezu zaleca się kilkukrotne, delikatne oszlifowanie przedniej i tylnej powierzchni zębów frezu drobnym kamieniem olejowym, aby usunąć wszelkie zadziory i drobne ślady piły powstałe w procesie ostrzenia. Pomaga to nie tylko zmniejszyć temperaturę cięcia, ale także zminimalizować odkształcenia.
Ściśle kontroluj normy zużycia narzędzi:
Wraz ze zużyciem narzędzi wzrasta chropowatość powierzchni przedmiotu obrabianego, wzrasta temperatura skrawania, a przedmiot obrabiany może ulegać większym odkształceniom. Dlatego kluczowe jest dobranie materiałów narzędziowych o doskonałej odporności na zużycie i upewnienie się, że zużycie narzędzia nie przekracza 0,2 mm. Przekroczenie tej granicy może prowadzić do powstawania wiórów. Podczas skrawania temperatura przedmiotu obrabianego powinna być zazwyczaj utrzymywana poniżej 100°C, aby zapobiec odkształceniom.
3. Popraw metodę mocowania przedmiotu obrabianego. W przypadku cienkościennych elementów aluminiowych o niskiej sztywności, w celu zmniejszenia odkształceń można zastosować następujące metody mocowania:
① W przypadku cienkościennych elementów tulejowych, użycie trójszczękowego uchwytu samocentrującego lub tulei zaciskowej sprężynowej do mocowania promieniowego może prowadzić do deformacji przedmiotu obrabianego po jego poluzowaniu po obróbce. Aby uniknąć tego problemu, lepiej zastosować metodę mocowania osiowego, która zapewnia większą sztywność. Umieścić wewnętrzny otwór elementu, utworzyć gwintowany trzpień przelotowy i włożyć go do otworu wewnętrznego. Następnie użyć płytki osłonowej do zamocowania powierzchni czołowej i mocno dokręcić nakrętką. Ta metoda pomaga zapobiec deformacji mocowania podczas obróbki zewnętrznego okręgu, zapewniając zadowalającą dokładność obróbki.
② Podczas obróbki cienkościennych elementów z blachy, zaleca się użycie przyssawki próżniowej, aby uzyskać równomierny rozkład siły zacisku. Dodatkowo, użycie mniejszej ilości materiału może pomóc zapobiec odkształceniu elementu obrabianego.
Inną skuteczną metodą jest wypełnienie wnętrza przedmiotu obrabianego medium zwiększającym jego sztywność podczas obróbki. Na przykład, do przedmiotu obrabianego można wlać stopiony mocznik zawierający od 3% do 6% azotanu potasu. Po obróbce przedmiot obrabiany można zanurzyć w wodzie lub alkoholu w celu rozpuszczenia wypełniacza, a następnie wylać go.
4. Rozsądne rozplanowanie procesów
Podczas obróbki z dużą prędkością proces frezowania często generuje drgania z powodu dużych naddatków na obróbkę i przerywanego skrawania. Drgania te mogą negatywnie wpływać na dokładność obróbki i chropowatość powierzchni. W rezultacieProces cięcia CNC z dużą prędkościąProces obróbki jest zazwyczaj podzielony na kilka etapów: obróbkę zgrubną, półwykańczającą, czyszczenie kątowe i wykańczającą. W przypadku części wymagających wysokiej precyzji, przed obróbką wykańczającą może być konieczne wykonanie wtórnej obróbki półwykańczającej.
Po etapie obróbki zgrubnej zaleca się pozostawienie detali do naturalnego ostygnięcia. Pomaga to wyeliminować naprężenia wewnętrzne powstające podczas obróbki zgrubnej i zmniejszyć odkształcenia. Naddatek na obróbkę po obróbce zgrubnej powinien być większy niż oczekiwane odkształcenie, zazwyczaj od 1 do 2 mm. Podczas obróbki wykańczającej ważne jest utrzymanie równomiernego naddatku na obróbkę na wykończonej powierzchni, zazwyczaj od 0,2 do 0,5 mm. Taka równomierność zapewnia stabilność narzędzia skrawającego podczas obróbki, co znacznie zmniejsza odkształcenia, poprawia jakość powierzchni i zapewnia dokładność produktu.
Umiejętności operacyjne mające na celu redukcję deformacji przetwarzania
Elementy aluminiowe odkształcają się podczas obróbki. Oprócz powyższych przyczyn, metoda obróbki ma również duże znaczenie w praktyce.
1. W przypadku części o dużych naddatkach obróbki zaleca się obróbkę symetryczną, aby poprawić odprowadzanie ciepła podczas obróbki i zapobiec jego koncentracji. Na przykład, podczas obróbki blachy o grubości 90 mm do grubości 60 mm, jeśli jedna strona jest frezowana bezpośrednio po drugiej stronie, tolerancja płaskości może wynieść 5 mm. Jednakże, jeśli zastosuje się metodę obróbki symetrycznej z powtarzalnym posuwem, gdzie każda strona jest obrabiana do rozmiaru końcowego dwukrotnie, płaskość można poprawić do 0,3 mm.
2. W przypadku wielu gniazd na elementach blachy, nie zaleca się stosowania metody przetwarzania sekwencyjnego, polegającej na przetwarzaniu jednego gniazda na raz. Takie podejście może prowadzić do nierównomiernego rozkładu sił na elementach, co prowadzi do odkształceń. Zamiast tego należy zastosować metodę przetwarzania warstwowego, w której wszystkie gniazda w warstwie są przetwarzane jednocześnie przed przejściem do kolejnej warstwy. Zapewnia to równomierny rozkład naprężeń na elementach i minimalizuje ryzyko odkształceń.
3. Aby zmniejszyć siłę skrawania i wydzielanie ciepła, ważne jest dostosowanie ilości skrawanej. Spośród trzech składowych ilości skrawanej, ilość skrawania wstecznego znacząco wpływa na siłę skrawania. Zbyt duży naddatek na obróbkę i zbyt duża siła skrawania w jednym przejściu mogą prowadzić do odkształcenia części, negatywnie wpłynąć na sztywność wrzeciona obrabiarki i zmniejszyć trwałość narzędzia.
Chociaż zmniejszenie głębokości skrawania może wydłużyć żywotność narzędzia, może również obniżyć wydajność produkcji. Jednak frezowanie wysokoobrotowe w obróbce CNC może skutecznie rozwiązać ten problem. Zmniejszając głębokość skrawania i odpowiednio zwiększając posuw oraz prędkość obrotową obrabiarki, można zmniejszyć siłę skrawania bez pogorszenia wydajności obróbki.
4. Kolejność operacji skrawania ma duże znaczenie. Obróbka zgrubna koncentruje się na maksymalizacji wydajności obróbki i zwiększeniu wydajności usuwania materiału w jednostce czasu. Zazwyczaj w tej fazie stosuje się frezowanie odwrotne. Podczas frezowania odwrotnego nadmiar materiału z powierzchni półfabrykatu jest usuwany z najwyższą prędkością i w najkrótszym możliwym czasie, skutecznie tworząc podstawowy profil geometryczny do etapu obróbki wykończeniowej.
Z drugiej strony, obróbka wykańczająca stawia na wysoką precyzję i jakość, dlatego preferowaną techniką jest frezowanie współbieżne. Podczas frezowania współbieżnego grubość skrawania stopniowo zmniejsza się od maksymalnej do zera. Takie podejście znacznie zmniejsza utwardzanie zgniotowe i minimalizuje odkształcenia obrabianych elementów.
5. Cienkościenne elementy obrabiane często ulegają odkształceniom w wyniku zaciskania podczas obróbki, co stanowi problem, który utrzymuje się nawet na etapie obróbki wykończeniowej. Aby zminimalizować to odkształcenie, zaleca się poluzowanie urządzenia mocującego przed osiągnięciem ostatecznego rozmiaru podczas obróbki wykończeniowej. Pozwala to na powrót elementu obrabianego do pierwotnego kształtu, po czym można go delikatnie ponownie zamocować – w sposób wystarczający jedynie do utrzymania elementu obrabianego w miejscu – zgodnie z wyczuciem operatora. Ta metoda pomaga osiągnąć optymalne rezultaty obróbki.
Podsumowując, siła zacisku powinna być przykładana jak najbliżej powierzchni nośnej i skierowana wzdłuż najmocniejszej osi sztywnej przedmiotu obrabianego. Chociaż kluczowe jest zapobieganie poluzowaniu się przedmiotu obrabianego, siła zacisku powinna być minimalna, aby zapewnić optymalne rezultaty.
6. Podczas obróbki elementów z wnękami, należy unikać bezpośredniego zagłębiania się frezu w materiał, tak jak miałoby to miejsce w przypadku wiertła. Takie podejście może prowadzić do niewystarczającej ilości miejsca na wióry dla frezu, co może powodować problemy, takie jak nierównomierne odprowadzanie wiórów, przegrzanie, rozszerzanie się oraz potencjalne zapadanie się wiórów lub pękanie elementów.
Zamiast tego, najpierw użyj wiertła o takim samym rozmiarze lub większym niż frez, aby wywiercić otwór początkowy. Następnie użyj frezu do frezowania. Alternatywnie, możesz użyć oprogramowania CAM do wygenerowania programu do skrawania spiralnego.
Jeśli chcesz dowiedzieć się więcej lub zadać pytanie, skontaktuj się z nami.info@anebon.com
Specjalizacja i świadomość usług zespołu Anebon pomogły firmie zyskać doskonałą reputację wśród klientów na całym świecie dzięki oferowaniu przystępnych cenowo produktówCzęści obrabiane CNC, części do cięcia CNC iTokarka CNCObróbka części. Głównym celem Anebon jest pomoc klientom w osiąganiu ich celów. Firma dokłada wszelkich starań, aby stworzyć sytuację korzystną dla wszystkich i zaprasza do dołączenia do niej.
Czas publikacji: 27-11-2024