Nhôm là kim loại màu được sử dụng rộng rãi nhất và phạm vi ứng dụng của nó tiếp tục mở rộng. Có hơn 700.000 loại sản phẩm nhôm, phục vụ cho nhiều ngành công nghiệp khác nhau, bao gồm xây dựng, trang trí, vận tải và hàng không vũ trụ. Trong bài thảo luận này, chúng ta sẽ khám phá công nghệ xử lý các sản phẩm nhôm và cách tránh biến dạng trong quá trình xử lý.
Những ưu điểm và đặc điểm của nhôm bao gồm:
- Mật độ thấp: Nhôm có khối lượng riêng khoảng 2,7 g/cm³, chỉ bằng khoảng một phần ba khối lượng riêng của sắt hoặc đồng.
- Độ dẻo cao:Nhôm có độ dẻo tuyệt vời, cho phép tạo thành nhiều sản phẩm khác nhau thông qua các phương pháp gia công áp suất như đùn và kéo giãn.
- Khả năng chống ăn mòn:Nhôm tự nhiên tạo thành lớp màng oxit bảo vệ trên bề mặt, trong điều kiện tự nhiên hoặc thông qua quá trình anot hóa, mang lại khả năng chống ăn mòn vượt trội so với thép.
- Dễ dàng tăng cường:Mặc dù nhôm nguyên chất có độ bền thấp nhưng độ bền của nó có thể được tăng lên đáng kể thông qua quá trình anot hóa.
- Giúp xử lý bề mặt dễ dàng hơn:Xử lý bề mặt có thể tăng cường hoặc thay đổi các tính chất của nhôm. Quá trình anot hóa đã được thiết lập và sử dụng rộng rãi trong quá trình chế biến sản phẩm nhôm.
- Độ dẫn điện và khả năng tái chế tốt:Nhôm là chất dẫn điện tốt và dễ tái chế.
Công nghệ chế biến sản phẩm nhôm
Dập sản phẩm nhôm
1. Dập nguội
Vật liệu được sử dụng là viên nhôm. Những viên nhôm này được định hình trong một bước duy nhất bằng máy đùn và khuôn. Quy trình này lý tưởng để tạo ra các sản phẩm dạng cột hoặc hình dạng khó đạt được thông qua việc kéo giãn, chẳng hạn như hình elip, hình vuông và hình chữ nhật. (Như thể hiện trong Hình 1, máy; Hình 2, viên nhôm; và Hình 3, sản phẩm)
Trọng tải của máy được sử dụng có liên quan đến diện tích mặt cắt ngang của sản phẩm. Khoảng cách giữa đầu đột khuôn trên và khuôn dưới làm bằng thép vonfram quyết định độ dày thành sản phẩm. Sau khi ép xong, khoảng cách thẳng đứng từ đầu đột khuôn trên đến khuôn dưới cho biết độ dày trên cùng của sản phẩm. (Như minh họa trong Hình 4)
Ưu điểm: Chu kỳ mở khuôn ngắn, chi phí phát triển thấp hơn khuôn kéo dài. Nhược điểm: Quá trình sản xuất dài, kích thước sản phẩm dao động lớn trong quá trình sản xuất, chi phí nhân công cao.
2. Kéo giãn
Vật liệu sử dụng: tấm nhôm. Sử dụng máy tạo khuôn liên tục và khuôn để thực hiện nhiều biến dạng để đáp ứng yêu cầu về hình dạng, phù hợp với các vật thể không phải dạng cột (sản phẩm có nhôm cong). (Như hình 5, máy, hình 6, khuôn và hình 7, sản phẩm)
Thuận lợi:Kích thước của các sản phẩm phức tạp và nhiều biến dạng được kiểm soát ổn định trong quá trình sản xuất, bề mặt sản phẩm mịn hơn.
Nhược điểm:Chi phí khuôn cao, chu kỳ phát triển tương đối dài và yêu cầu cao về lựa chọn máy móc và độ chính xác.
Xử lý bề mặt sản phẩm nhôm
1. Phun cát (bắn bi)
Quá trình làm sạch và làm nhám bề mặt kim loại bằng tác động của dòng cát tốc độ cao.
Phương pháp xử lý bề mặt nhôm này giúp tăng cường độ sạch và độ nhám của bề mặt phôi. Do đó, các đặc tính cơ học của bề mặt được cải thiện, dẫn đến khả năng chống mỏi tốt hơn. Sự cải thiện này làm tăng độ bám dính giữa bề mặt và bất kỳ lớp phủ nào được áp dụng, kéo dài độ bền của lớp phủ. Ngoài ra, nó tạo điều kiện cho việc san phẳng và vẻ ngoài thẩm mỹ của lớp phủ. Quá trình này thường thấy ở nhiều sản phẩm của Apple.
2. Đánh bóng
Phương pháp xử lý sử dụng các kỹ thuật cơ học, hóa học hoặc điện hóa để giảm độ nhám bề mặt của phôi, tạo ra bề mặt nhẵn và sáng bóng. Quá trình đánh bóng có thể được phân loại thành ba loại chính: đánh bóng cơ học, đánh bóng hóa học và đánh bóng điện phân. Bằng cách kết hợp đánh bóng cơ học với đánh bóng điện phân, các bộ phận nhôm có thể đạt được độ hoàn thiện giống như gương tương tự như thép không gỉ. Quá trình này mang lại cảm giác đơn giản cao cấp, thời trang và sức hấp dẫn mang tính tương lai.
3. Vẽ dây
Kéo dây kim loại là một quá trình sản xuất trong đó các đường được cạo đi nhiều lần khỏi các tấm nhôm bằng giấy nhám. Kéo dây có thể được chia thành kéo dây thẳng, kéo dây ngẫu nhiên, kéo dây xoắn ốc và kéo dây ren. Quá trình kéo dây kim loại có thể hiển thị rõ ràng mọi vết lụa mịn để kim loại mờ có độ bóng mịn, và sản phẩm vừa thời trang vừa công nghệ.
4. Cắt ánh sáng cao
Cắt nổi bật sử dụng máy khắc chính xác để gia cố dao kim cương trên trục chính máy khắc chính xác quay tốc độ cao (thường là 20.000 vòng/phút) để cắt các bộ phận và tạo ra các vùng nổi bật cục bộ trên bề mặt sản phẩm. Độ sáng của các điểm nổi bật cắt bị ảnh hưởng bởi tốc độ khoan phay. Tốc độ khoan càng nhanh, các điểm nổi bật cắt càng sáng. Ngược lại, các điểm nổi bật cắt càng tối thì càng có khả năng tạo ra vết dao. Cắt bóng cao đặc biệt phổ biến ở điện thoại di động, chẳng hạn như iPhone 5. Trong những năm gần đây, một số khung kim loại TV cao cấp đã áp dụng độ bóng caoPhay CNCcông nghệ, cùng các quy trình anot hóa và chải làm cho chiếc TV tràn đầy tính thời trang và sắc nét về mặt công nghệ.
5. Anod hóa
Anodizing là một quá trình điện hóa oxy hóa kim loại hoặc hợp kim. Trong quá trình này, nhôm và hợp kim của nó tạo thành một lớp màng oxit khi dòng điện được áp dụng trong chất điện phân cụ thể trong một số điều kiện nhất định. Anodizing tăng cường độ cứng bề mặt và khả năng chống mài mòn của nhôm, kéo dài tuổi thọ và cải thiện tính thẩm mỹ của nhôm. Quá trình này đã trở thành một thành phần quan trọng của quá trình xử lý bề mặt nhôm và hiện là một trong những phương pháp được sử dụng rộng rãi và thành công nhất hiện có.
6. Anode hai màu
Anode hai màu là quá trình anode hóa sản phẩm để áp dụng các màu khác nhau cho các khu vực cụ thể. Mặc dù kỹ thuật anode hóa hai màu này hiếm khi được sử dụng trong ngành công nghiệp truyền hình do tính phức tạp và chi phí cao, nhưng độ tương phản giữa hai màu làm tăng vẻ ngoài cao cấp và độc đáo của sản phẩm.
Có một số yếu tố góp phần vào quá trình biến dạng của các bộ phận nhôm, bao gồm các đặc tính vật liệu, hình dạng bộ phận và điều kiện sản xuất. Các nguyên nhân chính gây ra biến dạng bao gồm: ứng suất bên trong phôi, lực cắt và nhiệt sinh ra trong quá trình gia công và lực tác dụng trong quá trình kẹp. Để giảm thiểu các biến dạng này, có thể áp dụng các biện pháp quy trình và kỹ năng vận hành cụ thể.
Các biện pháp xử lý để giảm biến dạng trong quá trình xử lý
1. Giảm ứng suất bên trong của phôi
Lão hóa tự nhiên hoặc nhân tạo, cùng với xử lý rung, có thể giúp giảm ứng suất bên trong của phôi. Tiền xử lý cũng là một phương pháp hiệu quả cho mục đích này. Đối với phôi có đầu to và tai lớn, biến dạng đáng kể có thể xảy ra trong quá trình xử lý do biên độ đáng kể. Bằng cách tiền xử lý các phần thừa của phôi và giảm biên độ ở mỗi khu vực, chúng ta không chỉ có thể giảm thiểu biến dạng xảy ra trong quá trình xử lý tiếp theo mà còn làm giảm một số ứng suất bên trong có sau khi tiền xử lý.
2. Cải thiện khả năng cắt của dụng cụ
Vật liệu và thông số hình học của dụng cụ ảnh hưởng đáng kể đến lực cắt và nhiệt. Việc lựa chọn dụng cụ phù hợp là điều cần thiết để giảm thiểu biến dạng gia công của các bộ phận.
1) Lựa chọn hợp lý các thông số hình học của dụng cụ.
① Góc cào:Trong điều kiện duy trì độ bền của lưỡi dao, góc cào được lựa chọn phù hợp để lớn hơn. Một mặt, nó có thể mài cạnh sắc, mặt khác, nó có thể làm giảm biến dạng cắt, làm cho việc loại bỏ phoi trơn tru, do đó làm giảm lực cắt và nhiệt độ cắt. Tránh sử dụng các công cụ góc cào âm.
② Góc lưng:Kích thước của góc sau có tác động trực tiếp đến độ mòn của mặt dụng cụ sau và chất lượng của bề mặt gia công. Độ dày cắt là điều kiện quan trọng để lựa chọn góc sau. Trong quá trình phay thô, do tốc độ tiến dao lớn, tải cắt lớn và tỏa nhiệt cao nên điều kiện tản nhiệt của dụng cụ phải tốt. Do đó, góc sau phải được chọn nhỏ hơn. Trong quá trình phay tinh, cạnh phải sắc, ma sát giữa mặt dụng cụ sau và bề mặt gia công phải giảm và biến dạng đàn hồi phải giảm. Do đó, góc sau phải được chọn lớn hơn.
③ Góc xoắn ốc:Để quá trình phay được trơn tru và giảm lực phay, góc xoắn ốc phải được chọn càng lớn càng tốt.
④ Góc lệch chính:Việc giảm góc lệch chính một cách hợp lý có thể cải thiện điều kiện tản nhiệt và giảm nhiệt độ trung bình của khu vực xử lý.
2) Cải thiện cấu trúc công cụ.
Giảm số lượng răng dao phay và tăng khoảng trống phoi:
Vì vật liệu nhôm có độ dẻo cao và biến dạng cắt đáng kể trong quá trình gia công, nên việc tạo ra không gian phoi lớn hơn là điều cần thiết. Điều này có nghĩa là bán kính đáy rãnh phoi phải lớn hơn và số răng trên dao phay phải giảm.
Mài mịn răng cắt:
Giá trị độ nhám của các cạnh cắt của răng dao cắt phải nhỏ hơn Ra = 0,4 µm. Trước khi sử dụng dao cắt mới, nên mài nhẹ mặt trước và mặt sau của răng dao cắt bằng đá mài dầu mịn nhiều lần để loại bỏ bất kỳ gờ hoặc hoa văn răng cưa nhỏ nào còn sót lại từ quá trình mài. Điều này không chỉ giúp giảm nhiệt cắt mà còn giảm thiểu biến dạng cắt.
Tiêu chuẩn kiểm soát chặt chẽ về độ mòn của dụng cụ:
Khi dụng cụ bị mòn, độ nhám bề mặt của phôi tăng lên, nhiệt độ cắt tăng lên và phôi có thể bị biến dạng nhiều hơn. Do đó, điều quan trọng là phải chọn vật liệu dụng cụ có khả năng chống mài mòn tuyệt vời và đảm bảo rằng độ mòn của dụng cụ không vượt quá 0,2 mm. Nếu độ mòn vượt quá giới hạn này, có thể dẫn đến hình thành phoi. Trong quá trình cắt, nhiệt độ của phôi thường phải được giữ dưới 100°C để tránh biến dạng.
3. Cải thiện phương pháp kẹp phôi. Đối với phôi nhôm thành mỏng có độ cứng kém, có thể sử dụng các phương pháp kẹp sau để giảm biến dạng:
① Đối với các bộ phận ống lót có thành mỏng, sử dụng mâm cặp tự định tâm ba chấu hoặc kẹp lò xo để kẹp hướng tâm có thể dẫn đến biến dạng của phôi sau khi nới lỏng sau khi gia công. Để tránh vấn đề này, tốt hơn là sử dụng phương pháp kẹp mặt đầu trục có độ cứng cao hơn. Định vị lỗ bên trong của bộ phận, tạo một trục xuyên ren và lắp vào lỗ bên trong. Sau đó, sử dụng tấm che để kẹp mặt đầu và cố định chặt bằng đai ốc. Phương pháp này giúp ngăn ngừa biến dạng kẹp khi gia công vòng tròn bên ngoài, đảm bảo độ chính xác gia công đạt yêu cầu.
② Khi gia công phôi kim loại tấm mỏng, nên sử dụng cốc hút chân không để đạt được lực kẹp phân bố đều. Ngoài ra, sử dụng lượng cắt nhỏ hơn có thể giúp ngăn ngừa biến dạng phôi.
Một phương pháp hiệu quả khác là đổ đầy bên trong phôi bằng một chất trung gian để tăng cường độ cứng khi gia công. Ví dụ, có thể đổ urê nóng chảy chứa 3% đến 6% kali nitrat vào phôi. Sau khi gia công, có thể nhúng phôi vào nước hoặc cồn để hòa tan chất độn rồi đổ ra.
4. Sắp xếp hợp lý các quy trình
Trong quá trình cắt tốc độ cao, quá trình phay thường tạo ra rung động do các dung sai gia công lớn và cắt không liên tục. Rung động này có thể ảnh hưởng tiêu cực đến độ chính xác gia công và độ nhám bề mặt. Do đó,Quy trình cắt CNC tốc độ caothường được chia thành nhiều giai đoạn: gia công thô, bán hoàn thiện, làm sạch góc và hoàn thiện. Đối với các bộ phận đòi hỏi độ chính xác cao, có thể cần phải bán hoàn thiện thứ cấp trước khi hoàn thiện.
Sau giai đoạn gia công thô, nên để các bộ phận nguội tự nhiên. Điều này giúp loại bỏ ứng suất bên trong phát sinh trong quá trình gia công thô và giảm biến dạng. Dung sai gia công còn lại sau khi gia công thô phải lớn hơn biến dạng dự kiến, thường là từ 1 đến 2 mm. Trong giai đoạn hoàn thiện, điều quan trọng là phải duy trì dung sai gia công đồng đều trên bề mặt hoàn thiện, thường là từ 0,2 đến 0,5 mm. Sự đồng đều này đảm bảo rằng dụng cụ cắt vẫn ở trạng thái ổn định trong quá trình gia công, giúp giảm đáng kể biến dạng cắt, nâng cao chất lượng bề mặt và đảm bảo độ chính xác của sản phẩm.
Kỹ năng vận hành để giảm biến dạng khi xử lý
Các bộ phận nhôm bị biến dạng trong quá trình gia công. Ngoài những lý do trên, phương pháp vận hành cũng rất quan trọng trong quá trình vận hành thực tế.
1. Đối với các bộ phận có dung sai gia công lớn, nên sử dụng phương pháp gia công đối xứng để cải thiện khả năng tản nhiệt trong quá trình gia công và ngăn ngừa sự tập trung nhiệt. Ví dụ, khi gia công một tấm dày 90mm xuống còn 60mm, nếu một mặt được phay ngay sau mặt kia, kích thước cuối cùng có thể dẫn đến dung sai độ phẳng là 5mm. Tuy nhiên, nếu sử dụng phương pháp gia công đối xứng cấp liệu lặp lại, trong đó mỗi mặt được gia công đến kích thước cuối cùng của nó hai lần, độ phẳng có thể được cải thiện lên 0,3mm.
2. Khi có nhiều khoang trên các bộ phận tấm, không nên sử dụng phương pháp xử lý tuần tự để xử lý từng khoang một. Cách tiếp cận này có thể dẫn đến lực không đều trên các bộ phận, dẫn đến biến dạng. Thay vào đó, hãy sử dụng phương pháp xử lý theo lớp, trong đó tất cả các khoang trong một lớp được xử lý đồng thời trước khi chuyển sang lớp tiếp theo. Điều này đảm bảo phân phối ứng suất đều trên các bộ phận và giảm thiểu nguy cơ biến dạng.
3. Để giảm lực cắt và nhiệt, điều quan trọng là phải điều chỉnh lượng cắt. Trong ba thành phần của lượng cắt, lượng cắt ngược ảnh hưởng đáng kể đến lực cắt. Nếu lượng gia công quá mức và lực cắt trong một lần cắt quá cao, có thể dẫn đến biến dạng các bộ phận, ảnh hưởng tiêu cực đến độ cứng của trục chính máy công cụ và làm giảm độ bền của dụng cụ.
Trong khi việc giảm lượng cắt ngược có thể tăng tuổi thọ của dụng cụ, nó cũng có thể làm giảm hiệu quả sản xuất. Tuy nhiên, phay tốc độ cao trong gia công CNC có thể giải quyết hiệu quả vấn đề này. Bằng cách giảm lượng cắt ngược và tăng tốc độ cấp liệu và tốc độ máy công cụ, có thể giảm lực cắt mà không ảnh hưởng đến hiệu quả gia công.
4. Trình tự các hoạt động cắt rất quan trọng. Gia công thô tập trung vào việc tối đa hóa hiệu quả gia công và tăng tốc độ loại bỏ vật liệu trên một đơn vị thời gian. Thông thường, phay ngược được sử dụng cho giai đoạn này. Trong phay ngược, vật liệu thừa từ bề mặt phôi được loại bỏ ở tốc độ cao nhất và trong thời gian ngắn nhất có thể, tạo thành hiệu quả một cấu hình hình học cơ bản cho giai đoạn hoàn thiện.
Mặt khác, hoàn thiện ưu tiên độ chính xác và chất lượng cao, khiến cho phay xuống trở thành kỹ thuật được ưa chuộng. Trong phay xuống, độ dày của vết cắt giảm dần từ mức tối đa xuống mức không. Cách tiếp cận này làm giảm đáng kể quá trình làm cứng và giảm thiểu biến dạng của các bộ phận đang gia công.
5. Các phôi có thành mỏng thường bị biến dạng do kẹp trong quá trình gia công, một thách thức vẫn tồn tại ngay cả trong giai đoạn hoàn thiện. Để giảm thiểu biến dạng này, nên nới lỏng thiết bị kẹp trước khi đạt được kích thước cuối cùng trong quá trình hoàn thiện. Điều này cho phép phôi trở lại hình dạng ban đầu, sau đó có thể kẹp lại nhẹ nhàng—chỉ đủ để giữ phôi tại chỗ—dựa trên cảm giác của người vận hành. Phương pháp này giúp đạt được kết quả gia công lý tưởng.
Tóm lại, lực kẹp phải được áp dụng càng gần bề mặt hỗ trợ càng tốt và hướng dọc theo trục cứng nhất của phôi. Mặc dù điều quan trọng là ngăn không cho phôi bị lỏng, nhưng lực kẹp phải được giữ ở mức tối thiểu để đảm bảo kết quả tối ưu.
6. Khi gia công các bộ phận có lỗ rỗng, tránh để dao phay đâm trực tiếp vào vật liệu như mũi khoan. Cách tiếp cận này có thể dẫn đến không đủ không gian phoi cho dao phay, gây ra các vấn đề như loại bỏ phoi không trơn tru, quá nhiệt, giãn nở và khả năng phoi bị sụp đổ hoặc vỡ các thành phần.
Thay vào đó, trước tiên, hãy sử dụng mũi khoan có cùng kích thước hoặc lớn hơn dao phay để tạo lỗ cắt ban đầu. Sau đó, dao phay được sử dụng cho các hoạt động phay. Ngoài ra, bạn có thể sử dụng phần mềm CAM để tạo chương trình cắt xoắn ốc cho nhiệm vụ này.
Nếu bạn muốn biết thêm thông tin hoặc thắc mắc, vui lòng liên hệinfo@anebon.com
Sự chuyên nghiệp và ý thức phục vụ của đội ngũ Anebon đã giúp công ty đạt được danh tiếng tuyệt vời trong lòng khách hàng trên toàn thế giới vì cung cấp dịch vụ giá cả phải chăngLinh kiện gia công CNC, các bộ phận cắt CNC vàMáy tiện CNCgia công các bộ phận. Mục tiêu chính của Anebon là giúp khách hàng đạt được mục tiêu của họ. Công ty đã nỗ lực rất nhiều để tạo ra tình huống đôi bên cùng có lợi cho tất cả mọi người và chào đón bạn tham gia cùng họ.
Thời gian đăng: 27-11-2024