O alumínio é o metal não ferroso mais utilizado e sua gama de aplicações continua a se expandir. Existem mais de 700.000 tipos de produtos de alumínio, que atendem a diversos setores, incluindo construção, decoração, transporte e aeroespacial. Nesta discussão, exploraremos a tecnologia de processamento de produtos de alumínio e como evitar a deformação durante o processamento.
As vantagens e características do alumínio incluem:
- Baixa Densidade:O alumínio tem uma densidade de cerca de 2,7 g/cm³, o que é aproximadamente um terço da densidade do ferro ou do cobre.
- Alta Plasticidade:O alumínio tem excelente ductilidade, permitindo que ele seja moldado em vários produtos por meio de métodos de processamento de pressão, como extrusão e estiramento.
- Resistência à corrosão:O alumínio desenvolve naturalmente uma película protetora de óxido em sua superfície, seja em condições naturais ou por anodização, oferecendo resistência à corrosão superior ao aço.
- Fácil de fortalecer:Embora o alumínio puro tenha um baixo nível de resistência, sua resistência pode ser significativamente aumentada por meio da anodização.
- Facilita o tratamento de superfície:Tratamentos de superfície podem aprimorar ou modificar as propriedades do alumínio. O processo de anodização é bem estabelecido e amplamente utilizado no processamento de produtos de alumínio.
- Boa condutividade e reciclabilidade:O alumínio é um excelente condutor de eletricidade e é fácil de reciclar.
Tecnologia de processamento de produtos de alumínio
Estamparia de produtos de alumínio
1. Estampagem a frio
O material utilizado são pellets de alumínio. Esses pellets são moldados em uma única etapa usando uma máquina de extrusão e um molde. Esse processo é ideal para criar produtos colunares ou formatos difíceis de serem obtidos por estiramento, como formas elípticas, quadradas e retangulares. (Como mostrado na Figura 1, a máquina; Figura 2, os pellets de alumínio; e Figura 3, o produto)
A tonelagem da máquina utilizada está relacionada à área da seção transversal do produto. A folga entre o punção da matriz superior e a matriz inferior, feita de aço tungstênio, determina a espessura da parede do produto. Após a conclusão da prensagem, a folga vertical entre o punção da matriz superior e a matriz inferior indica a espessura máxima do produto. (Conforme mostrado na Figura 4)
Vantagens: Ciclo curto de abertura do molde, menor custo de desenvolvimento do que o molde de estiramento. Desvantagens: Longo processo de produção, grande flutuação do tamanho do produto durante o processo, alto custo de mão de obra.
2. Alongamento
Material utilizado: chapa de alumínio. Utilizar máquina de moldagem contínua e molde para realizar múltiplas deformações a fim de atender aos requisitos de forma, adequado para corpos não colunares (produtos com alumínio curvo). (Conforme mostrado na Figura 5, máquina, Figura 6, molde, e Figura 7, produto)
Vantagens:As dimensões de produtos complexos e multideformados são controladas de forma estável durante o processo de produção, e a superfície do produto é mais lisa.
Desvantagens:Alto custo de molde, ciclo de desenvolvimento relativamente longo e altos requisitos para seleção e precisão de máquinas.
Tratamento de superfície de produtos de alumínio
1. Jateamento de areia (granalha)
O processo de limpeza e aspereza da superfície metálica pelo impacto do fluxo de areia em alta velocidade.
Este método de tratamento de superfície de alumínio melhora a limpeza e a rugosidade da superfície da peça de trabalho. Como resultado, as propriedades mecânicas da superfície são aprimoradas, resultando em maior resistência à fadiga. Essa melhoria aumenta a adesão entre a superfície e quaisquer revestimentos aplicados, prolongando sua durabilidade. Além disso, facilita o nivelamento e a aparência estética do revestimento. Esse processo é comumente visto em diversos produtos Apple.
2. Polimento
O método de processamento emprega técnicas mecânicas, químicas ou eletroquímicas para reduzir a rugosidade da superfície de uma peça, resultando em uma superfície lisa e brilhante. O processo de polimento pode ser categorizado em três tipos principais: polimento mecânico, polimento químico e polimento eletrolítico. Ao combinar o polimento mecânico com o polimento eletrolítico, as peças de alumínio podem obter um acabamento espelhado semelhante ao do aço inoxidável. Este processo transmite uma sensação de simplicidade sofisticada, estilo moderno e um apelo futurista.
3. Trefilação
A trefilação de fios metálicos é um processo de fabricação no qual linhas são raspadas repetidamente em placas de alumínio com lixa. A trefilação pode ser dividida em trefilação reta, trefilação aleatória, trefilação espiral e trefilação de fios de rosca. O processo de trefilação de fios metálicos permite a visualização clara de cada marca fina de seda, conferindo ao metal fosco um brilho fino e proporcionando ao produto um toque de moda e tecnologia.
4. Corte de alta luz
O corte de realces utiliza uma máquina de gravação de precisão para reforçar a lâmina de diamante no eixo da máquina de gravação de precisão de alta rotação (geralmente 20.000 rpm) para cortar peças e produzir áreas de realce localizadas na superfície do produto. O brilho dos realces de corte é afetado pela velocidade da broca de fresagem. Quanto maior a velocidade da broca, mais brilhantes são os realces de corte. Por outro lado, quanto mais escuros os realces de corte, maior a probabilidade de produzirem marcas de faca. O corte de alto brilho é particularmente comum em celulares, como o iPhone 5. Nos últimos anos, algumas estruturas metálicas de TVs de última geração adotaram alto brilho.Fresamento CNCtecnologia e os processos de anodização e escovação deixam a TV cheia de moda e nitidez tecnológica.
5. Anodização
Anodização é um processo eletroquímico que oxida metais ou ligas. Durante esse processo, o alumínio e suas ligas desenvolvem uma película de óxido quando uma corrente elétrica é aplicada em um eletrólito específico sob certas condições. A anodização aumenta a dureza da superfície e a resistência ao desgaste do alumínio, prolonga sua vida útil e melhora seu apelo estético. Esse processo tornou-se um componente vital do tratamento de superfície do alumínio e é atualmente um dos métodos mais amplamente utilizados e bem-sucedidos disponíveis.
6. Ânodo bicolor
Um ânodo bicolor refere-se ao processo de anodização de um produto para aplicar cores diferentes a áreas específicas. Embora essa técnica de anodização bicolor raramente seja empregada na indústria televisiva devido à sua complexidade e alto custo, o contraste entre as duas cores realça a aparência única e de alta qualidade do produto.
Existem vários fatores que contribuem para a deformação de peças de alumínio durante o processamento, incluindo propriedades do material, formato da peça e condições de produção. As principais causas da deformação incluem: tensão interna presente na peça bruta, forças de corte e calor gerados durante a usinagem, e forças exercidas durante a fixação. Para minimizar essas deformações, medidas de processo específicas e habilidades operacionais podem ser implementadas.
Medidas de processo para reduzir a deformação do processamento
1. Reduzir o estresse interno do blank
O envelhecimento natural ou artificial, juntamente com o tratamento por vibração, pode ajudar a reduzir a tensão interna de uma peça bruta. O pré-processamento também é um método eficaz para esse fim. Para uma peça bruta com cabeça grossa e orelhas grandes, pode ocorrer deformação significativa durante o processamento devido à margem substancial. Ao pré-processar as partes excedentes da peça bruta e reduzir a margem em cada área, podemos não apenas minimizar a deformação que ocorre durante o processamento subsequente, mas também aliviar parte da tensão interna presente após o pré-processamento.
2. Melhore a capacidade de corte da ferramenta
O material e os parâmetros geométricos da ferramenta afetam significativamente a força de corte e o calor. A seleção adequada da ferramenta é essencial para minimizar a deformação das peças processadas.
1) Seleção razoável dos parâmetros geométricos da ferramenta.
① Ângulo de inclinação:Sob a condição de manter a resistência da lâmina, o ângulo de ataque é adequadamente selecionado para ser maior. Por um lado, pode afiar uma aresta afiada e, por outro, pode reduzir a deformação do corte, suavizar a remoção de cavacos e, assim, reduzir a força de corte e a temperatura de corte. Evite usar ferramentas com ângulo de ataque negativo.
② Ângulo traseiro:O tamanho do ângulo de retorno tem impacto direto no desgaste da face traseira da ferramenta e na qualidade da superfície usinada. A espessura de corte é uma condição importante para a seleção do ângulo de retorno. Durante o fresamento em desbaste, devido à alta taxa de avanço, à alta carga de corte e à alta geração de calor, as condições de dissipação de calor da ferramenta devem ser boas. Portanto, o ângulo de retorno deve ser selecionado para ser menor. Durante o fresamento fino, a aresta deve ser afiada, o atrito entre a face traseira da ferramenta e a superfície usinada deve ser reduzido e a deformação elástica deve ser reduzida. Portanto, o ângulo de retorno deve ser selecionado para ser maior.
③ Ângulo da hélice:Para tornar a fresagem suave e reduzir a força de fresagem, o ângulo da hélice deve ser selecionado o maior possível.
④ Ângulo de deflexão principal:Reduzir adequadamente o ângulo de deflexão principal pode melhorar as condições de dissipação de calor e reduzir a temperatura média da área de processamento.
2) Melhorar a estrutura da ferramenta.
Reduza o número de dentes da fresa e aumente o espaço para cavacos:
Como os materiais de alumínio apresentam alta plasticidade e deformação de corte significativa durante o processamento, é essencial criar um espaço maior para cavacos. Isso significa que o raio da ranhura inferior do cavaco deve ser maior e o número de dentes na fresa deve ser reduzido.
Retificação fina dos dentes do cortador:
A rugosidade das arestas de corte dos dentes da fresa deve ser inferior a Ra = 0,4 µm. Antes de usar uma fresa nova, é aconselhável lixar suavemente a parte frontal e traseira dos dentes da fresa com uma pedra de afiação fina várias vezes para eliminar rebarbas ou pequenos padrões de dentes de serra remanescentes do processo de afiação. Isso não só ajuda a reduzir o calor do corte, como também minimiza a deformação.
Padrões rigorosos de desgaste de ferramentas:
À medida que as ferramentas se desgastam, a rugosidade da superfície da peça aumenta, a temperatura de corte aumenta e a peça pode sofrer deformação. Portanto, é crucial escolher materiais de ferramentas com excelente resistência ao desgaste e garantir que o desgaste da ferramenta não exceda 0,2 mm. Se o desgaste exceder esse limite, pode ocorrer a formação de cavacos. Durante o corte, a temperatura da peça deve ser mantida abaixo de 100 °C para evitar deformações.
3. Melhorar o método de fixação da peça de trabalho. Para peças de alumínio com paredes finas e baixa rigidez, os seguintes métodos de fixação podem ser usados para reduzir a deformação:
① Para peças de bucha de parede fina, o uso de um mandril autocentrante de três garras ou uma pinça de mola para fixação radial pode levar à deformação da peça após o afrouxamento após o processamento. Para evitar esse problema, é melhor usar um método de fixação axial da face final que ofereça maior rigidez. Posicione o furo interno da peça, crie um mandril roscado e insira-o no furo interno. Em seguida, use uma placa de cobertura para fixar a face final e fixe-a firmemente com uma porca. Este método ajuda a evitar a deformação da fixação durante o processamento do círculo externo, garantindo uma precisão de processamento satisfatória.
2 Ao processar peças de chapa metálica de paredes finas, é aconselhável utilizar uma ventosa a vácuo para obter uma força de fixação uniformemente distribuída. Além disso, usar uma quantidade de corte menor pode ajudar a evitar a deformação da peça.
Outro método eficaz é preencher o interior da peça com um meio para aumentar sua rigidez de processamento. Por exemplo, uma solução de ureia fundida contendo 3% a 6% de nitrato de potássio pode ser despejada na peça. Após o processamento, a peça pode ser imersa em água ou álcool para dissolver o enchimento e, em seguida, despejá-lo.
4. Arranjo razoável de processos
Durante o corte em alta velocidade, o processo de fresamento frequentemente gera vibração devido a grandes tolerâncias de usinagem e cortes intermitentes. Essa vibração pode impactar negativamente a precisão da usinagem e a rugosidade da superfície. Como resultado,Processo de corte CNC de alta velocidadeNormalmente, o processo é dividido em várias etapas: desbaste, semiacabamento, limpeza de ângulos e acabamento. Para peças que exigem alta precisão, um semiacabamento secundário pode ser necessário antes do acabamento.
Após a etapa de desbaste, é aconselhável deixar as peças esfriarem naturalmente. Isso ajuda a eliminar a tensão interna gerada durante o desbaste e reduz a deformação. A sobremetal de usinagem restante após o desbaste deve ser maior que a deformação esperada, geralmente entre 1 e 2 mm. Durante a etapa de acabamento, é importante manter uma sobremetal de usinagem uniforme na superfície acabada, normalmente entre 0,2 e 0,5 mm. Essa uniformidade garante que a ferramenta de corte permaneça em um estado estável durante o processamento, o que reduz significativamente a deformação de corte, melhora a qualidade da superfície e garante a precisão do produto.
Habilidades operacionais para reduzir a deformação do processamento
As peças de alumínio se deformam durante o processamento. Além dos motivos acima, o método de operação também é muito importante na operação real.
1. Para peças com grandes sobremetal de processamento, recomenda-se o processamento simétrico para melhorar a dissipação de calor durante a usinagem e evitar a concentração de calor. Por exemplo, ao processar uma chapa de 90 mm de espessura até 60 mm, se um lado for fresado imediatamente após o outro, as dimensões finais podem resultar em uma tolerância de planicidade de 5 mm. No entanto, se for utilizada uma abordagem de processamento simétrico com avanço repetido, em que cada lado é usinado duas vezes até seu tamanho final, a planicidade pode ser melhorada para 0,3 mm.
2. Quando houver múltiplas cavidades em peças de chapa, não é aconselhável usar o método de processamento sequencial, que processa uma cavidade de cada vez. Essa abordagem pode levar a forças desiguais nas peças, resultando em deformação. Em vez disso, use um método de processamento em camadas, no qual todas as cavidades de uma camada são processadas simultaneamente antes de passar para a próxima camada. Isso garante uma distribuição uniforme das tensões nas peças e minimiza o risco de deformação.
3. Para reduzir a força de corte e o calor, é importante ajustar a quantidade de corte. Entre os três componentes da quantidade de corte, a quantidade de corte reverso impacta significativamente a força de corte. Se a sobremetal de usinagem for excessiva e a força de corte durante uma única passada for muito alta, isso pode levar à deformação das peças, afetar negativamente a rigidez do fuso da máquina-ferramenta e reduzir a durabilidade da ferramenta.
Embora a redução da quantidade de corte reverso possa aumentar a longevidade da ferramenta, também pode reduzir a eficiência da produção. No entanto, o fresamento de alta velocidade na usinagem CNC pode resolver esse problema de forma eficaz. Ao reduzir a quantidade de corte reverso e, consequentemente, aumentar a taxa de avanço e a velocidade da máquina-ferramenta, a força de corte pode ser reduzida sem comprometer a eficiência da usinagem.
4. A sequência das operações de corte é importante. A usinagem de desbaste concentra-se em maximizar a eficiência da usinagem e aumentar a taxa de remoção de material por unidade de tempo. Normalmente, o fresamento reverso é utilizado para esta fase. No fresamento reverso, o excesso de material da superfície da peça bruta é removido na maior velocidade e no menor tempo possível, formando efetivamente um perfil geométrico básico para a etapa de acabamento.
Por outro lado, o acabamento prioriza alta precisão e qualidade, tornando o fresamento descendente a técnica preferida. No fresamento descendente, a espessura do corte diminui gradualmente do máximo até zero. Essa abordagem reduz significativamente o encruamento e minimiza a deformação das peças usinadas.
5. Peças de paredes finas frequentemente sofrem deformação devido à fixação durante o processamento, um desafio que persiste mesmo durante a fase de acabamento. Para minimizar essa deformação, é aconselhável afrouxar o dispositivo de fixação antes que o tamanho final seja atingido durante o acabamento. Isso permite que a peça retorne à sua forma original, após o que ela pode ser cuidadosamente fixada novamente — o suficiente apenas para mantê-la no lugar — com base na sensibilidade do operador. Este método ajuda a alcançar os resultados ideais de processamento.
Em resumo, a força de fixação deve ser aplicada o mais próximo possível da superfície de apoio e direcionada ao longo do eixo rígido mais forte da peça. Embora seja crucial evitar que a peça se solte, a força de fixação deve ser mantida no mínimo para garantir resultados ideais.
6. Ao processar peças com cavidades, evite que a fresa penetre diretamente no material, como faria uma broca. Essa abordagem pode levar à falta de espaço para cavacos na fresa, causando problemas como remoção irregular dos cavacos, superaquecimento, expansão e potencial colapso ou quebra dos cavacos dos componentes.
Em vez disso, primeiro use uma broca do mesmo tamanho ou maior que a fresa para criar o furo inicial. Em seguida, a fresa é usada para as operações de fresamento. Como alternativa, você pode utilizar um software CAM para gerar um programa de corte em espiral para a tarefa.
Se você quiser saber mais ou fazer perguntas, sinta-se à vontade para entrar em contatoinfo@anebon.com
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Horário da postagem: 27/11/2024