Estrategias Tecnológicas y Operativas Comprobadas para Minimizar la Deformación del Aluminio

El aluminio es el material metálico más ampliamente utilizado en metales no ferrosos, y su rango de aplicación sigue expandiéndose. Hay muchos tipos de productos de aluminio producidos con materiales de aluminio. Según estadísticas, hay más de 700,000 tipos de productos de aluminio. Desde la industria de construcción y decoración hasta la industria de transporte, aeroespacial y otras industrias tienen diferentes necesidades. Hoy presentaremos cómo evitar la deformación de productos de aluminio.

Las ventajas y características del aluminio son las siguientes:

1. Baja densidad. La densidad del aluminio es de aproximadamente 2.7 g/cm³. Su densidad es solo 1/3 de la del hierro o cobre.
2. Alta plasticidad. El aluminio tiene buena ductilidad y puede convertirse en diversos artículos mediante prensado, estiramiento y otros medios de procesamiento por presión.
3. Resistencia a la corrosión. El aluminio es un metal con fuerte electricidad negativa. Bajo condiciones naturales o oxidación anódica, se formará una película protectora de óxido en la superficie, que tiene una resistencia a la corrosión mucho mejor que el acero.
4. Fácil de fortalecer. La resistencia del aluminio puro no es alta, pero puede mejorarse mediante anodizado.
5. Fácil tratamiento de superficie. El tratamiento de superficie puede mejorar o cambiar aún más las propiedades de superficie del aluminio. El proceso de anodizado de aluminio es bastante maduro y estable, y se ha utilizado ampliamente en el procesamiento de productos de aluminio.
6. Buena conductividad y fácil recuperación.

Medidas tecnológicas para reducir la deformación por mecanizado

1. Reducir el estrés interno del bruto

El envejecimiento natural o artificial y el tratamiento de vibración pueden eliminar parcialmente el estrés interno del bruto. El pre-procesamiento también es un proceso efectivo. En cuanto al bruto con cabeza grande y orejas grandes, la deformación después del procesamiento también es grande debido al gran margen. Si las partes sobrantes del bruto se procesan con anticipación y se reduce el margen de cada parte, no solo se puede reducir la deformación de procesamiento del proceso subsiguiente, sino que también se puede liberar el estrés interno después de ser procesado con anticipación y colocado por un período de tiempo.

2. Mejorar la capacidad de corte de la herramienta

El material y los parámetros geométricos de la herramienta tienen un impacto importante en la fuerza de corte y el calor de corte. La selección correcta de la herramienta es muy importante para reducir la deformación de mecanizado de la pieza.

(1) Seleccionar razonablemente los parámetros geométricos de la herramienta.

① Ángulo de rake: bajo la condición de mantener la resistencia del filo de corte, el ángulo de rake puede seleccionarse apropiadamente más grande. Por un lado, puede afilar un filo agudo, y por otro lado, puede reducir la deformación de corte, hacer la remoción de virutas suave, y luego reducir la fuerza de corte y la temperatura de corte. Nunca uses herramientas de ángulo de rake negativo.

② Ángulo de relieve: el tamaño del ángulo de relieve tiene un impacto directo en el desgaste de la superficie de relieve y la calidad de la superficie mecanizada. El espesor de corte es una condición importante para seleccionar el ángulo de relieve. Durante el fresado en bruto, debido a la gran velocidad de avance, carga de corte pesada y gran generación de calor, se requiere que la condición de disipación de calor de la herramienta sea buena. Por lo tanto, el ángulo de relieve debe ser más pequeño. Al fresar en acabado, el filo debe ser agudo para reducir la fricción entre el flanco y la superficie mecanizada y reducir la deformación elástica. Por lo tanto, el ángulo de relieve debe ser más grande.

③ Ángulo de hélice: para hacer el fresado suave y reducir la fuerza de fresado, el ángulo de hélice debe seleccionarse lo más grande posible.

④ Ángulo de desviación principal: reducir apropiadamente el ángulo de desviación principal puede mejorar las condiciones de disipación de calor y reducir la temperatura promedio del área de procesamiento.

(2) Mejorar la estructura de la herramienta.

① Reducir el número de dientes de la fresa y aumentar el espacio de virutas. Debido a la gran plasticidad de las piezas de aluminio y la gran deformación de corte durante el mecanizado, se requiere un gran espacio de alojamiento de virutas, por lo que el radio del fondo del surco de alojamiento de virutas debe ser grande y el número de dientes de la fresa debe ser pequeño.

② Rectificado de acabado de los dientes de la herramienta. El valor de rugosidad del filo de corte del diente de la herramienta debe ser menor que RA = 0.4 µm. Antes de usar un cuchillo nuevo, lijar suavemente la parte frontal y trasera de los dientes del cuchillo con una piedra de aceite fina para eliminar las rebabas y ligeras sierras dejadas al rectificar los dientes del cuchillo. De esta manera, no solo se puede reducir el calor de corte sino también la deformación de corte.

③ Controlar estrictamente el estándar de desgaste de la herramienta. Después del desgaste de la herramienta, la rugosidad de la superficie de la pieza aumenta, la temperatura de corte aumenta, y la deformación de la pieza aumenta. Por lo tanto, además de seleccionar materiales de herramienta con buena resistencia al desgaste, el estándar de desgaste de la herramienta no debe ser mayor a 0.2 mm, de lo contrario es fácil generar acumulación de virutas. Durante el corte, la temperatura de la pieza no debe exceder 100 °C para prevenir deformación.

3. Mejorar el método de sujeción de piezas de trabajo

Para piezas de trabajo de aluminio de pared delgada con poca rigidez, se pueden adoptar los siguientes métodos de sujeción para reducir la deformación:

① Para piezas de buje de pared delgada, si se usa mandril de tres garras autocentrante o mandril de resorte para sujetarlos desde la dirección radial, la pieza se deformará una vez que se afloje después del procesamiento. En este momento, se debe usar el método de prensado de cara axial con mejor rigidez. Localizar con el agujero interior de la pieza, fabricar un husillo roscado, y colocarlo en el agujero interior de la pieza. Usar una placa de cubierta para presionar la cara final y luego apretar la tuerca. La deformación de sujeción puede evitarse al mecanizar el círculo exterior, para obtener una precisión de mecanizado satisfactoria.

② Al procesar piezas de trabajo de pared delgada, es mejor seleccionar ventosas de vacío para obtener fuerza de sujeción distribuida uniformemente, y luego procesarlas con pequeña cantidad de corte para prevenir la deformación de la pieza de trabajo.

Alternativamente, se puede usar el método de relleno. Para aumentar la rigidez de proceso de piezas de pared delgada, se pueden llenar medios en las piezas de trabajo para reducir la deformación de las piezas durante la sujeción y corte. Por ejemplo, se vierte el fundido de urea que contiene 3% ~ 6% de nitrato de potasio en la pieza de trabajo, y después del procesamiento, la pieza de trabajo se sumerge en agua o alcohol, y el relleno puede disolverse y verterse.

4. Organizar razonablemente los procedimientos

En el corte de alta velocidad, debido al gran margen de mecanizado y corte intermitente, el proceso de fresado a menudo produce vibración, lo que afecta la precisión de mecanizado y la rugosidad superficial. Por lo tanto, el proceso de mecanizado NC de alta velocidad generalmente se puede dividir en: mecanizado en bruto, semi-acabado, limpieza de esquinas, acabado y otros procesos. Para piezas con altos requisitos de precisión, a veces es necesario realizar un segundo semi-acabado y luego mecanizado de acabado. Después del mecanizado en bruto, las piezas pueden enfriarse naturalmente para eliminar el estrés interno generado por el mecanizado en bruto y reducir la deformación. El margen dejado después del mecanizado en bruto debe ser mayor que la deformación, generalmente 1-2 mm. Durante el acabado, se debe mantener un margen de mecanizado uniforme en la superficie terminada de las piezas, generalmente 0.2-0.5 mm, para mantener la herramienta en un estado estable durante el proceso de mecanizado, reducir en gran medida la deformación de corte, obtener buena calidad de procesamiento superficial y garantizar la precisión de los productos.

Habilidades operativas para reducir la deformación por mecanizado

Además de las razones anteriores, el método de operación también es muy importante en la operación real.

1. Para piezas con gran margen de mecanizado, con el fin de proporcionar mejores condiciones de disipación de calor y evitar la concentración de calor durante el mecanizado, se debe adoptar el mecanizado simétrico.
2. Si hay múltiples cavidades en la pieza de placa, el método de procesamiento secuencial de una cavidad y una cavidad no debe adoptarse durante el procesamiento, lo que fácilmente causa estrés desigual de la pieza y deformación. Se adopta el procesamiento multi-capa, y cada capa se procesa en todas las cavidades al mismo tiempo tanto como sea posible, y luego se procesa la siguiente capa, de modo que las piezas estén uniformemente tensionadas y la deformación se reduzca.
3. La fuerza de corte y el calor de corte pueden reducirse cambiando los parámetros de corte. Entre los tres elementos de los parámetros de corte, el retroceso tiene una gran influencia en la fuerza de corte. Si el margen de mecanizado es demasiado grande y la fuerza de corte de la herramienta es demasiado grande, no solo deformará las piezas, sino que también afectará la rigidez del husillo de la máquina herramienta y reducirá la durabilidad de la herramienta. Si reduces la cantidad de retroceso, la eficiencia de producción se reducirá enormemente. Sin embargo, el fresado de alta velocidad puede superar este problema en el mecanizado NC. Mientras reduces el retroceso, siempre que el avance se aumente correspondientemente y la velocidad de rotación de la máquina herramienta se aumente, la fuerza de corte puede reducirse y la eficiencia de mecanizado puede asegurarse.
4. Prestar atención al orden de corte. El mecanizado en bruto enfatiza la mejora de la eficiencia de mecanizado y la búsqueda de tasa de corte por unidad de tiempo. Generalmente, se puede usar fresado inverso. Es decir, el material excedente en la superficie del bruto se corta a la velocidad más rápida y en el menor tiempo para formar básicamente el perfil geométrico requerido para el acabado. Mientras que el acabado enfatiza alta precisión y alta calidad, es apropiado adoptar fresado directo. Porque el espesor de corte de los dientes de la herramienta disminuye gradualmente de máximo a cero durante el fresado directo, el grado de endurecimiento por trabajo se reduce enormemente y el grado de deformación de las piezas se reduce.
5. Es difícil evitar la deformación de piezas de trabajo de pared delgada debido a la sujeción durante el mecanizado, incluso durante el acabado. Para reducir la deformación de la pieza de trabajo al mínimo, antes de que el mecanizado de acabado alcance el tamaño final, aflojar la parte de sujeción para que la pieza de trabajo regrese libremente al estado original, y luego presionar ligeramente, sujeta a que la pieza de trabajo esté sujeta (completamente a mano), para obtener el efecto de procesamiento ideal. En resumen, el punto de acción de la fuerza de sujeción debe estar en la superficie de apoyo. La fuerza de sujeción debe actuar en la dirección con buena rigidez de la pieza de trabajo. Bajo la premisa de asegurar que la pieza de trabajo no esté suelta, cuanto menor sea la fuerza de sujeción, mejor.
6. Al procesar piezas con cavidades, intenta no dejar que la fresa se hunda directamente en las piezas como una broca al procesar las cavidades, resultando en espacio de virutas insuficiente para la fresa, descarga de virutas no suave, sobrecalentamiento, expansión de las piezas, rotura de la herramienta y otros fenómenos adversos. Primero taladrar el agujero de la herramienta con una broca del mismo tamaño o mayor que la fresa, y luego fresar con una fresa. Alternativamente, se puede producir un programa de corte en espiral con software CAM.