Hliník je najpoužívanejší neželezný kov a jeho rozsah použitia sa neustále rozširuje. Existuje viac ako 700 000 druhov hliníkových výrobkov, ktoré sú určené pre rôzne odvetvia vrátane stavebníctva, dekorácií, dopravy a leteckého priemyslu. V tejto diskusii preskúmame technológiu spracovania hliníkových výrobkov a to, ako sa vyhnúť deformácii počas spracovania.
Medzi výhody a vlastnosti hliníka patria:
- Nízka hustotaHliník má hustotu približne 2,7 g/cm³, čo je zhruba tretina hustoty železa alebo medi.
- Vysoká plasticita:Hliník má vynikajúcu ťažnosť, čo umožňuje jeho tvarovanie do rôznych výrobkov pomocou tlakových metód, ako je extrúzia a naťahovanie.
- Odolnosť proti korózii:Hliník prirodzene vytvára na svojom povrchu ochranný oxidový film, buď za prírodných podmienok, alebo eloxovaním, ktorý ponúka v porovnaní s oceľou vynikajúcu odolnosť voči korózii.
- Ľahko sa spevňuje:Hoci čistý hliník má nízku úroveň pevnosti, jeho pevnosť sa dá výrazne zvýšiť eloxovaním.
- Uľahčuje povrchovú úpravu:Povrchové úpravy môžu zlepšiť alebo upraviť vlastnosti hliníka. Proces anodizácie je dobre zavedený a široko používaný pri spracovaní hliníkových výrobkov.
- Dobrá vodivosť a recyklovateľnosť:Hliník je vynikajúci vodič elektriny a ľahko sa recykluje.
Technológia spracovania hliníkových výrobkov
Lisovanie hliníkových výrobkov
1. Lisovanie za studena
Použitým materiálom sú hliníkové pelety. Tieto pelety sa tvarujú v jednom kroku pomocou extrúzneho stroja a formy. Tento proces je ideálny na vytváranie stĺpovitých produktov alebo tvarov, ktoré je náročné dosiahnuť naťahovaním, ako sú eliptické, štvorcové a obdĺžnikové tvary. (Ako je znázornené na obrázku 1, stroj; na obrázku 2, hliníkové pelety; a na obrázku 3, produkt)
Tonáž použitého stroja súvisí s plochou prierezu výrobku. Medzera medzi horným razníkom a spodným razníkom vyrobeným z volfrámovej ocele určuje hrúbku steny výrobku. Po dokončení lisovania vertikálna medzera medzi horným razníkom a spodným razníkom označuje hrúbku vrchnej časti výrobku. (Ako je znázornené na obrázku 4)
Výhody: Krátky cyklus otvárania formy, nižšie náklady na vývoj ako pri naťahovacej forme. Nevýhody: Dlhý výrobný proces, veľké kolísanie veľkosti výrobku počas procesu, vysoké náklady na pracovnú silu.
2. Strečing
Použitý materiál: hliníkový plech. Na splnenie požiadaviek na tvar sa používa kontinuálny lis na výrobu foriem na vykonávanie viacerých deformácií, vhodné pre nestĺpcové telesá (výrobky zo zakriveného hliníka). (Ako je znázornené na obrázku 5, stroj, obrázku 6, forma a obrázku 7, výrobok)
Výhody:Rozmery zložitých a viacnásobne deformovaných výrobkov sú počas výrobného procesu stabilne riadené a povrch výrobku je hladší.
Nevýhody:Vysoké náklady na formu, relatívne dlhý vývojový cyklus a vysoké požiadavky na výber stroja a presnosť.
Povrchová úprava hliníkových výrobkov
1. Pieskovanie (brokovanie)
Proces čistenia a zdrsňovania kovového povrchu nárazom vysokorýchlostného prúdu piesku.
Táto metóda povrchovej úpravy hliníka zvyšuje čistotu a drsnosť povrchu obrobku. Výsledkom je zlepšenie mechanických vlastností povrchu, čo vedie k lepšej odolnosti proti únave. Toto zlepšenie zvyšuje priľnavosť medzi povrchom a akýmikoľvek nanesenými nátermi, čím sa predlžuje trvanlivosť náteru. Okrem toho uľahčuje vyrovnávanie a estetický vzhľad náteru. Tento proces sa bežne vyskytuje v rôznych produktoch Apple.
2. Leštenie
Metóda spracovania využíva mechanické, chemické alebo elektrochemické techniky na zníženie drsnosti povrchu obrobku, čoho výsledkom je hladký a lesklý povrch. Proces leštenia možno rozdeliť do troch hlavných typov: mechanické leštenie, chemické leštenie a elektrolytické leštenie. Kombináciou mechanického leštenia s elektrolytickým leštením môžu hliníkové diely dosiahnuť zrkadlový povrch podobný nehrdzavejúcej oceli. Tento proces dodáva hliníkovým dielom pocit luxusnej jednoduchosti, módnosti a futuristického vzhľadu.
3. Ťahanie drôtu
Ťahanie kovového drôtu je výrobný proces, pri ktorom sa z hliníkových dosiek opakovane zoškrabujú čiary brúsnym papierom. Ťahanie drôtu možno rozdeliť na rovné ťahanie drôtu, náhodné ťahanie drôtu, špirálové ťahanie drôtu a ťahanie závitového drôtu. Proces ťahania kovového drôtu jasne ukazuje každú jemnú hodvábnu stopu, takže matný kov má jemný vlasový lesk a výrobok je zároveň módny aj technologicky vyspelý.
4. Rezanie pri vysokom osvetlení
Rezanie zvýraznení využíva presný gravírovací stroj na spevnenie diamantového noža na vysokorýchlostnom rotačnom vretene (zvyčajne 20 000 ot./min.) presného gravírovacieho stroja na rezanie dielov a vytváranie lokálnych zvýraznení na povrchu výrobku. Jas zvýraznení rezu je ovplyvnený rýchlosťou vŕtania. Čím vyššia je rýchlosť vŕtania, tým jasnejšie sú zvýraznenia rezu. Naopak, čím tmavšie sú zvýraznenia rezu, tým je pravdepodobnejšie, že vytvoria stopy po noži. Vysoký lesk rezu je obzvlášť bežný v mobilných telefónoch, ako je iPhone 5. V posledných rokoch niektoré kovové rámy luxusných televízorov prijali vysoký lesk.CNC frézovanietechnológia a procesy eloxovania a kefovania dodávajú televízoru módny a technologicky vycibrený vzhľad.
5. Eloxovanie
Anodizácia je elektrochemický proces, ktorý oxiduje kovy alebo zliatiny. Počas tohto procesu hliník a jeho zliatiny vytvárajú oxidový film, keď sa na ne za určitých podmienok aplikuje elektrický prúd v špecifickom elektrolyte. Anodizácia zvyšuje tvrdosť povrchu a odolnosť hliníka voči opotrebovaniu, predlžuje jeho životnosť a zlepšuje jeho estetický vzhľad. Tento proces sa stal dôležitou súčasťou povrchovej úpravy hliníka a v súčasnosti je jednou z najpoužívanejších a najúspešnejších dostupných metód.
6. Dvojfarebná anóda
Dvojfarebná anóda označuje proces eloxovania produktu, pri ktorom sa na špecifické oblasti nanášajú rôzne farby. Hoci sa táto technika dvojfarebného eloxovania v televíznom priemysle používa zriedkavo kvôli svojej zložitosti a vysokým nákladom, kontrast medzi týmito dvoma farbami umocňuje luxusný a jedinečný vzhľad produktu.
K deformácii hliníkových dielov pri spracovaní prispieva niekoľko faktorov, vrátane vlastností materiálu, tvaru dielu a výrobných podmienok. Medzi hlavné príčiny deformácie patria: vnútorné napätie prítomné v polotovare, rezné sily a teplo generované počas obrábania a sily vyvíjané počas upnutia. Na minimalizáciu týchto deformácií je možné zaviesť špecifické procesné opatrenia a prevádzkové zručnosti.
Procesné opatrenia na zníženie deformácie pri spracovaní
1. Znížte vnútorné napätie polotovaru
Prirodzené alebo umelé starnutie spolu s vibračným spracovaním môže pomôcť znížiť vnútorné napätie v polotovare. Predbežné spracovanie je na tento účel tiež účinnou metódou. Pri polotovare s hrubou hlavou a veľkými ušami môže počas spracovania dôjsť k výraznej deformácii v dôsledku značného okraja. Predbežným spracovaním prebytočných častí polotovaru a znížením okraja v každej oblasti môžeme nielen minimalizovať deformáciu, ku ktorej dochádza počas následného spracovania, ale aj zmierniť časť vnútorného napätia prítomného po predbežnom spracovaní.
2. Zlepšite reznú schopnosť nástroja
Materiál a geometrické parametre nástroja významne ovplyvňujú reznú silu a teplo. Správny výber nástroja je nevyhnutný na minimalizáciu deformácie súčiastok pri obrábaní.
1) Rozumný výber geometrických parametrov nástroja.
① Uhol sklonu:Za podmienky zachovania pevnosti čepele sa uhol čela zvolí vhodne väčší. Na jednej strane sa môže brúsiť ostrá hrana a na druhej strane sa môže znížiť deformácia pri reze, zabezpečiť hladký odvod triesok a tým znížiť reznú silu a teplotu rezu. Nepoužívajte nástroje so záporným uhlom čela.
② Uhol operadla:Veľkosť uhla chrbta má priamy vplyv na opotrebovanie zadnej strany nástroja a kvalitu obrobeného povrchu. Hrúbka rezu je dôležitou podmienkou pre výber uhla chrbta. Pri hrubom frézovaní sa kvôli veľkej rýchlosti posuvu, vysokému reznému zaťaženiu a vysokému vývoju tepla vyžadujú dobré podmienky na odvod tepla nástroja. Preto by sa mal uhol chrbta zvoliť menší. Pri jemnom frézovaní sa vyžaduje ostrá hrana, zníženie trenia medzi zadnou stranou nástroja a obrobeným povrchom a zníženie elastickej deformácie. Preto by sa mal uhol chrbta zvoliť väčší.
③ Uhol špirály:Aby bolo frézovanie plynulé a aby sa znížila frézovacia sila, mal by byť uhol špirály zvolený čo najväčší.
④ Hlavný uhol vychýlenia:Vhodné zníženie hlavného uhla vychýlenia môže zlepšiť podmienky odvodu tepla a znížiť priemernú teplotu spracovateľskej oblasti.
2) Zlepšiť štruktúru nástroja.
Znížte počet zubov frézy a zväčšite priestor na triesky:
Keďže hliníkové materiály vykazujú vysokú plasticitu a počas obrábania dochádza k výraznej deformácii rezom, je nevyhnutné vytvoriť väčší priestor pre triesky. To znamená, že polomer dna drážky pre triesky by mal byť väčší a počet zubov frézy by sa mal znížiť.
Jemné brúsenie frézovacích zubov:
Hodnota drsnosti rezných hrán zubov frézy by mala byť menšia ako Ra = 0,4 µm. Pred použitím novej frézy sa odporúča niekoľkokrát jemne prebrúsiť prednú a zadnú stranu zubov frézy jemným olejovým kameňom, aby sa odstránili všetky otrepy alebo mierne pílovité vzory, ktoré zostali po brúsení. To nielen pomáha znižovať teplo vznikajúce pri rezaní, ale tiež minimalizuje deformáciu pri rezaní.
Prísne kontrolujte normy opotrebovania nástrojov:
S opotrebovaním nástrojov sa zvyšuje drsnosť povrchu obrobku, zvyšuje sa teplota rezania a obrobok môže trpieť zvýšenou deformáciou. Preto je dôležité vybrať si nástroje s vynikajúcou odolnosťou proti opotrebeniu a zabezpečiť, aby opotrebenie nástroja nepresiahlo 0,2 mm. Ak opotrebenie prekročí túto hranicu, môže to viesť k tvorbe triesok. Počas rezania by sa teplota obrobku mala vo všeobecnosti udržiavať pod 100 °C, aby sa zabránilo deformácii.
3. Zlepšite spôsob upnutia obrobku. Pre tenkostenné hliníkové obrobky s nízkou tuhosťou je možné na zníženie deformácie použiť nasledujúce spôsoby upnutia:
① Pri tenkostenných dieloch s puzdrami môže použitie trojčeľusťového samostrediaceho skľučovadla alebo pružinového klieštinového upínania na radiálne upnutie viesť k deformácii obrobku po jeho uvoľnení po spracovaní. Aby sa tomuto problému predišlo, je lepšie použiť metódu axiálneho upnutia čelnej plochy, ktorá ponúka väčšiu tuhosť. Umiestnite vnútorný otvor dielu, vytvorte priechodný tŕň so závitom a vložte ho do vnútorného otvoru. Potom použite kryciu dosku na upnutie čelnej plochy a pevne ju zaistite maticou. Táto metóda pomáha predchádzať deformácii upnutia pri spracovaní vonkajšieho kruhu a zabezpečuje uspokojivú presnosť spracovania.
② Pri spracovaní tenkostenných plechových obrobkov sa odporúča použiť vákuovú prísavku na dosiahnutie rovnomerne rozloženej upínacej sily. Okrem toho, použitie menšieho množstva rezu môže pomôcť zabrániť deformácii obrobku.
Ďalšou účinnou metódou je naplnenie vnútra obrobku médiom na zvýšenie jeho tuhosti pri spracovaní. Napríklad do obrobku sa môže naliať tavenina močoviny obsahujúca 3 % až 6 % dusičnanu draselného. Po spracovaní sa môže obrobok ponoriť do vody alebo alkoholu, aby sa plnivo rozpustilo, a potom sa môže vyliať.
4. Rozumné usporiadanie procesov
Počas vysokorýchlostného obrábania proces frézovania často generuje vibrácie v dôsledku veľkých prídavkov na obrábanie a prerušovaného obrábania. Tieto vibrácie môžu negatívne ovplyvniť presnosť obrábania a drsnosť povrchu. V dôsledku tohoCNC vysokorýchlostný rezací processa zvyčajne delí na niekoľko etáp: hrubovanie, polodokončovanie, čistenie uhlov a dokončovanie. Pre súčiastky, ktoré vyžadujú vysokú presnosť, môže byť pred dokončovaním potrebné sekundárne polodokončovanie.
Po fáze hrubovania sa odporúča nechať diely prirodzene vychladnúť. To pomáha eliminovať vnútorné napätie vznikajúce počas hrubovania a znižuje deformáciu. Prídavok na obrábanie, ktorý zostane po hrubovaní, by mal byť väčší ako očakávaná deformácia, zvyčajne medzi 1 až 2 mm. Počas fázy dokončovania je dôležité udržiavať rovnomerný prídavok na obrábanie na hotovom povrchu, zvyčajne medzi 0,2 až 0,5 mm. Táto rovnomernosť zabezpečuje, že rezný nástroj zostane počas obrábania v stabilnom stave, čo výrazne znižuje deformáciu pri reze, zlepšuje kvalitu povrchu a zaisťuje presnosť výrobku.
Prevádzkové zručnosti na zníženie deformácie pri spracovaní
Hliníkové diely sa počas spracovania deformujú. Okrem vyššie uvedených dôvodov je v skutočnej prevádzke veľmi dôležitý aj spôsob obsluhy.
1. Pre diely s veľkými prídavkami na opracovanie sa odporúča symetrické opracovanie, aby sa zlepšil odvod tepla počas obrábania a zabránilo sa koncentrácii tepla. Napríklad pri opracovaní plechu s hrúbkou 90 mm až do hrúbky 60 mm, ak sa jedna strana frézuje bezprostredne po druhej strane, konečné rozmery môžu viesť k tolerancii rovinnosti 5 mm. Ak sa však použije symetrický prístup opracovania s opakovaným posuvom, kde sa každá strana opracuje na konečnú veľkosť dvakrát, rovinnosť sa dá zlepšiť na 0,3 mm.
2. Ak sa na plechových dieloch nachádza viacero dutín, neodporúča sa používať metódu sekvenčného spracovania, pri ktorej sa naraz opracovávajú len jednotlivé dutiny. Tento prístup môže viesť k nerovnomernému pôsobeniu síl na diely, čo vedie k deformácii. Namiesto toho použite metódu vrstveného spracovania, pri ktorej sa všetky dutiny vo vrstve spracúvajú súčasne a potom sa prejde na ďalšiu vrstvu. To zabezpečí rovnomerné rozloženie napätia na dieloch a minimalizuje riziko deformácie.
3. Na zníženie reznej sily a tepla je dôležité upraviť množstvo rezu. Spomedzi troch zložiek množstva rezu má množstvo spätného rezu významný vplyv na reznú silu. Ak je prídavok na obrábanie nadmerný a rezná sila počas jedného prechodu je príliš vysoká, môže to viesť k deformácii súčiastok, negatívne ovplyvniť tuhosť vretena obrábacieho stroja a znížiť životnosť nástroja.
Aj keď zníženie množstva spätného rezu môže predĺžiť životnosť nástroja, môže tiež znížiť efektivitu výroby. Vysokorýchlostné frézovanie pri CNC obrábaní však môže tento problém účinne riešiť. Znížením množstva spätného rezu a zodpovedajúcim zvýšením rýchlosti posuvu a rýchlosti obrábacieho stroja je možné znížiť reznú silu bez toho, aby sa znížila efektivita obrábania.
4. Dôležitá je postupnosť rezných operácií. Hrubé obrábanie sa zameriava na maximalizáciu efektivity obrábania a zvýšenie rýchlosti odoberania materiálu za jednotku času. V tejto fáze sa zvyčajne používa spätné frézovanie. Pri spätnom frézovaní sa prebytočný materiál z povrchu polotovaru odstraňuje najvyššou rýchlosťou a v čo najkratšom čase, čím sa efektívne vytvorí základný geometrický profil pre dokončovaciu fázu.
Na druhej strane, dokončovanie uprednostňuje vysokú presnosť a kvalitu, vďaka čomu je frézovanie v smere rezu preferovanou technikou. Pri frézovaní v smere rezu sa hrúbka rezu postupne znižuje od maxima po nulu. Tento prístup výrazne znižuje spevnenie a minimalizuje deformáciu obrábaných dielov.
5. Tenkostenné obrobky sa počas obrábania často deformujú v dôsledku upnutia, čo je problém, ktorý pretrváva aj počas dokončovacej fázy. Aby sa táto deformácia minimalizovala, odporúča sa uvoľniť upínacie zariadenie pred dosiahnutím konečnej veľkosti počas dokončovania. To umožní obrobku vrátiť sa do pôvodného tvaru, po ktorom ho možno jemne znova upnúť – stačí ho len udržať na mieste – podľa pocitu obsluhy. Táto metóda pomáha dosiahnuť ideálne výsledky obrábania.
Stručne povedané, upínacia sila by mala byť aplikovaná čo najbližšie k nosnej ploche a smerovaná pozdĺž najpevnejšej osi obrobku. Hoci je nevyhnutné zabrániť uvoľneniu obrobku, upínacia sila by mala byť minimalizovaná, aby sa zabezpečili optimálne výsledky.
6. Pri obrábaní dielov s dutinami sa vyhýbajte priamemu prenikaniu frézy do materiálu, ako by to urobil vrták. Tento prístup môže viesť k nedostatočnému priestoru na triesky pre frézu, čo môže spôsobiť problémy, ako je neplynulý odvod triesok, prehriatie, rozpínanie a potenciálne zrútenie triesky alebo zlomenie súčiastok.
Namiesto toho najprv použite vrták rovnakej alebo väčšej veľkosti ako fréza na vytvorenie počiatočného otvoru pre frézu. Potom sa fréza použije na frézovacie operácie. Prípadne môžete použiť softvér CAM na vygenerovanie programu špirálového rezania pre danú úlohu.
Ak sa chcete dozvedieť viac alebo máte otázky, neváhajte nás kontaktovaťinfo@anebon.com
Špecializácia a povedomie o službách tímu Anebon pomohli spoločnosti získať vynikajúcu reputáciu medzi zákazníkmi na celom svete vďaka ponuke cenovo dostupných služieb.CNC obrábanie dielov, CNC rezané diely aCNC sústruhobrábanie dielov. Hlavným cieľom spoločnosti Anebon je pomôcť zákazníkom dosiahnuť ich ciele. Spoločnosť vynakladá obrovské úsilie na vytvorenie obojstranne výhodnej situácie a víta vás, aby ste sa k nej pridali.
Čas uverejnenia: 27. novembra 2024