Natūralios būklės aliuminio korpusų deformacija po-apdirbimo
Po{0}}pašalinimo deformacijos pobūdis
Kai aliuminio korpusas nuimamas iš CNC apdirbimo centro ir įdedamas į natūralią nesuvaržytą būseną, matmenų pakitimai atsiranda dėl liekamųjų įtempių išsiskyrimo ir suspaudimo jėgų, palaikančių pusiausvyrą apdirbimo metu, nebuvimo. Ši deformacija skiriasi nuo deformacijos procese, nes ji pasireiškia tik po to, kai detalei nėra tvirtinimo suvaržymų, dažnai aptinkamų atliekant galutinę apžiūrą, o ne apdirbant. Dydis gali svyruoti nuo nereikšmingų mikrometrų storose, simetriškose dalyse iki kelių milimetrų deformacijos plonose -sienose arba asimetrinėse geometrijose, todėl tikslumo savybės gali būti netoleruojamos, nepaisant patenkinamų proceso matavimų.
Liekamojo streso pašalinimo mechanizmai
Liekamieji įtempiai kyla iš kelių šaltinių visoje gamybos grandinėje. Pačioje žaliavoje yra įtempių dėl liejimo, ekstruzijos ar valcavimo procesų. Termiškai -apdoroti grūdai, tokie kaip T6, sukelia gesinimo įtempius, kurie lieka įstrigę medžiagos matricoje. Apdirbimo operacijos pašalina įtemptus medžiagos sluoksnius, todėl likusi struktūra vėl subalansuojama į naują pusiausvyros formą. Gilesnis medžiagos pašalinimas iš vienos korpuso pusės sukuria asimetrinį įtempių pasiskirstymą, dėl kurio atsiranda lenkimas arba sukimasis.
Asimetriškas apdirbimas yra ypač problemiškas. Kai kišenės, briaunelės arba langai apdirbami daugiausia iš vienos pusės, o priešinga pusė lieka santykinai nepažeista, diferencinis įtempių atpalaidavimas priverčia dalį palinkti į labiau apdirbtą pusę. Šis poveikis sustiprėja didėjant medžiagos pašalinimo koeficientui ir mažėjant sienelės storiui.
Šiluminės pusiausvyros efektai
Apdirbimo metu vietinis kaitinimas dėl pjovimo sukuria temperatūros gradientus visame korpuse. Prispaustas armatūra riboja šiluminį plėtimąsi ir kaupia elastinę deformacijos energiją. Nuėmus ir veikiant aplinkos sąlygoms, dalis atvėsta netolygiai-, o sukaupta energija išsisklaido keičiantis matmenims. Plonos sekcijos atvėsta greičiau nei storos, todėl susidaro diferencinis susitraukimas, kuris iškreipia bendrą geometriją.
Taip pat prisideda perėjimas nuo mašinos aplinkos prie aplinkos sąlygų. Staklės dažnai veikia aukštesnėje temperatūroje dėl veleno šilumos ir aušinimo skysčio sistemų. Įrenginyje išmatuota karšta dalis gali atrodyti priimtina, tačiau po aušinimo ji susitraukia ir tampa per maža. Ir atvirkščiai, jei aušinimo skysčio temperatūra yra žemesnė už aplinkos temperatūrą, dalis po pašalinimo gali išsiplėsti.
Suspaudimo jėgos atleidimas
Apdirbimo metu suspaudimo jėgų sukelta elastinė deformacija yra sukaupta mechaninė energija. Kai spaustukai atleidžiami, ši energija stumia dalį į neįtemptą formą. Aliuminio korpusams su plonomis sienelėmis net nedidelis suspaudimo slėgis sukuria didelę elastinę deformaciją, kuri visiškai atsistato atleidus. Funkcijos, apdirbtos, kai siena buvo elastingai iškreipta, nesutampa arba išeina iš laisvos padėties.
Šis spyruoklinis{0}}nugaros efektas ypač ryškus korpusuose su dideliais neatraminiais tarpatramiais arba konsolinėmis dalimis. Plokščios pagrindo plokštės, pritvirtintos prie kraštų ir apdirbtos centre, po atleidimo centrinis kupolas arba įdubimas, priklausomai nuo to, ar užspaudimas sukėlė deformaciją aukštyn ar žemyn.
Medžiaga{0}}Specialūs veiksniai
Įvairių aliuminio lydinių po{0}}apdirbimo deformacijos tendencijos skiriasi. Didelio -stiprumo termiškai -apdorojami lydiniai, tokie kaip 7075-T6 ir 2024-T351, turi didelių liekamųjų įtempių, atsirandančių dėl apdorojimo tirpalu ir senėjimo, todėl jie labai jautrūs deformacijai. 6061-T6 temperamentas, nors ir stabilesnis nei 7 serijos lydiniai, vis dar turi naudos iš įtempių sumažintos T651 būklės, skirtos tiksliam naudojimui. Lieti lydiniai, tokie kaip A380 ar ADC12, kelia papildomų iššūkių dėl poringumo ir nehomogeniškos mikrostruktūros, dėl kurių susidaro lokalizuota įtempių koncentracija ir nenuspėjami iškraipymo modeliai.
5-serijos darbiniai -kietėjimo lydiniai, tokie kaip 5052 arba 5083, apdirbant kaupia tempimo sukietėjimą, o tai gali sukelti spyruoklinį elgesį, kai sukietėję sluoksniai atsipalaiduoja. Grynas aliuminis ir 1 serijos lydiniai pasižymi mažu stiprumu, bet dideliu lankstumu, leidžiančiu žymiai atsigauti po užspaudimo.
Geometrinės įtakos
Struktūrinė geometrija daro didelę įtaką deformacijai po{0}}pašalinimo. Plonoms sienoms, kurių storis mažesnis nei 3 milimetrai, trūksta tvirtumo, kad būtų atsparus įtempiams{3}}sukeliamiems iškraipymams. Dideli plokšti paviršiai su dideliu ilgio{5}}ir-storio santykiu pasižymi klasikiniu bulvių-drožlių deformacija. Gilios kišenės su plonomis grindimis ir aukštais plonais šonkauliais sukuria įtampos koncentracijos taškus, kur prasideda iškraipymas. Asimetriškas dizainas, kurio medžiaga sutelkta vienoje pusėje, natūraliai iškreipia į šviesesnę pusę.
Apdoroto tūrio ir likusio medžiagos tūrio santykis yra naudingas prognozuotojas. Kai šis santykis viršija apytiksliai 50 proc., deformacijos rizika po apdirbimo labai padidėja. Korpusai su vienodu sienelių storiu ir simetrišku medžiagų pasiskirstymu pasižymi žymiai geresniu matmenų stabilumu nei tie, kurių storis staigiai keičiasi.
Sušvelninimas per proceso dizainą
Streso pašalinimas prieš baigiant apdirbimą yra veiksmingiausia prevencinė priemonė. Apdorotiems lydiniams nurodant įtempių{1}}švelninimo tempus, pvz., T651 arba T7351, o ne standartinį T6, liekamieji įtempimai sumažėja 50–80 proc. Kai įtempių-nepakankama medžiaga, galima atlikti tarpinį įtempį{9}}mažinančią terminį apdorojimą tarp grubinimo ir apdailos, paprastai kaitinant iki 250–350 laipsnių Celsijaus 2–4 valandas, o po to kontroliuojamas aušinimas.
Neapdorotas apdirbimas turėtų pašalinti didžiąją medžiagos dalį, paliekant vienodą 0,3–0,5 milimetro apdailos nuolaidą. Ši grubumo fazė leidžia iš pradžių sumažinti įtampą. Po grubumo, 15–30 minučių atpalaidavimo laikotarpis leidžia iš dalies subalansuoti įtempius prieš baigiant apdirbti. Užbaikite operacijas, tada apdirbkite galutinius paviršius su minimaliu papildomų įtempių įvedimu.
Subalansuotos apdirbimo sekos, kai medžiaga pašalinama iš priešingų paviršių, padeda išlaikyti simetriją. Užuot užbaigę visas funkcijas vienoje pusėje prieš apverčiant dalį, laipsniškas subalansuotas pašalinimas iš abiejų pusių užtikrina tolygesnį įtempių pasiskirstymą viso proceso metu.
Tvirtinimo ir suspaudimo svarstymai
Suspaudimo jėgos sumažinimas apdailos apdirbimo metu sumažina elastinės deformacijos, kuri atsistato po atleidimo, dydį. Apdailos praėjimui reikia naudoti vakuuminį laikymą, suderinamus tvirtinimo elementus arba minimalios-jėgos hidraulinį suspaudimą. Suspaudimas ties standžiomis ypatybėmis, o ne plonomis sienomis apsaugo nuo vietinių iškraipymų.
Kritinių korpusų atveju apdirbant bandomąją partiją ir išmatuojant deformaciją po{0}}išleidimo gaunami duomenys nuspėjamai kompensacijai. Jei nustatomi nuoseklūs deformacijos modeliai, ty{2}}proceso iškraipymas gali būti įvestas pakoregavus fiksavimą arba manipuliuojant parametrais, kad dalis spyruokliuotų iki tolerancijos atleidus.
Po-apdirbimo stabilizavimo procedūros
Po apdirbimo stabilizavimo apdorojimas gali sumažinti vykstančius matmenų pokyčius. Dirbtinis senėjimas esant vidutinei temperatūrai pagreitina streso atsipalaidavimą, nepažeidžiant mechaninių savybių. 6061 kaitinimas iki 175 laipsnių Celsijaus 8 valandas sumažina stresą, prilygstantį savaitėms natūralaus senėjimo kambario temperatūroje.
Vibracijos įtempių mažinimas naudojant kontroliuojamą rezonansinę vibraciją 15–30 minučių gali sumažinti liekamuosius įtempius 30–60 procentų be šiluminio poveikio, todėl jis tinka dalims, kurių matmenų tolerancijos yra mažos, kai terminis apdorojimas gali iškraipyti. Sraigtinio šlifavimo metu susidaro gniuždomieji paviršiaus įtempiai, kurie neutralizuoja tempimo apdirbimo įtempius ir pagerina nuovargio{5}}svarbių korpusų matmenų stabilumą.
Matavimo protokolai
Norint tiksliai įvertinti deformaciją po{0}}pašalinimo, reikia tinkamo matavimo laiko ir technikos. Prieš tikrinant matmenis, dalims turi būti leista termiškai susibalansuoti su tikrinimo aplinka mažiausiai 4 valandas. Matavimo įtaisai turi remti dalį minimaliuose sąlyčio taškuose, kad apžiūros metu nebūtų ribojama natūrali deformacija.
Lyginant matmenis, išmatuotus suspaustoje ir laisvoje būsenoje, nustatomas spyruoklės{0}}atgal dydis. Šie duomenys turėtų būti dokumentuojami siekiant tobulinti procesą ir numatyti kompensaciją. Gamybos dalių statistinis proceso valdymo stebėjimas po-pašalinimo matmenų nustato apdirbimo proceso poslinkį prieš gaminant-ne{5}}specifikacijas.
Išvada
Aliuminio korpusų deformacija po apdirbimo natūralioje būsenoje yra sudėtingas iššūkis, kylantis dėl liekamųjų įtempių, šiluminės istorijos, suspaudimo mechanikos ir medžiagų savybių sąveikos. Skirtingai nuo deformacijos procese, kurią galima stebėti ir kompensuoti realiuoju laiku, po-pašalinimo iškraipymai atsiskleidžia tik baigus apdirbimą, todėl būtina prevencija naudojant proceso planavimą. Veiksmingam valdymui reikalingas medžiagų parinkimas su tinkamomis tempimo sąlygomis, subalansuotos apdirbimo strategijos, sumažintos suspaudimo jėgos ir, jei reikia, stabilizavimas. Tiksliam naudojimui investicijos į įtemptas{6}}medžiagas ir tarpinį terminį apdorojimą yra nuolat ekonomiškesnės nei perdirbimas ar iškraipytų gatavų dalių laužas.
