Po-obdelovalna deformacija aluminijastih ohišij v naravnem stanju
Narava deformacije po-odstranitvi
Ko aluminijasto ohišje odstranimo iz CNC obdelovalnega centra in ga postavimo v svoje naravno neomejeno stanje, pride do dimenzijskih sprememb zaradi sprostitve preostalih napetosti in odsotnosti vpenjalnih sil, ki so ohranjale ravnovesje med obdelavo. Ta deformacija se razlikuje od upogiba v-procesu, ker se pokaže šele, ko je del osvobojen omejitev vpenjala, kar se pogosto odkrije med končnim pregledom in ne med strojno obdelavo. Magnituda se lahko giblje od zanemarljivih mikrometrov v debelih, simetričnih delih do več milimetrov ukrivljenosti v tanko{3}}stenskih ali asimetričnih geometrijah, kar lahko povzroči, da so natančne značilnosti zunaj tolerance kljub zadovoljivim meritvam v-postopku.
Mehanizmi za sprostitev preostalega stresa
Preostale napetosti izvirajo iz več virov v celotni proizvodni verigi. Sama surovina vsebuje napetosti zaradi postopkov litja, iztiskanja ali valjanja. Toplotno -obdelane kaljenosti, kot je T6, povzročajo kalilne napetosti, ki ostanejo ujete v materialni matrici. Postopki strojne obdelave odstranijo plasti obremenjenega materiala, zaradi česar se preostala struktura ponovno uravnoteži v novo ravnovesno obliko. Globlje odstranjevanje materiala z ene strani ohišja ustvari asimetrično prerazporeditev napetosti, ki povzroči upogibanje ali zvijanje.
Posebej problematična je asimetrična obdelava. Ko so žepi, rebra ali okna obdelani pretežno z ene strani, medtem ko nasprotna stran ostane relativno nedotaknjena, sprostitev diferencialne napetosti povzroči, da se del upogne proti bolj strojno obdelani strani. Ta učinek se stopnjuje z večanjem razmerja odvzema materiala in zmanjševanjem debeline stene.
Učinki toplotnega ravnovesja
Med obdelavo lokalno segrevanje zaradi rezanja ustvarja temperaturne gradiente po ohišju. Ko je vpeto, vpenjalo omejuje toplotno raztezanje in shranjuje energijo elastične napetosti. Po odstranitvi in izpostavitvi okoljskim razmeram se del ne-ohlaja enakomerno in shranjena energija se razprši zaradi spremembe dimenzij. Tanki deli se ohladijo hitreje kot debeli deli, kar ustvarja diferencialno krčenje, ki popači celotno geometrijo.
Svoje prispeva tudi prehod iz strojnega okolja v ambientalne pogoje. Strojna orodja pogosto delujejo pri povišanih temperaturah zaradi toplote vretena in hladilnih sistemov. Del, izmerjen na stroju vroč, se lahko zdi sprejemljiv, vendar se po ohlajanju zmanjša. Nasprotno, če je temperatura hladilne tekočine pod temperaturo okolja, se lahko del po odstranitvi razširi.
Sprostitev vpenjalne sile
Elastična deformacija, ki jo povzročijo vpenjalne sile med obdelavo, predstavlja shranjeno mehansko energijo. Ko se sponke sprostijo, ta energija požene del proti njegovi neobremenjeni obliki. Pri aluminijastih ohišjih s tankimi stenami celo zmeren vpenjalni pritisk povzroči znatno elastično deformacijo, ki se po sprostitvi popolnoma obnovi. Elementi, ki so bili strojno obdelani, medtem ko je bila stena elastično odklonjena, postanejo neporavnani ali izven položaja v prostem stanju.
Ta povratni -učinek vzmeti je še posebej izrazit pri ohišjih z velikimi nepodprtimi razponi ali konzolnimi odseki. Ravna osnovna plošča, vpeta na robovih in strojno obdelana v sredini, bo po sprostitvi pokazala osrednjo kupolo ali izboklino, odvisno od tega, ali je vpenjanje povzročilo odklon navzgor ali navzdol.
Posebni-dejavniki materiala
Različne aluminijeve zlitine kažejo različna nagnjenja k deformacijam po-strojni obdelavi. Visoko{2}}zlitine,-ki jih je mogoče toplotno obdelati, kot sta 7075-T6 in 2024-T351, vsebujejo precejšnje preostale napetosti zaradi obdelave v raztopini in staranja, zaradi česar so zelo dovzetne za upogibanje. Kaljenje 6061-T6, čeprav je stabilnejše od zlitin serije 7, ima še vedno koristi od pogojev T651 z zmanjšano napetostjo za natančne aplikacije. Lite zlitine, kot sta A380 ali ADC12, predstavljajo dodatne izzive zaradi poroznosti in nehomogene mikrostrukture, ki ustvarjajo lokalne koncentracije napetosti in nepredvidljive vzorce popačenja.
Zlitine za -obdelovalno utrjevanje v seriji 5-, kot sta 5052 ali 5083, kopičijo deformacijsko utrjevanje med strojno obdelavo, kar lahko povzroči vzmetno obnašanje, ko se utrjene plasti sprostijo. Čisti aluminij in zlitine serije 1 nudijo nizko trdnost, a visoko duktilnost, kar omogoča znatno obnovitev elastičnosti po sprostitvi vpenjanja.
Geometrijski vplivi
Strukturna geometrija močno vpliva na deformacijo po-odstranitvi. Tanke stene, debelejše od 3 milimetrov, nimajo togosti, da bi se uprle deformacijam,-ki jih povzroči obremenitev. Velike ravne površine z visokim razmerjem med-dolžino in-debelino kažejo klasično zvijanje-krompirjevega čipsa. Globoki žepi s tankimi tlemi in visokimi tankimi rebri ustvarjajo točke koncentracije napetosti, kjer se začne popačenje. Asimetrični modeli z materialom, koncentriranim na eni strani, se naravno popačijo proti svetlejši strani.
Razmerje med obdelano prostornino in prostornino preostalega materiala služi kot koristen napovednik. Ko to razmerje preseže približno 50 odstotkov, se tveganje deformacije po-strojni obdelavi bistveno poveča. Ohišja z enakomerno debelino stene in simetrično porazdelitvijo materiala izkazujejo bistveno boljšo dimenzijsko stabilnost kot tista z nenadnimi prehodi debeline.
Ublažitev z zasnovo procesa
Razbremenitev pred končno obdelavo je najučinkovitejši preventivni ukrep. Pri kovanih zlitinah navedba-razbremenjenih temperatur, kot sta T651 ali T7351 namesto standardnega T6, zmanjša preostale napetosti za 50 do 80 odstotkov. Kadar ni na voljo-materiala za razbremenitev, se lahko izvede-vmesna toplotna obdelava za razbremenitev med grobo in končno obdelavo, ki običajno vključuje segrevanje na 250 do 350 stopinj Celzija za 2 do 4 ure, čemur sledi nadzorovano hlajenje.
Groba strojna obdelava mora odstraniti večji del materiala, pri tem pa pustiti enakomerno končno obdelavo od 0,3 do 0,5 milimetra. Ta faza grobega obdelave omogoča začetno sprostitev napetosti. Po grobi obdelavi 15 do 30-minutno sprostitveno obdobje nevpetega dela omogoča delno izravnavo napetosti pred končno obdelavo. Končne operacije nato obdelajte končne površine z minimalno dodatno napetostjo.
Uravnotežena zaporedja obdelave, ki izmenično odstranjujejo material med nasprotnimi ploskvami, pomagajo ohranjati simetrijo. Namesto dokončanja vseh funkcij na eni strani, preden se del obrne, postopno uravnoteženo odstranjevanje z obeh strani ohranja enakomernejšo porazdelitev napetosti v celotnem procesu.
Premisleki glede pritrditve in vpenjanja
Zmanjšanje vpenjalne sile med končno obdelavo zmanjša velikost elastičnega upogiba, ki se obnovi po sprostitvi. Za zaključne prehode je treba uporabiti vakuumsko delovno držalo, skladne vpenjalne elemente ali hidravlično vpenjanje z minimalno-silo. Vpenjanje na togih delih namesto na tankih stenah prepreči lokalizirano popačenje.
Za kritična ohišja obdelava pilotne serije in merjenje deformacij po-izpustitvi zagotavljata podatke za predvideno kompenzacijo. Če so prepoznani dosledni vzorci deformacij, je mogoče s prilagojenim vpenjanjem ali manipulacijo parametrov v-procesu vnesti namerno popačenje, tako da se del po sprostitvi dvigne v toleranco.
Stabilizacijske obdelave po-strojni obdelavi
Po strojni obdelavi lahko stabilizacijske obdelave zmanjšajo tekoče spremembe dimenzij. Umetno staranje pri zmernih temperaturah pospeši sprostitev napetosti brez pomembnega vpliva na mehanske lastnosti. Za 6061 8-urno segrevanje na 175 stopinj Celzija zagotavlja lajšanje stresa, ki je enakovredno tednom naravnega staranja pri sobni temperaturi.
Lajšanje vibracij zaradi nadzorovanih resonančnih vibracij za 15 do 30 minut lahko zmanjša preostale napetosti za 30 do 60 odstotkov brez toplotne izpostavljenosti, zaradi česar je primerno za dele z ozkimi dimenzijskimi tolerancami, kjer bi toplotna obdelava tvegala popačenje. Peening uvaja tlačne površinske napetosti, ki izravnajo natezne napetosti obdelovanja, s čimer se izboljša dimenzijska stabilnost za-kritična ohišja zaradi utrujenosti.
Merilni protokoli
Natančna ocena deformacije po-odstranitvi zahteva ustrezen čas in tehniko merjenja. Pred preverjanjem dimenzij je treba dele pustiti, da se termično uravnotežijo z okoljem pregleda vsaj 4 ure. Naprave za merjenje morajo podpirati del na minimalnih kontaktnih točkah, da se prepreči omejevanje naravne deformacije med pregledom.
Primerjava dimenzij, izmerjenih v vpetem stanju, v primerjavi s prostim stanjem, kvantificira velikost vzmeti-. Te podatke je treba dokumentirati za izboljšanje procesa in predvideno nadomestilo. Pri proizvodnih delih statistično nadzorovano sledenje procesov dimenzij po-odstranitvi prepozna zamik v procesu obdelave, preden so izdelani deli--izven specifikacij.
Zaključek
Deformacija aluminijastih ohišij po obdelavi v njihovem naravnem stanju predstavlja inherenten izziv, ki izhaja iz interakcije preostalih napetosti, termične zgodovine, mehanike vpenjanja in lastnosti materiala. Za razliko od-odklona v procesu, ki ga je mogoče opazovati in izravnati v realnem času, se po-popačenje po odstranitvi pokaže šele, ko je strojna obdelava končana, zaradi česar je preprečevanje z načrtovanjem procesa bistveno. Učinkovito upravljanje zahteva izbiro materiala z ustreznimi temperaturnimi pogoji, uravnoteženimi strategijami obdelave, minimalnimi silami vpenjanja in stabilizacijskimi obdelavami, kjer je to potrebno. Pri natančnih aplikacijah je naložba v-material za razbremenitev in vmesne termične obdelave dosledno bolj ekonomična kot predelava ali odpad popačenih končnih delov.
