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 deformações durante o processo.
As vantagens e características do alumínio incluem:
- Baixa DensidadeO alumínio tem uma densidade de cerca de 2,7 g/cm³, que é aproximadamente um terço da densidade do ferro ou do cobre.
- Alta plasticidade:O alumínio possui excelente ductilidade, permitindo que seja moldado em diversos produtos por meio de métodos de processamento sob 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 meio de anodização, oferecendo resistência superior à corrosão em comparação com o 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 superfícies:Os tratamentos de superfície podem melhorar 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
Estampagem de produtos de alumínio
1. Estampagem a frio
O material utilizado são grânulos de alumínio. Esses grânulos são moldados em uma única etapa utilizando uma extrusora e um molde. Esse processo é ideal para criar produtos cilíndricos ou formatos difíceis de obter por estiramento, como formas elípticas, quadradas e retangulares. (Conforme mostrado na Figura 1, a máquina; na Figura 2, os grânulos de alumínio; e na 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 da superfície do produto (conforme mostrado na Figura 4).
Vantagens: Ciclo de abertura do molde curto, custo de desenvolvimento menor do que o molde de estiramento. Desvantagens: Processo de produção longo, grande flutuação no tamanho do produto durante o processo, alto custo de mão de obra.
2. Alongamento
Material utilizado: chapa de alumínio. Utiliza-se máquina de moldagem contínua e molde para realizar múltiplas deformações e atender aos requisitos de forma, sendo adequada para peças não cilíndricas (produtos com alumínio curvado). (Conforme ilustrado na Figura 5, máquina; Figura 6, molde; e Figura 7, produto).
Vantagens:As dimensões de produtos complexos e com múltiplas deformações são controladas de forma estável durante o processo de produção, e a superfície do produto fica mais lisa.
Desvantagens:Alto custo de moldes, ciclo de desenvolvimento relativamente longo e exigências rigorosas quanto à seleção de máquinas e precisão.
Tratamento de superfície de produtos de alumínio
1. Jateamento de areia (granulação)
O processo de limpeza e aspereza da superfície metálica pelo impacto de um fluxo de areia em alta velocidade.
Este método de tratamento de superfície de alumínio melhora a limpeza e a rugosidade da superfície da peça. Como resultado, as propriedades mecânicas da superfície são aprimoradas, levando a uma maior resistência à fadiga. Essa melhoria aumenta a adesão entre a superfície e quaisquer revestimentos aplicados, prolongando a durabilidade do revestimento. Além disso, facilita o nivelamento e a aparência estética do revestimento. Esse processo é comumente encontrado em diversos produtos da 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. Combinando o polimento mecânico com o polimento eletrolítico, as peças de alumínio podem atingir um acabamento espelhado semelhante ao do aço inoxidável. Esse processo confere uma sensação de simplicidade sofisticada, elegância e um apelo futurista.
3. Trefilação de fios
A trefilação é um processo de fabricação no qual linhas são repetidamente raspadas de chapas de alumínio com lixa. A trefilação pode ser dividida em trefilação reta, trefilação aleatória, trefilação espiral e trefilação em fio. O processo de trefilação permite visualizar com clareza cada detalhe, conferindo ao metal fosco um brilho sutil e um produto que alia estilo e tecnologia.
4. Corte de luz intensa
O corte de alto brilho utiliza uma máquina de gravação de precisão para reforçar a lâmina diamantada no eixo de alta rotação (geralmente 20.000 rpm) da máquina, cortando peças e produzindo áreas de alto brilho localizadas na superfície do produto. O brilho dos destaques do corte é afetado pela velocidade da broca. Quanto maior a velocidade da broca, mais brilhantes serão os destaques do corte. Por outro lado, quanto mais escuros forem os destaques do corte, maior a probabilidade de produzirem marcas da lâmina. O corte de alto brilho é particularmente comum em telefones celulares, como o iPhone 5. Nos últimos anos, algumas molduras metálicas de TVs de alta gama também adotaram o acabamento de alto brilho.Fresagem CNCA tecnologia, juntamente com os processos de anodização e escovação, conferem à TV um visual moderno e sofisticado, aliado à sua alta tecnologia.
5. Anodização
A anodização é um processo eletroquímico que oxida metais ou ligas metálicas. Durante esse processo, o alumínio e suas ligas desenvolvem uma película de óxido quando uma corrente elétrica é aplicada em um eletrólito específico sob determinadas condições. A anodização aumenta a dureza superficial e a resistência ao desgaste do alumínio, prolonga sua vida útil e melhora seu aspecto estético. Esse processo tornou-se um componente vital do tratamento de superfície do alumínio e atualmente é um dos métodos mais utilizados e bem-sucedidos disponíveis.
6. Ânodo bicolor
A anodização bicolor refere-se ao processo de anodização de um produto, aplicando cores diferentes a áreas específicas. Embora essa técnica de anodização bicolor seja raramente empregada na indústria de televisores devido à sua complexidade e alto custo, o contraste entre as duas cores realça a aparência sofisticada e exclusiva do produto.
Diversos fatores contribuem para a deformação durante o processamento de peças de alumínio, incluindo as propriedades do material, o formato da peça e as condições de produção. As principais causas de deformação incluem: tensões internas presentes na chapa, forças de corte e calor gerados durante a usinagem, e forças exercidas durante a fixação. Para minimizar essas deformações, podem ser implementadas medidas específicas de processo e habilidades operacionais adequadas.
Medidas de processo para reduzir a deformação durante o processamento
1. Reduzir a tensão interna da peça bruta
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. Em peças brutas com cabeça larga 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. Melhorar a capacidade de corte da ferramenta.
Os parâmetros geométricos e de material da ferramenta afetam significativamente a força de corte e o calor gerado. A seleção adequada da ferramenta é essencial para minimizar a deformação das peças durante o processamento.
1) Seleção adequada dos parâmetros geométricos da ferramenta.
① Ângulo de inclinação:Mantendo-se a resistência da lâmina, o ângulo de ataque deve ser selecionado de forma a ser maior. Isso permite, por um lado, afiar a aresta de corte e, por outro, reduzir a deformação durante o corte, facilitando a remoção de cavacos e, consequentemente, diminuindo a força e a temperatura de corte. Evite o uso de ferramentas com ângulo de ataque negativo.
② Ângulo posterior:O tamanho do ângulo de recuo tem um 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 recuo. Durante o desbaste, devido à alta taxa de avanço, à elevada carga de corte e à alta geração de calor, as condições de dissipação de calor da ferramenta precisam ser boas. Portanto, o ângulo de recuo deve ser menor. Durante o acabamento, a aresta precisa ser afiada, o atrito entre a face traseira da ferramenta e a superfície usinada precisa ser reduzido, assim como a deformação elástica. Portanto, o ângulo de recuo deve ser maior.
③ Ângulo da hélice:Para tornar a fresagem mais 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 diminuir 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 remoção de cavacos:
Como os materiais de alumínio apresentam alta plasticidade e deformação significativa durante o processamento, é essencial criar um espaço maior para o cavaco. Isso significa que o raio do fundo da ranhura de cavaco deve ser maior e o número de dentes da fresa deve ser reduzido.
Afiação fina dos dentes da fresa:
O valor de 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 afiar suavemente a parte frontal e posterior dos dentes com uma pedra de afiar fina várias vezes para eliminar quaisquer rebarbas ou leves marcas de serra remanescentes do processo de afiação. Isso não só ajuda a reduzir o calor gerado pelo corte, como também minimiza a deformação da lâmina.
Padrões de controle rigoroso de desgaste de ferramentas:
À medida que as ferramentas se desgastam, a rugosidade da superfície da peça aumenta, a temperatura de corte sobe e a peça pode sofrer maior 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 ultrapassar esse limite, pode ocorrer a formação de cavacos. Durante o corte, a temperatura da peça deve ser mantida geralmente abaixo de 100 °C para evitar deformações.
3. Melhore o método de fixação da peça. Para peças de alumínio de paredes finas com baixa rigidez, os seguintes métodos de fixação podem ser usados para reduzir a deformação:
① Para buchas de paredes finas, o uso de um mandril autocentrante de três garras ou uma pinça de mola para fixação radial pode causar a deformação da peça após a remoção do mandril durante o processamento. Para evitar esse problema, é preferível utilizar um método de fixação axial pela face da extremidade, que oferece maior rigidez. Posicione o furo interno da peça, crie um mandril roscado passante e insira-o no furo interno. Em seguida, utilize uma placa de cobertura para fixar a face da extremidade e aperte-a firmemente com uma porca. Esse método ajuda a evitar a deformação por fixação durante o processamento do círculo externo, garantindo uma precisão satisfatória.
② Ao processar peças de chapa metálica de paredes finas, é aconselhável usar uma ventosa a vácuo para obter uma força de fixação uniformemente distribuída. Além disso, usar uma quantidade menor de material cortado pode ajudar a evitar a deformação da peça.
Outro método eficaz é preencher o interior da peça com um material que aumente sua rigidez durante o processamento. Por exemplo, uma mistura de ureia fundida contendo de 3% a 6% de nitrato de potássio pode ser vertida na peça. Após o processamento, a peça pode ser imersa em água ou álcool para dissolver o material e, em seguida, o líquido pode ser removido.
4. Organização razoável dos processos
Durante o corte em alta velocidade, o processo de fresagem frequentemente gera vibração devido às grandes sobremedidas de usinagem e ao corte intermitente. Essa vibração pode afetar negativamente a precisão da usinagem e a rugosidade da superfície. Como resultado,Processo de corte CNC de alta velocidadeO processo é normalmente 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 sobremedida de usinagem 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 sobremedida de usinagem uniforme na superfície acabada, tipicamente 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 no processamento
As peças de alumínio deformam-se durante o processamento. Além dos motivos já mencionados, o método de operação também é crucial na prática.
1. Para peças com grandes tolerâncias de usinagem, recomenda-se o processamento simétrico para melhorar a dissipação de calor durante a usinagem e evitar a concentração de calor. Por exemplo, ao usinar 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 avanços repetidos, em que cada lado é usinado até sua dimensão final duas vezes, a planicidade pode ser melhorada para 0,3 mm.
2. Quando existem múltiplas cavidades em peças de chapa metálica, não é aconselhável utilizar o método de processamento sequencial, tratando uma cavidade de cada vez. Essa abordagem pode levar a forças desiguais nas peças, resultando em deformação. Em vez disso, utilize um método de processamento por camadas, no qual todas as cavidades em uma camada são processadas simultaneamente antes de passar para a próxima camada. Isso garante uma distribuição uniforme de tensão 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. Dentre os três componentes da quantidade de corte, a quantidade de corte reverso impacta significativamente a força de corte. Se a sobremedida 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 do recuo da ferramenta possa aumentar sua vida útil, também pode diminuir a eficiência da produção. No entanto, a fresagem de alta velocidade em máquinas CNC pode solucionar esse problema de forma eficaz. Ao reduzir o recuo da ferramenta e, consequentemente, aumentar a taxa de avanço e a velocidade da máquina, a força de corte pode ser reduzida sem comprometer a eficiência da usinagem.
4. A sequência das operações de corte é importante. O desbaste visa maximizar a eficiência da usinagem e aumentar a taxa de remoção de material por unidade de tempo. Normalmente, utiliza-se a fresagem reversa nessa fase. Na fresagem reversa, o excesso de material da superfície da peça bruta é removido na velocidade mais alta 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 a fresagem concordante a técnica preferida. Na fresagem concordante, 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 deformações devido à fixação durante o processamento, um desafio que persiste mesmo na etapa de acabamento. Para minimizar essa deformação, é recomendável afrouxar o dispositivo de fixação antes de atingir a dimensão final durante o acabamento. Isso permite que a peça retorne à sua forma original, após o que pode ser fixada novamente com cuidado — o suficiente apenas para mantê-la no lugar — de acordo com a sensibilidade do operador. Esse método ajuda a alcançar resultados de processamento ideais.
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 ótimos.
6. Ao processar peças com cavidades, evite que a fresa penetre diretamente no material como faria uma broca. Essa abordagem pode resultar em espaço insuficiente para a fresa, causando problemas como remoção irregular de cavacos, superaquecimento, expansão e potencial colapso ou quebra dos componentes devido aos cavacos.
Em vez disso, primeiro utilize uma broca do mesmo tamanho ou maior que a fresa para criar o furo inicial. Depois disso, a fresa é utilizada para as operações de fresagem. Alternativamente, você pode utilizar um software CAM para gerar um programa de corte helicoidal para a tarefa.
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Data da publicação: 27/11/2024