Алюминий — наиболее широко используемый цветной металл, и сфера его применения постоянно расширяется. Существует более 700 000 видов алюминиевых изделий, которые используются в различных отраслях, включая строительство, отделку, транспорт и аэрокосмическую промышленность. В данном обсуждении мы рассмотрим технологии обработки алюминиевых изделий и способы предотвращения деформации в процессе обработки.
К преимуществам и характеристикам алюминия относятся:
- Низкая плотностьПлотность алюминия составляет около 2,7 г/см³, что примерно в три раза меньше плотности железа или меди.
- Высокая пластичность:Алюминий обладает превосходной пластичностью, что позволяет придавать ему различные формы с помощью методов обработки под давлением, таких как экструзия и растяжение.
- Коррозионная стойкость:На поверхности алюминия естественным образом образуется защитная оксидная пленка, как в естественных условиях, так и в результате анодирования, что обеспечивает ему превосходную коррозионную стойкость по сравнению со сталью.
- Легко укрепляется:Несмотря на низкую прочность чистого алюминия, её можно значительно повысить с помощью анодирования.
- Облегчает обработку поверхности:Обработка поверхности может улучшить или изменить свойства алюминия. Процесс анодирования хорошо зарекомендовал себя и широко используется в обработке алюминиевых изделий.
- Хорошая проводимость и возможность вторичной переработки:Алюминий — отличный проводник электричества и легко поддается переработке.
Технология обработки алюминиевых изделий
Штамповка алюминиевых изделий
1. Холодная штамповка
В качестве материала используются алюминиевые гранулы. Эти гранулы формуются за один этап с помощью экструзионной машины и пресс-формы. Этот процесс идеально подходит для создания столбчатых изделий или форм, которые сложно получить путем растяжения, таких как эллиптические, квадратные и прямоугольные формы. (Как показано на рисунке 1: машина; на рисунке 2: алюминиевые гранулы; и на рисунке 3: изделие)
Тоннаж используемой машины связан с площадью поперечного сечения изделия. Зазор между верхним пуансоном и нижней матрицей, изготовленной из вольфрамовой стали, определяет толщину стенки изделия. После завершения прессования вертикальный зазор между верхним пуансоном и нижней матрицей указывает на толщину верхней части изделия (как показано на рисунке 4).
Преимущества: Короткий цикл открытия пресс-формы, более низкая стоимость разработки по сравнению с вытяжной пресс-формой. Недостатки: Длительный производственный процесс, значительные колебания размеров изделия в процессе, высокие затраты на рабочую силу.
2. Растяжка
Используемый материал: алюминиевый лист. Для получения требуемой формы используется машина непрерывного формования и пресс-форма, обеспечивающие многократную деформацию, что подходит для неколонных тел (изделий из изогнутого алюминия). (Как показано на рисунке 5 — машина, на рисунке 6 — пресс-форма, на рисунке 7 — изделие).
Преимущества:В процессе производства стабильно контролируются размеры сложных и многократно деформированных изделий, а поверхность изделия становится более гладкой.
Недостатки:Высокая стоимость пресс-форм, относительно длительный цикл разработки и высокие требования к выбору оборудования и точности.
Обработка поверхности алюминиевых изделий
1. Пескоструйная обработка (дробеструйная обработка)
Процесс очистки и придания шероховатости металлической поверхности путем воздействия высокоскоростного потока песка.
Этот метод обработки алюминиевой поверхности улучшает чистоту и шероховатость поверхности заготовки. В результате улучшаются механические свойства поверхности, что приводит к повышению усталостной прочности. Это улучшение увеличивает адгезию между поверхностью и любыми нанесенными покрытиями, продлевая срок службы покрытия. Кроме того, это облегчает выравнивание и улучшает эстетический вид покрытия. Этот процесс часто встречается в различных продуктах Apple.
2. Полировка
Метод обработки использует механические, химические или электрохимические методы для уменьшения шероховатости поверхности заготовки, в результате чего получается гладкая и блестящая поверхность. Процесс полировки можно разделить на три основных типа: механическая полировка, химическая полировка и электролитическая полировка. Сочетание механической и электролитической полировки позволяет добиться зеркальной поверхности алюминиевых деталей, аналогичной поверхности нержавеющей стали. Этот процесс придает изделию ощущение изысканной простоты, стиля и футуристического очарования.
3. Проволочное волочение
Техника волочения проволоки по металлу — это производственный процесс, при котором линии многократно зачищаются от алюминиевых пластин наждачной бумагой. Волочение проволоки может быть разделено на прямое волочение, произвольное волочение, спиральное волочение и нитевидное волочение. В процессе волочения проволоки по металлу отчетливо видна каждая тончайшая шелковистая линия, благодаря чему матовый металл приобретает тонкий, ворсистый блеск, а изделие сочетает в себе модные тенденции и передовые технологии.
4. Стрижка при ярком освещении
Техника резки с бликами использует прецизионный гравировальный станок для усиления алмазного ножа на шпинделе высокоскоростного (обычно 20 000 об/мин) прецизионного гравировального станка, чтобы вырезать детали и создавать локальные блики на поверхности изделия. Яркость бликов на резке зависит от скорости вращения сверла. Чем выше скорость сверления, тем ярче блики на резке. И наоборот, чем темнее блики на резке, тем больше вероятность появления следов от ножа. Глянцевая резка особенно распространена в мобильных телефонах, таких как iPhone 5. В последние годы некоторые металлические рамки для высококачественных телевизоров также стали глянцевыми.фрезерование на станках с ЧПУТехнологии, а также процессы анодирования и шлифовки придают телевизору стильный и технологичный вид.
5. Анодирование
Анодирование — это электрохимический процесс, в ходе которого металлы или сплавы окисляются. В ходе этого процесса при подаче электрического тока в специальном электролите при определенных условиях на алюминии и его сплавах образуется оксидная пленка. Анодирование повышает твердость поверхности и износостойкость алюминия, продлевает срок его службы и улучшает его эстетический вид. Этот процесс стал важнейшим компонентом обработки поверхности алюминия и в настоящее время является одним из наиболее широко используемых и успешных доступных методов.
6. Двухцветный анод
Двухцветное анодирование — это процесс анодирования изделия, при котором на определенные участки наносятся разные цвета. Хотя эта двухцветная технология анодирования редко используется в телевизионной индустрии из-за своей сложности и высокой стоимости, контраст между двумя цветами подчеркивает высококлассный и уникальный внешний вид изделия.
На деформацию алюминиевых деталей в процессе обработки влияют несколько факторов, включая свойства материала, форму детали и условия производства. К основным причинам деформации относятся: внутренние напряжения в заготовке, силы резания и тепло, выделяемое в процессе обработки, а также силы, возникающие при зажиме. Для минимизации этих деформаций могут быть применены специальные технологические меры и навыки оператора.
Меры по снижению деформации при обработке
1. Снизить внутреннее напряжение заготовки.
Естественное или искусственное старение, наряду с вибрационной обработкой, может помочь снизить внутреннее напряжение заготовки. Предварительная обработка также является эффективным методом для этой цели. Для заготовки с массивной головкой и большими «ушками» во время обработки может произойти значительная деформация из-за существенного зазора. Предварительно обрабатывая избыточные части заготовки и уменьшая зазор в каждой области, мы можем не только минимизировать деформацию, возникающую во время последующей обработки, но и снизить часть внутреннего напряжения, присутствующего после предварительной обработки.
2. Улучшить режущие свойства инструмента.
Материал и геометрические параметры инструмента существенно влияют на силу резания и тепловыделение. Правильный выбор инструмента имеет решающее значение для минимизации деформации деталей в процессе обработки.
1) Разумный выбор геометрических параметров инструмента.
① Угол наклона граблей:При условии сохранения прочности лезвия, угол заточки выбирается более оптимальным. С одной стороны, это позволяет заточить кромку до остроты, а с другой — уменьшить деформацию при резке, обеспечить плавное удаление стружки и, следовательно, снизить усилие резания и температуру резания. Следует избегать использования инструментов с отрицательным углом заточки.
② Угол наклона спины:Размер угла заточки напрямую влияет на износ задней поверхности инструмента и качество обработанной поверхности. Толщина резания является важным условием для выбора угла заточки. При черновом фрезеровании, из-за большой подачи, большой нагрузки на резание и высокого тепловыделения, необходимы хорошие условия для отвода тепла от инструмента. Поэтому угол заточки следует выбирать меньшим. При чистом фрезеровании кромка должна быть острой, трение между задней поверхностью инструмента и обрабатываемой поверхностью должно быть уменьшено, а упругая деформация должна быть снижена. Поэтому угол заточки следует выбирать большим.
③ Угол спирали:Для обеспечения плавного процесса фрезерования и снижения усилия фрезерования следует выбирать как можно больший угол наклона спирали.
④ Основной угол отклонения:Соответствующее уменьшение основного угла отклонения может улучшить условия теплоотвода и снизить среднюю температуру в зоне обработки.
2) Улучшить структуру инструмента.
Уменьшить количество зубьев фрезы и увеличить пространство для стружки:
Поскольку алюминиевые материалы обладают высокой пластичностью и значительной деформацией при резке, крайне важно создать большее пространство для стружки. Это означает, что радиус дна канавки для стружки должен быть больше, а количество зубьев на фрезе должно быть уменьшено.
Тонкая заточка зубьев фрезы:
Шероховатость режущих кромок зубьев фрезы должна быть менее Ra = 0,4 мкм. Перед использованием новой фрезы рекомендуется несколько раз аккуратно заточить переднюю и заднюю стороны зубьев мелкозернистым масляным точильным камнем, чтобы удалить заусенцы или небольшие зубчатые узоры, оставшиеся после заточки. Это не только помогает снизить нагрев при резке, но и минимизирует деформацию режущей кромки.
Строгий контроль за стандартами износа инструмента:
По мере износа инструмента увеличивается шероховатость поверхности заготовки, повышается температура резания, и заготовка может подвергаться большей деформации. Поэтому крайне важно выбирать материалы инструмента с отличной износостойкостью и следить за тем, чтобы износ инструмента не превышал 0,2 мм. Если износ превышает этот предел, это может привести к образованию стружки. Во время резания температура заготовки, как правило, должна поддерживаться ниже 100 °C, чтобы предотвратить деформацию.
3. Улучшите способ зажима заготовки. Для тонкостенных алюминиевых заготовок с низкой жесткостью для уменьшения деформации можно использовать следующие методы зажима:
① При обработке тонкостенных втулок использование трехкулачкового самоцентрирующегося патрона или пружинной цанги для радиального зажима может привести к деформации заготовки после ослабления зажима после обработки. Чтобы избежать этой проблемы, лучше использовать метод осевого зажима торца, обеспечивающий большую жесткость. Расположите внутреннее отверстие детали, создайте резьбовой сквозной стержень и вставьте его во внутреннее отверстие. Затем используйте крышку для зажима торца и плотно закрепите ее гайкой. Этот метод помогает предотвратить деформацию зажима при обработке внешнего круга, обеспечивая удовлетворительную точность обработки.
② При обработке тонкостенных заготовок из листового металла рекомендуется использовать вакуумную присоску для обеспечения равномерного распределения силы зажима. Кроме того, использование меньшего количества резания может помочь предотвратить деформацию заготовки.
Еще один эффективный метод — заполнение внутренней части заготовки наполнителем для повышения ее жесткости при обработке. Например, в заготовку можно залить расплав мочевины, содержащий от 3% до 6% нитрата калия. После обработки заготовку можно погрузить в воду или спирт для растворения наполнителя, а затем вылить его.
4. Разумная организация процессов
При высокоскоростной резке процесс фрезерования часто вызывает вибрацию из-за больших припусков на обработку и прерывистого резания. Эта вибрация может негативно влиять на точность обработки и шероховатость поверхности. В результате,Процесс высокоскоростной резки на станке с ЧПУОбычно обработка делится на несколько этапов: черновая, получистовая, угловая очистка и чистовая обработка. Для деталей, требующих высокой точности, перед чистовой обработкой может потребоваться вторичная получистовая обработка.
После черновой обработки рекомендуется дать деталям остыть естественным образом. Это помогает устранить внутренние напряжения, возникающие в процессе черновой обработки, и уменьшить деформацию. Припуск на обработку, остающийся после черновой обработки, должен быть больше ожидаемой деформации, обычно от 1 до 2 мм. На этапе чистовой обработки важно поддерживать равномерный припуск на обработанной поверхности, обычно от 0,2 до 0,5 мм. Такая равномерность обеспечивает стабильное состояние режущего инструмента во время обработки, что значительно уменьшает деформацию при резании, повышает качество поверхности и гарантирует точность изделия.
Оперативные навыки для уменьшения деформации при обработке.
В процессе обработки алюминиевые детали деформируются. Помимо вышеперечисленных причин, метод работы также имеет большое значение в практическом применении.
1. Для деталей с большими припусками на обработку рекомендуется симметричная обработка для улучшения теплоотвода во время обработки и предотвращения концентрации тепла. Например, при обработке листа толщиной 90 мм до 60 мм, если одна сторона фрезеруется сразу после другой, конечные размеры могут иметь допуск на плоскостность в 5 мм. Однако, если используется симметричный подход с многократной подачей, при котором каждая сторона обрабатывается до конечного размера дважды, плоскостность можно улучшить до 0,3 мм.
2. При наличии нескольких полостей на листовых деталях нецелесообразно использовать метод последовательной обработки, при котором обрабатывается только одна полость за раз. Такой подход может привести к неравномерному распределению нагрузок на детали, вызывая деформацию. Вместо этого следует использовать послойный метод обработки, при котором все полости в одном слое обрабатываются одновременно, прежде чем переходить к следующему слою. Это обеспечивает равномерное распределение напряжений на деталях и минимизирует риск деформации.
3. Для снижения силы резания и тепловыделения важно регулировать величину резания. Среди трех составляющих величины резания величина обратного резания существенно влияет на силу резания. Если припуск на обработку чрезмерен, а сила резания за один проход слишком высока, это может привести к деформации деталей, негативно повлиять на жесткость шпинделя станка и снизить долговечность инструмента.
Уменьшение величины обратного резания может увеличить срок службы инструмента, но также может снизить эффективность производства. Однако высокоскоростное фрезерование на станках с ЧПУ может эффективно решить эту проблему. За счет уменьшения величины обратного резания и, соответственно, увеличения скорости подачи и скорости вращения станка, можно снизить усилие резания без ущерба для эффективности обработки.
4. Последовательность операций резания имеет важное значение. Черновая обработка направлена на максимизацию эффективности обработки и увеличение скорости съема материала за единицу времени. Как правило, на этом этапе используется обратное фрезерование. При обратном фрезеровании излишки материала с поверхности заготовки удаляются с максимально возможной скоростью и за минимальное время, эффективно формируя базовый геометрический профиль для чистовой обработки.
С другой стороны, при чистовой обработке приоритет отдается высокой точности и качеству, поэтому предпочтительным методом является фрезерование с попутным реза. При фрезеровании с попутным реза толщина резания постепенно уменьшается от максимального значения до нуля. Такой подход значительно снижает упрочнение материала и минимизирует деформацию обрабатываемых деталей.
5. Тонкостенные заготовки часто деформируются из-за зажима во время обработки, и эта проблема сохраняется даже на этапе чистовой обработки. Чтобы минимизировать эту деформацию, рекомендуется ослабить зажимное устройство до достижения окончательного размера на этапе чистовой обработки. Это позволяет заготовке вернуться к своей первоначальной форме, после чего ее можно аккуратно снова зажать — достаточно лишь для удержания заготовки на месте — ориентируясь на ощущения оператора. Этот метод помогает достичь идеальных результатов обработки.
В заключение следует отметить, что усилие зажима должно быть приложено как можно ближе к опорной поверхности и направлено вдоль самой жесткой оси заготовки. Хотя предотвращение ослабления заготовки крайне важно, усилие зажима следует свести к минимуму для обеспечения оптимальных результатов.
6. При обработке деталей с полостями избегайте прямого проникновения фрезы в материал, как это происходит при использовании сверла. Такой подход может привести к недостаточному пространству для стружки, вызывая такие проблемы, как неравномерное удаление стружки, перегрев, расширение и потенциальное разрушение стружки или поломка деталей.
Вместо этого сначала используйте сверло того же размера или большего, чем фреза, чтобы создать первоначальное отверстие. После этого фреза используется для фрезерования. В качестве альтернативы можно использовать программное обеспечение CAM для создания программы спиральной резки для этой задачи.
Если вы хотите узнать больше или у вас есть вопросы, пожалуйста, свяжитесь с нами.info@anebon.com
Специализация и клиентоориентированность команды Anebon помогли компании завоевать отличную репутацию среди клиентов по всему миру благодаря доступным ценам.Детали, изготовленные на станках с ЧПУ., детали, вырезанные на станках с ЧПУ, итокарный станок с ЧПУОбработка деталей. Главная цель компании Anebon — помочь клиентам достичь своих целей. Компания прилагает огромные усилия для создания взаимовыгодной ситуации для всех и приглашает вас присоединиться к ней.
Дата публикации: 27 ноября 2024 г.