Aluminium är den mest använda icke-järnmetallen, och dess användningsområden fortsätter att utökas. Det finns över 700 000 typer av aluminiumprodukter, som riktar sig till olika industrier, inklusive bygg, dekoration, transport och flygindustrin. I den här diskussionen kommer vi att utforska bearbetningstekniken för aluminiumprodukter och hur man undviker deformation under bearbetningen.
Fördelarna och egenskaperna hos aluminium inkluderar:
- Låg densitetAluminium har en densitet på cirka 2,7 g/cm³, vilket är ungefär en tredjedel av järns eller koppars densitet.
- Hög plasticitet:Aluminium har utmärkt duktilitet, vilket gör att det kan formas till olika produkter genom tryckbearbetningsmetoder, såsom extrudering och sträckning.
- Korrosionsbeständighet:Aluminium utvecklar naturligt en skyddande oxidfilm på sin yta, antingen under naturliga förhållanden eller genom anodisering, vilket erbjuder överlägsen korrosionsbeständighet jämfört med stål.
- Lätt att stärka:Även om ren aluminium har en låg hållfasthetsnivå, kan dess hållfasthet ökas avsevärt genom anodisering.
- Underlättar ytbehandling:Ytbehandlingar kan förbättra eller modifiera aluminiums egenskaper. Anodiseringsprocessen är väletablerad och används flitigt vid bearbetning av aluminiumprodukter.
- God ledningsförmåga och återvinningsbarhet:Aluminium är en utmärkt ledare av elektricitet och är lätt att återvinna.
Teknik för bearbetning av aluminiumprodukter
Stämpling av aluminiumprodukter
1. Kallstämpning
Materialet som används är aluminiumpellets. Dessa pellets formas i ett enda steg med hjälp av en extruderingsmaskin och en gjutform. Denna process är idealisk för att skapa kolumnformade produkter eller former som är svåra att uppnå genom sträckning, såsom elliptiska, fyrkantiga och rektangulära former. (Som visas i figur 1, maskinen; figur 2, aluminiumpelletsen; och figur 3, produkten)
Maskinens tonnage är relaterat till produktens tvärsnittsarea. Gapet mellan den övre stansen och den nedre stansen av volframstål bestämmer produktens väggtjocklek. När pressningen är klar indikerar det vertikala gapet från den övre stansen till den nedre stansen produktens övre tjocklek. (Som visas i figur 4)
Fördelar: Kort formöppningscykel, lägre utvecklingskostnad än sträckform. Nackdelar: Lång produktionsprocess, stora variationer i produktstorlek under processen, hög arbetskostnad.
2. Stretching
Material som använts: aluminiumplåt. Använd kontinuerlig gjutmaskin och gjutform för att utföra flera deformationer för att uppfylla formkraven, lämplig för icke-pelarformade kroppar (produkter med böjd aluminium). (Som visas i figur 5, maskin, figur 6, gjutform och figur 7, produkt)
Fördelar:Dimensionerna hos komplexa och multideformerade produkter kontrolleras stabilt under produktionsprocessen, och produktytan är jämnare.
Nackdelar:Hög formkostnad, relativt lång utvecklingscykel och höga krav på maskinval och precision.
Ytbehandling av aluminiumprodukter
1. Sandblästring (kulblästring)
Processen att rengöra och rugga upp metallytan genom påverkan av höghastighetssandflöde.
Denna metod för ytbehandling av aluminium förbättrar arbetsstyckets yta och gör den renhet och ojämn. Resultatet blir att ytans mekaniska egenskaper förbättras, vilket leder till bättre utmattningsbeständighet. Denna förbättring ökar vidhäftningen mellan ytan och eventuella applicerade beläggningar, vilket förlänger beläggningens hållbarhet. Dessutom underlättar den utjämningen och det estetiska utseendet på beläggningen. Denna process är vanlig i olika Apple-produkter.
2. Polering
Bearbetningsmetoden använder mekaniska, kemiska eller elektrokemiska tekniker för att minska ytjämnheten hos ett arbetsstycke, vilket resulterar i en slät och blank yta. Poleringsprocessen kan delas in i tre huvudtyper: mekanisk polering, kemisk polering och elektrolytisk polering. Genom att kombinera mekanisk polering med elektrolytisk polering kan aluminiumdelar uppnå en spegelblank yta som liknar rostfritt stål. Denna process ger en känsla av exklusiv enkelhet, mode och en futuristisk attraktionskraft.
3. Tråddragning
Metalltråddragning är en tillverkningsprocess där linjer upprepade gånger skrapas ut ur aluminiumplattor med sandpapper. Tråddragning kan delas in i rak tråddragning, slumpmässig tråddragning, spiraltråddragning och tråddragning. Metalltråddragningsprocessen kan tydligt visa varje fint silkesmärke så att den matta metallen har en fin hårglans, och produkten har både mode och teknik.
4. Hög ljusskärning
Vid högglansskärning används en precisionsgraveringsmaskin för att förstärka diamantkniven på den höghastighetsroterande (vanligtvis 20 000 rpm) precisionsgraveringsmaskinens spindel för att skära delar och producera lokala högglanspunkter på produktytan. Ljusstyrkan hos skärhöjdpunkterna påverkas av fräsborrhastigheten. Ju snabbare borrhastigheten är, desto ljusare är skärhöjdpunkterna. Omvänt, ju mörkare skärhöjdpunkterna är, desto mer sannolikt är det att de producerar knivmärken. Högglansskärning är särskilt vanligt i mobiltelefoner, till exempel iPhone 5. På senare år har vissa exklusiva metallramar för TV-apparater antagit högglans.CNC-fräsningteknik, och anodiserings- och borstningsprocesserna gör TV:n full av mode och teknisk skärpa.
5. Anodisering
Anodisering är en elektrokemisk process som oxiderar metaller eller legeringar. Under denna process utvecklar aluminium och dess legeringar en oxidfilm när en elektrisk ström appliceras i en specifik elektrolyt under vissa förhållanden. Anodisering förbättrar ythårdheten och slitstyrkan hos aluminium, förlänger dess livslängd och förbättrar dess estetiska tilltal. Denna process har blivit en viktig del av ytbehandling av aluminium och är för närvarande en av de mest använda och framgångsrika metoderna som finns tillgängliga.
6. Tvåfärgsanod
En tvåfärgsanod avser processen att anodisera en produkt för att applicera olika färger på specifika områden. Även om denna tvåfärgsanodiseringsteknik sällan används inom tv-branschen på grund av dess komplexitet och höga kostnad, förstärker kontrasten mellan de två färgerna produktens exklusiva och unika utseende.
Det finns flera faktorer som bidrar till bearbetningsdeformation av aluminiumdelar, inklusive materialegenskaper, delform och produktionsförhållanden. De främsta orsakerna till deformation inkluderar: inre spänningar i ämnet, skärkrafter och värme som genereras under bearbetning, och krafter som utövas under fastspänning. För att minimera dessa deformationer kan specifika processåtgärder och driftskunskaper implementeras.
Processåtgärder för att minska bearbetningsdeformation
1. Minska ämnets inre spänning
Naturlig eller artificiell åldring, tillsammans med vibrationsbehandling, kan bidra till att minska den inre spänningen i ett ämne. Förbehandling är också en effektiv metod för detta ändamål. För ett ämne med ett tjockt huvud och stora öron kan betydande deformation uppstå under bearbetningen på grund av den betydande marginalen. Genom att förbehandla de överflödiga delarna av ämnet och minska marginalen i varje område kan vi inte bara minimera deformationen som uppstår under efterföljande bearbetning utan också lindra en del av den inre spänningen som finns efter förbehandlingen.
2. Förbättra verktygets skärförmåga
Verktygets material och geometriska parametrar påverkar skärkraft och värme avsevärt. Korrekt verktygsval är avgörande för att minimera deformation vid bearbetning av delar.
1) Rimligt val av verktygsgeometriska parametrar.
① Lutningsvinkel:Under förutsättning att bibehålla bladets styrka väljs spånvinkeln på lämpligt sätt för att vara större. Å ena sidan kan den slipa en vass egg, och å andra sidan kan den minska skärdeformation, göra spånborttagningen jämn och därmed minska skärkraften och skärtemperaturen. Undvik att använda verktyg med negativ spånvinkel.
② Ryggvinkel:Storleken på bakvinkeln har en direkt inverkan på slitaget på verktygets bakyta och kvaliteten på den bearbetade ytan. Skärtjockleken är ett viktigt villkor för att välja bakvinkel. Vid grovfräsning, på grund av hög matningshastighet, tung skärbelastning och hög värmeutveckling, krävs att verktygets värmeavledningsförhållanden är goda. Därför bör bakvinkeln väljas så att den är mindre. Vid finfräsning måste eggen vara vass, friktionen mellan verktygets bakyta och den bearbetade ytan måste minskas och den elastiska deformationen måste minskas. Därför bör bakvinkeln väljas så att den är större.
③ Helixvinkel:För att göra fräsningen jämn och minska fräskraften bör spiralvinkeln väljas så stor som möjligt.
④ Huvudavböjningsvinkel:Att på lämpligt sätt minska huvudavböjningsvinkeln kan förbättra värmeavledningsförhållandena och minska medeltemperaturen i bearbetningsområdet.
2) Förbättra verktygsstrukturen.
Minska antalet frässkär och öka spånutrymmet:
Eftersom aluminiummaterial uppvisar hög plasticitet och betydande skärdeformation under bearbetning är det viktigt att skapa ett större spånutrymme. Detta innebär att radien på spånspårets botten bör vara större och antalet tänder på fräsen bör minskas.
Finslipning av skärtänder:
Ojämnhetsvärdet för skäreggarnas tänder bör vara mindre än Ra = 0,4 µm. Innan en ny fräs används är det lämpligt att försiktigt slipa fram- och baksidan av fräständerna med en fin oljesten flera gånger för att eliminera eventuella grader eller små sågtandsmönster som kvarstår från slipningsprocessen. Detta hjälper inte bara till att minska skärvärmen utan minimerar också skärdeformation.
Strikt kontrollera verktygsslitagestandarder:
Allt eftersom verktyg slits ut ökar arbetsstyckets ytjämnhet, skärtemperaturen stiger och arbetsstycket kan drabbas av ökad deformation. Därför är det avgörande att välja verktygsmaterial med utmärkt slitstyrka och se till att verktygsslitaget inte överstiger 0,2 mm. Om slitaget överstiger denna gräns kan det leda till spånbildning. Under skärning bör arbetsstyckets temperatur i allmänhet hållas under 100 °C för att förhindra deformation.
3. Förbättra arbetsstyckets fastspänningsmetod. För tunnväggiga aluminiumarbetsstycken med dålig styvhet kan följande fastspänningsmetoder användas för att minska deformation:
① För tunnväggiga bussningsdelar kan användning av en självcentrerande chuck med tre backar eller en fjäderhylsa för radiell fastspänning leda till deformation av arbetsstycket när det lossas efter bearbetning. För att undvika detta problem är det bättre att använda en axiell ändytspännmetod som ger större styvhet. Positionera delens innerhål, skapa en gängad genomgående dorn och för in den i innerhålet. Använd sedan en täckplatta för att klämma fast ändytan och säkra den ordentligt med en mutter. Denna metod hjälper till att förhindra klämdeformation vid bearbetning av den yttre cirkeln, vilket säkerställer tillfredsställande bearbetningsnoggrannhet.
② Vid bearbetning av tunnväggiga plåtar är det lämpligt att använda en vakuumsugkopp för att uppnå en jämnt fördelad klämkraft. Dessutom kan användning av en mindre skärmängd bidra till att förhindra deformation av arbetsstycket.
En annan effektiv metod är att fylla arbetsstyckets insida med ett medium för att öka dess bearbetningsstyvhet. Till exempel kan en ureasmälta innehållande 3 % till 6 % kaliumnitrat hällas i arbetsstycket. Efter bearbetning kan arbetsstycket doppas i vatten eller alkohol för att lösa upp fyllmedlet och sedan hällas ut.
4. Rimlig processstruktur
Vid höghastighetsbearbetning genererar fräsningsprocessen ofta vibrationer på grund av stora bearbetningsmån och intermittent bearbetning. Denna vibration kan påverka bearbetningsnoggrannheten och ytjämnheten negativt. Som ett resultat av dettaCNC-höghastighetsskärningsprocessär vanligtvis uppdelad i flera steg: grovbearbetning, mellanfinbearbetning, vinkelrengöring och finbearbetning. För detaljer som kräver hög precision kan en sekundär mellanfinbearbetning vara nödvändig före finbearbetning.
Efter grovbearbetningen är det lämpligt att låta delarna svalna naturligt. Detta hjälper till att eliminera den inre spänningen som genereras under grovbearbetningen och minskar deformationen. Bearbetningstillägget som lämnas efter grovbearbetningen bör vara större än den förväntade deformationen, vanligtvis mellan 1 och 2 mm. Under finbearbetningen är det viktigt att bibehålla ett jämnt bearbetningstillägg på den färdiga ytan, vanligtvis mellan 0,2 och 0,5 mm. Denna likformighet säkerställer att skärverktyget förblir i ett stabilt tillstånd under bearbetningen, vilket avsevärt minskar skärdeformationen, förbättrar ytkvaliteten och säkerställer produktens noggrannhet.
Operativa färdigheter för att minska bearbetningsdeformation
Aluminiumdelar deformeras under bearbetning. Utöver ovanstående skäl är även driftsättet mycket viktigt vid faktisk drift.
1. För delar med stora bearbetningstillägg rekommenderas symmetrisk bearbetning för att förbättra värmeavledningen under bearbetningen och för att förhindra värmekoncentration. Till exempel, vid bearbetning av en 90 mm tjock plåt ner till 60 mm, om ena sidan fräses omedelbart efter den andra sidan, kan de slutliga dimensionerna resultera i en planhetstolerans på 5 mm. Om en symmetrisk bearbetningsmetod med upprepad matning används, där varje sida bearbetas till sin slutliga storlek två gånger, kan planheten förbättras till 0,3 mm.
2. När det finns flera hålrum på plåtdelar är det inte lämpligt att använda den sekventiella bearbetningsmetoden att adressera ett hålrum i taget. Denna metod kan leda till ojämna krafter på delarna, vilket resulterar i deformation. Använd istället en skiktad bearbetningsmetod där alla hålrum i ett lager bearbetas samtidigt innan man går vidare till nästa lager. Detta säkerställer jämn spänningsfördelning på delarna och minimerar risken för deformation.
3. För att minska skärkraft och värme är det viktigt att justera skärmängden. Bland de tre komponenterna i skärmängden påverkar bakskärningsmängden skärkraften avsevärt. Om bearbetningstillägget är för stort och skärkraften under en enda passage är för hög, kan det leda till deformation av delarna, negativt påverka maskinspindelns styvhet och minska verktygets hållbarhet.
Att minska mängden bakskärning kan visserligen öka verktygens livslängd, men det kan också sänka produktionseffektiviteten. Höghastighetsfräsning vid CNC-bearbetning kan dock effektivt åtgärda detta problem. Genom att minska mängden bakskärning och därmed öka matningshastigheten och maskinverktygets hastighet kan skärkraften minskas utan att kompromissa med bearbetningseffektiviteten.
4. Sekvensen av skäroperationerna är viktig. Grovbearbetning fokuserar på att maximera bearbetningseffektiviteten och öka materialavverkningshastigheten per tidsenhet. Vanligtvis används omvänd fräsning för denna fas. Vid omvänd fräsning avlägsnas överskottsmaterial från ämnets yta med högsta hastighet och på kortast möjliga tid, vilket effektivt bildar en grundläggande geometrisk profil för finbearbetningssteget.
Å andra sidan prioriterar finbearbetning hög precision och kvalitet, vilket gör medfräsning till den föredragna tekniken. Vid medfräsning minskar skärtjockleken gradvis från maximum till noll. Denna metod minskar avsevärt deformationshärdningen och minimerar deformation av de delar som bearbetas.
5. Tunnväggiga arbetsstycken deformeras ofta på grund av fastspänning under bearbetningen, en utmaning som kvarstår även under finbearbetningen. För att minimera denna deformation är det lämpligt att lossa fastspänningsanordningen innan den slutliga storleken uppnås under finbearbetningen. Detta gör att arbetsstycket kan återgå till sin ursprungliga form, varefter det försiktigt kan spännas fast igen – tillräckligt för att hålla arbetsstycket på plats – baserat på operatörens känsla. Denna metod hjälper till att uppnå ideala bearbetningsresultat.
Sammanfattningsvis bör klämkraften appliceras så nära stödytan som möjligt och riktas längs arbetsstyckets starkaste styva axel. Även om det är avgörande att förhindra att arbetsstycket lossnar, bör klämkraften hållas till ett minimum för att säkerställa optimala resultat.
6. Vid bearbetning av delar med hålrum, undvik att låta fräsen tränga direkt in i materialet som en borr skulle göra. Denna metod kan leda till otillräckligt spånutrymme för fräsen, vilket orsakar problem som ojämn spånborttagning, överhettning, expansion och potentiell spånkollaps eller brott på komponenterna.
Använd istället först en borr som är lika stor eller större än fräsen för att skapa det första fräshålet. Därefter används fräsen för fräsningsoperationer. Alternativt kan du använda CAM-programvara för att generera ett spiralskärningsprogram för uppgiften.
Om du vill veta mer eller har en förfrågan är du välkommen att kontaktainfo@anebon.com
Anebon-teamets specialitet och servicemedvetenhet har hjälpt företaget att få ett utmärkt rykte bland kunder världen över för att erbjuda prisvärdaCNC-bearbetningsdelar, CNC-skärande delar, ochCNC-svarvbearbetning av delar. Anebons primära mål är att hjälpa kunderna att uppnå sina mål. Företaget har gjort enorma ansträngningar för att skapa en win-win-situation för alla och välkomnar dig att göra detsamma.
Publiceringstid: 27 november 2024