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Prozessverfahren zum Verhindern der Verformung von Werkstücken aus einer Aluminiumlegierung

Die Gründe für die Verarbeitungsverformung von Aluminiumlegierungsteilen und die herkömmlichen Verarbeitungsverfahren, der Verarbeitungsweg wird gemäß den Materialeigenschaften und Teileigenschaften verbessert, und das Verarbeitungsverformungsproblem wird durch die Verbesserung der Alterungsbehandlung und Verarbeitungsverfahren gelöst.

Gegenwärtig werden Aluminiumlegierungsmaterialien häufig in der Luft- und Raumfahrt, in der Automobilindustrie, im Maschinenbau, im Schiffbau und in der chemischen Industrie verwendet. Für den Forschungsinhalt der Bearbeitungstechnologie von Aluminiumlegierungswerkstücken befassen sich die meisten damit, wie die Verformung der Aluminiumlegierung kontrolliert werden kann, um die Genauigkeit des Produkts weiter zu verbessern.

1. Konventionelle Bearbeitungsmethoden für Werkstücke aus Aluminiumlegierungen

(1) Stanzbearbeitung 

  auch bekannt als Nesting-Bearbeitung, d. h. mit einem Verfahren, das dem Fräsen von Nuten ähnelt, um das Werkstück vom Rohling abfallen zu lassen, beträgt die untere Oberfläche im Allgemeinen 0.10 bis 0.15 mm. Dieses Bearbeitungsverfahren wird häufig verwendet, wenn in Form, Kavität und Innenloch ein großer Materialabtrag vorhanden ist, wodurch die endgültige Verformung des Werkstücks aufgrund von Wärme und Eigenspannungskonzentration durch große Randöffnungen vermieden werden kann.

Die Stanzbearbeitung spielt eine wichtige Rolle bei der Verhinderung der Verformung von Aluminiumteile. Insbesondere bei Saugnäpfen kann es die Verformungs- und Klemmprobleme einer großen Klasse dünnwandiger Teile lösen. Es ist sehr gut geeignet für die Bearbeitung von Plattenteilen. Die Blanking-Verarbeitung ist in Abbildung 1 dargestellt.

(2) Vakuumsaugnapfmethode  

Die Auflagefläche des Werkstücks wird am Saugnapf aufgenommen und das Werkstück mit der Druckplatte bearbeitet. Saugerspannung, bei Stanzbearbeitungsverfahren, solange das Produkt eine ansaugfähige Oberfläche hat, sind auch Schrägen und gewölbte Oberflächen geeignet. Der Einsatz von Saugnäpfen und Stanzbearbeitung kann die Bearbeitung verschiedener dünnwandiger Blechteile vervollständigen, auch wenn die Blechdicke nur 0.5 mm beträgt, kann es bearbeitet werden.

(3) Verstärkungsrippen konstruieren und Materialköpfe bearbeiten 

 Reicht die Festigkeit der Produktstruktur nicht aus, um den anschließenden Schlichtprozess zu unterstützen, müssen die Verstärkungsrippen beim Schruppen belassen werden, um die Klemmfestigkeit vor dem Schlichten zu gewährleisten, und es ist nicht erforderlich, die Verstärkungsrippen zu entfernen. Erzeugt überschüssige Hitze und Stress. Die Gesamtabmessungen des Werkstücks bei dieser Methode sollten nicht zu groß sein. Z.B:

①Das Design der Versteifung ist praktisch für den Schraubstock zum Spannen und Bearbeiten der Rückseite des Werkstücks.
②Der Materialkopf des Designprozesses ist praktisch für die spätere Positionierung.
③Prozessmaterialkopf + Verstärkungsrippen konzipieren, um die spätere Positionierung und Verarbeitung zu erleichtern.

Ein umfassendes Anwendungsbeispiel für konventionelle Verarbeitungsmethoden ist in Abbildung 7 dargestellt. Die Methode der Prozessimplementierung sieht wie folgt aus:
①Laut Statik der Vorder- und Rückseite des Produkts hat die Rückseite des Werkstücks weniger Bearbeitungsinhalt und ist zum Positionieren geeignet.
②Die Positionierungsfläche bildet die Fläche, die für die anschließende Saugerklemmung praktisch ist.
③Das Produkt ist dünn und leicht zu verformen, und das vordere Design der Versteifung kann gleichzeitig die Verformung der Grobbearbeitung des Produkts und die Verformung der Endbearbeitungsfläche der Positionierungsfläche vermeiden.
④Verwenden Sie nach der Fertigstellung der Positionierungsfläche das spezielle Saugnapfwerkzeug, um die Vorderseite des Produkts zu klemmen.

e) Spezialsaugnapfbestückung und -klemmung, Endbearbeitung vorne f) Spezialsaugnapfbestückung in Form von Sachleistungen

Prozessverfahren zum Verhindern der Verformung von Werkstücken aus einer Aluminiumlegierung

2. Alterungsbehandlung

(1) Indirekte Alterungsbehandlung  

 das heißt, die Grobbearbeitung wird anstelle einer Alterungsbehandlung als ein einziger Prozess verwendet. Auf der Werkzeugmaschine wird das Werkstück bearbeitet. Nachdem die Grobbearbeitung abgeschlossen ist, wird das Werkstück entfernt und dann der Endbearbeitungsprozess durchgeführt. Es gibt keine Intervallzeit in der Mitte (bei Massenproduktion kann der Schlichtprozess nach dem gleichmäßigen Schruppen durchgeführt werden und die Intervallalterungszeit ist nicht erforderlich). Hinweis: Das Werkstück muss vollständig aufgeraut werden, und nach dem Gesamtaufrauen verbleibt auf einer Seite ein Spielraum von 0.5 mm vor dem Schlichten.

Der Schruppprozess des Rohlings ist eine indirekte Alterungsbehandlung und der zweite Löse- und Spannprozess des Werkstücks ist ein indirekter Spannungsabbauprozess. Dieses Verfahren ist für die Bearbeitung der meisten Präzisionsstrukturteile und Luftfahrtstrukturteile geeignet.

(2) Alterungsbehandlung

 ① Künstliche Alterung: 

Bei Werkstücken aus Aluminiumlegierungen bestehen die meisten Verfahren darin, sie nach dem Aufrauen 24 bis 48 Stunden lang zu belassen. Vor allem bei großen Teilen und dünnwandigen Teilen ist der Prozess langsam.

 ②Wärmebehandlung Alterung: 

Im Vergleich zum künstlichen Alterungsprozess ist es schneller und wird hauptsächlich in geschlossenen Teilen mit komplexer Struktur und großem Aufmaß verwendet.

Beide Verfahren werden nach wie vor bei der Bearbeitung von Werkstücken aus Aluminiumlegierungen eingesetzt, und zwar meist bei Produkten mit großen Abtragsmargen und hohen Präzisionsanforderungen. Der Zweck besteht darin, innere Spannungen abzubauen und eine stabile Struktur zu erhalten. Wenn das Produkt ein Leistungsteil in der Struktur ist, erfordern die meisten eine Alterungsbehandlung: Erstens kann die Alterungsbehandlung interne Spannungen effektiv beseitigen und die Dimensionsstabilität der nachfolgenden Verarbeitung sicherstellen; Zweitens kann beim Abbau der inneren Spannungen ein stabiles Gewebe erhalten werden, um zu vermeiden, dass die während des Trainings erzeugte kontinuierliche Hitze das ursprünglich qualifizierte Produkt erneut verformt.

3. Methoden zur Verhinderung der Verformung der Basisoberfläche von Produkten aus Aluminiumlegierungen

Bei der Bearbeitung kommt es häufig vor, dass die Referenzfläche vor der Endbearbeitung verformt wurde und nicht als Endbearbeitungsreferenz verwendet werden kann. Da es sich bei der Verformung des Werkstücks aus Aluminiumlegierung um eine elastische Verformung handelt, kommt es auch nach dem Lösen zu einer Rückfederung, unabhängig davon, ob es gepresst oder geklemmt wird. , Resultiert in Maßverformung und Übertoleranz nach der Endbearbeitung.

Die Verfahren zum Verhindern einer Verformung der Referenzoberfläche von Aluminiumlegierungsprodukten werden wie folgt zusammengefasst.

1) Wenn das Werkstück nur gefräst werden kann, muss die Referenzfläche unter der Prämisse bearbeitet werden, dass die Festigkeit des Werkstückkörpers ausreichend hoch ist, damit die Referenzfläche für das Schlichtfräsen eben ist.

2) Wenn das Werkstück nur gefräst werden kann und das Werkstück relativ dünn ist, ist es auch erforderlich, dies mehrmals zu wiederholen, dh die Oberfläche mehrmals zu drehen, um die Verformung unter der Bedingung, dass eine Referenzfläche Relativ flach. . Die durch dieses Verfahren erhaltene endgültige Oberfläche wird jedoch immer noch verformt.

3) Wenn es die Struktur des Werkstücks selbst zulässt, ist das Drehen auch eine gute Methode, und die Oberfläche des Drehens ist flacher als das Fräsen. Da beim Drehprozess fast keine Wärme entsteht, ist es nicht notwendig, nach der Schruppbearbeitung eine Vorschlichtbearbeitung durchzuführen, sondern die Referenzfläche auf einmal zu drehen.

Die Bezugsfläche eines quadratischen Produkts wird beim Fräsen immer verformt. Auch wenn die Vorschubgeschwindigkeit des Werkzeugs sehr langsam ist, werden unvermeidlich Hitze und Spannung erzeugt, da Werkzeug und Werkstück in Oberflächenkontakt stehen. Schließlich wurde mit einem einfachwirkenden Spannfutter das quadratische Werkstück gespannt und eine qualifizierte Referenzfläche hergestellt. Schließlich ist das Drehen der Punktkontakt der Werkzeugspitze, und es kommt zu keiner großflächigen Wärme- und Spannungskonzentration. Beispiele sind wie folgt.

Das zu bearbeitende Produkt ist in Abbildung 9 dargestellt. Das Werkstückmaterial ist 2A12-T4, die Rohlingsgröße beträgt 120 mm × 400 mm × 12 mm und die Produktgröße beträgt 370 mm × 110 mm × 7 mm. Die Parallelität der beiden großen Flächen muss 0.03 mm und die Ebenheit 0.025 mm betragen.

Anfängliche Prozessmethode: Verwendung eines Bearbeitungszentrums mit höherer Genauigkeit, wiederholtes Drehen und Fräsen, um überschüssigen Rand zu entfernen, und die geometrische Toleranz der Dicke kann die Anforderungen nicht erfüllen. Verbesserte Prozessmethode:
① Verwenden Sie zum Spannen eine Drehmaschine mit einem einfachwirkenden Spannfutter, und die drehende Seite sieht das Licht.
②Auf dem Bearbeitungszentrum wird die glänzende Oberfläche als Positionierfläche verwendet und um den Rohling werden Gewindebohrungen unter der Prämisse hergestellt, dass das Werkstück nicht beschädigt wird.
③Herstellung von Spezialwerkzeugen für Drehmaschinen, Anziehen des Werkstücks mit Schrauben in umgekehrter Richtung, Drehen der Dicke des Produkts auf die Größe der Zeichnungsanforderungen.

4. Spannideen, um eine Verformung von Produkten aus Aluminiumlegierungen zu verhindern

Wie kann man neben der Saugnapfklemmung zur Vermeidung von Verformungen das Produkt festklemmen, das nicht mit dem Saugnapf geklemmt werden kann? Mit Sicherheit lässt sich sagen, dass neben dem Spannen mit dem Schraubstock beim Schruppen die meisten Folgeprozesse nicht direkt mit einem Schraubstock auf das Werkstück auftreffen dürfen. Da die Kraft des Schraubstocks horizontal ist und das Werkstückmaterial selbst ein verformbares Material ist, verursacht die Spannkraft des Schraubstocks eine elastische Verformung des Werkstücks, sodass das Werkstück eine angemessene Spannkraft nach unten benötigt, d. h. eine ähnliche Druckplatte oder Schraube verwendet wird Die Art der Klemmung.

Die Konstruktionsidee von Werkzeugen zur Bearbeitung von Werkstücken aus Aluminiumlegierungen besteht darin, die Richtung der Spannkraft zu berücksichtigen. Die Referenzmethode ist wie folgt:

①Entwerfen Sie spezielle Werkzeuge + spezielle Pressplatte, Gewinderückzugwerkzeuge.
②Innere Lochpassung + kleine Boss-Grenze.
③Weiche Backen mit Stiften konstruieren.
④Entwerfen Sie V-förmige Positionierungswerkzeuge mit Begrenzung.
⑤Entwerfen Sie einteilige Werkzeugblöcke und mehrmodulige Werkzeuge, die der Form entsprechen. 

⑥Entwerfen Sie das Werkzeug mit spezieller Druckplatte

5. Maßnahmen zur Prozessverbesserung bei der plastischen Verformung von Aluminiumgussteilen

Aluminiumgussprodukte weisen bestimmte Besonderheiten auf. Da es sich um ein Gussteil handelt, sind die Anforderungen an die Produktgenauigkeit in der Regel sehr hoch. Einige unwichtige Teile seiner Form wurden gegossen, aber es hat einige Mängel, während es praktisch ist:
①Der Struktur des Gussstücks selbst fehlt es an Steifigkeit, und es fehlt sogar die Spannsteifigkeit während der Verarbeitung.
②Das Gussstück ist ein Spannungskonzentrationskörper im Verarbeitungsprozess. Nach einer kleinen Verarbeitung wird innere Spannung vorhanden sein.
③Die Bezugsebene und das Bezugsloch der meisten Aluminiumgussteile sind anfällig für Kunststoffrückprall.

Die Verarbeitungstechnologie wird wie folgt verbessert.

1) Die erste Verbesserung: Während der Bearbeitungsprozess, aufgrund des Größenschrumpfungsphänomens, nachdem die Lochbearbeitung abgeschlossen ist, beträgt der erfasste Schrumpfungsbetrag 0.005 mm pro Seite, so dass die Feinbohrungsgröße einseitig um 0.003 mm zunimmt. Fügen Sie beim Bohren von Löchern zwei leere Werkzeuge hinzu. Die Toleranz des Inspektionslochs ist qualifiziert, aber die geometrische Toleranz des Produkts liegt außerhalb der Toleranz.

2) Die zweite Verbesserung: Ändern Sie die Denkweise, fügen Sie der großen Ebene bzw. der gegenüberliegenden Oberfläche ein leichtes Messer hinzu, und der Rand des leichten Messers beträgt 0.08 mm, was die Produktgröße und geometrische Genauigkeit erfolgreich gewährleistet. Es ist auch zu erkennen, dass auf die plastische Verformung geachtet werden sollte.

6. Das Aluminiumlegierungsmaterial selbst ist leicht zu verformen

Die Bearbeitungseigenschaften von zwei üblicherweise verwendeten Aluminiumlegierungsmaterialien sind wie folgt.

(1) Die 2A12-Aluminiumlegierung kann durch Wärmebehandlung verstärkt werden und wird häufig in High-End-Produkten wie hochbelasteten Teilen und hochpräzisen Formen wie in der Militärindustrie und der Luft- und Raumfahrt verwendet. Unter ihnen ist 2A12-T4 das am häufigsten verwendete harte Aluminiumlegierungsmaterial. Die Bearbeitungsleistung der 2A12-Aluminiumlegierung ist gut, aber ihr größtes Merkmal ist, dass sie sich leicht verformen lässt und ein repräsentatives Material ist, das das Niveau der Handwerker testet.

(2) Obwohl die Festigkeit der 6061-Aluminiumlegierung nicht mit der der 2er- oder 7er-Aluminiumlegierung vergleichbar ist, weist sie ausgezeichnete Schweißeigenschaften, Galvanisiereigenschaften und gute Korrosionsbeständigkeit auf. Es ist in der Industrie weit verbreitet und seine Leistung hat die von Nichteisenmetallmaterialien übertroffen. 1/3 der Gesamtmenge, häufig verwendet in verschiedenen Prozessbauteilen mit hohen Anforderungen an Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit, wie Schiffe, Straßenbahnen und Handyhüllen. Die Bearbeitungsleistung der 6061er Aluminiumlegierung ist ausgezeichnet und es ist nicht leicht zu verformen, aber sobald sie verformt ist, wird sie fast verschrottet und die Formkorrektur ist sehr schwierig, außer bei Produkten mit speziellen Strukturen.

7. Offene harte Füllung und chemische Füllung

(1) Offene Hartfüllung (siehe Abbildung 17)  

 Bild 17a zeigt den Zustand nach dem Schruppen, innen ist das Werkstück, außen ist das Rohteil und es ist das offene Rohteil. Der Grund, warum es nicht zu einem geschlossenen Rohling verarbeitet wird, liegt darin, dass das Schneiden eine starke Spannungskonzentration im Produkt verursacht. Die Steifigkeit des Stift-Loch-Kupplungsblocks wird erhöht. Nach der Grobbearbeitung kann der Kupplungsblock entfernt werden und nach dem Entspannen kann der Kupplungsblock zum anschließenden Schlichten wieder verbunden werden. Um die Verformung des Werkstücks zu reduzieren. Erwähnenswert ist hier, dass eine der wichtigsten Funktionen der Füllung darin besteht, die Steifigkeit zu erhöhen, und die andere Funktion darin besteht, die Aktualität des Produkts zu erhöhen.

Nachdem die innere Bogenoberfläche des Werkstücks bearbeitet wurde, um die Größenanforderungen zu erfüllen, wird sie an die innere Bogenoberfläche angepasst, um das Stützwerkzeug zu füllen, um den äußeren Rand zu bearbeiten und die Rolle der Erhöhung der Steifigkeit zu spielen.

(2) Chemische Füllung 

 wird hauptsächlich zur Veredelung verwendet. Der Autor hat diese Methode bisher nur einmal verwendet. Es dient dazu, eine dünnwandige bogenförmige Klinge aus Aluminiumlegierung mit Hilfe von Werkzeugen chemisch zu füllen. Die chemische Substanz wird in die bearbeitete Bogenoberfläche eingefüllt, und wenn die chemische Substanz erstarrt, bildet sie eine nahtlose Stütze für die Klemmfläche, die nicht nur Verformungen verhindert, sondern auch das Phänomen der Messervibration aufgrund der Dünne des Produkts während wird bearbeitet. Diese Methode ist keine beliebte allgemeine Methode, sondern ein spezielles Verfahrensschema für spezielle Produkte.

8. Installateur-Kalibrierung

Die meisten Kalibrierungen des Monteurs zielen auf Boardteile ab, die die Fähigkeiten und Erfahrungen des Monteurs auf die Probe stellen. Und Monteurkalibrierung ist schließlich mechanische Kalibrierung. Denn kalibrierbare Produkte brauchen als Voraussetzung mindestens eine gute Karosserie. Darüber hinaus ist der Autor der Meinung, dass die meisten Produkte der Schule keinen allzu hohen Wert haben werden. Die Schlosserkalibrierung wird im Allgemeinen in die Grobbearbeitung und die Schlichtkalibrierung unterteilt. Ein erfahrener Monteur kalibriert die Plattenprodukte und die Nivellierungsgenauigkeit beträgt etwa 0.1 mm.

9. Abschließende Bemerkungen

Es gibt viele technologische Methoden, um eine Verformung von Werkstücken aus Aluminiumlegierungen zu verhindern, und es ist besonders wichtig, die Denkweise zu ändern. Bei der eigentlichen Verarbeitung müssen wir die Teilestruktur und die Materialeigenschaften erfassen, um Durchbruchspunkte zu finden, vernünftige Spannmethoden und Schneidrouten anwenden, Spannungen und Verformungen durch Alterungsbehandlung beseitigen und einfache Methoden verwenden, um komplexe Probleme zu lösen.

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