アルミ合金ワークの変形を防止する加工方法

2021-11-12

アルミニウム合金部品の加工変形の理由と従来の加工方法、材料特性と部品特性に応じて加工ルートを改善し、時効処理と加工方法の改善により加工変形の問題を解決します。

現在、アルミニウム合金材料は、航空、航空宇宙、自動車、機械製造、造船、化学産業で広く使用されています。アルミ合金ワーク加工技術の研究内容は、アルミ合金の変形を制御し、製品の精度をさらに向上させる方法がほとんどです。

1.アルミニウム合金ワークの従来の加工方法

（1）ブランキング処理

ネスティング加工とも呼ばれ、フライス盤と同様の方法でワークをブランクから落下させますが、一般的に底面は0.10〜0.15mmです。この加工方法は、形状、キャビティ、内穴の材料除去量が多い場合によく使用され、大きなマージン開口部による熱や内部応力集中によるワークの最終変形を回避できます。

ブランキング処理は、の変形を防ぐ上で重要な役割を果たします アルミ部品。特に吸盤を使用すると、大規模なクラスの薄肉部品の変形とクランプの問題を解決できます。プレート部品の加工に最適です。ブランキング処理を図1に示します。

（2）真空吸盤方式

ワークの位置決め面を吸盤に吸着させ、プレッシャープレートで加工します。ブランキング加工法による吸盤クランプは、製品が吸着可能な表面を持っている限り、傾斜面や曲面も適しています。吸盤とブランキング加工により、板厚0.5mmでも各種板薄肉部品の加工が可能です。

（3）補強リブとプロセス材料ヘッドを設計する

製品の構造強度がその後の仕上げ工程を支えるのに十分でない場合は、仕上げ前のクランプ強度を確保するために、荒加工時に補強リブを残す必要があり、補強リブを取り外す必要はありません。過剰な熱とストレスを発生させます。この方法を使用するワークピースの全体寸法は、大きすぎないようにする必要があります。例えば：

①補強材の設計は、万力がワークピースの背面をクランプして処理するのに便利です。
②設計工程の材料ヘッドは、その後の位置決めに便利です。
③その後の位置決めと加工を容易にするために、加工材料のヘッドと補強リブを設計します。

従来の処理方法の包括的な適用例を図7に示します。プロセスの実装方法は次のとおりです。
①製品の表裏の構造解析によると、ワークの裏側は加工量が少なく、位置決めに適しています。
②位置決め面が表面を構成しているため、その後の吸盤クランプに便利です。
③製品は薄く変形しやすく、補強材の前面設計により、製品の荒加工の変形と位置決め面の仕上げ面の変形を同時に回避できます。
④位置決め面が完成したら、専用の吸盤工具で製品前面をクランプしてください。

e）特別なサクションカップツーリングとクランプ、フロントの仕上げf）特別なサクションカップツーリングの現物

2.エイジングトリートメント

（1）間接老化治療

つまり、荒加工は時効処理の代わりに単一のプロセスとして使用されます。ワークは工作機械で加工されます。荒加工終了後、ワークを外し、仕上げ加工を行います。途中でインターバルタイムはありません（量産品の場合、均一な荒加工で仕上げ加工が可能で、インターバルエージングタイムは不要です）。注：ワークは完全に粗面化する必要があり、全体的な粗面化の後、仕上げる前に片側に0.5mmのマージンを残します。

ブランクの荒加工は間接的な時効処理であり、ワークピースのXNUMX番目の緩みとクランプのプロセスは応力の間接的な解放プロセスです。この方法は、ほとんどの精密構造部品および航空構造部品の処理に適しています。

（2）エイジングトリートメント

①人工老化：

アルミニウム合金のワークピースの場合、ほとんどの方法は、粗面化後24〜48時間放置することです。主に大型部品や薄肉部品の場合、処理が遅くなります。

②熱処理による経年劣化：

人工時効プロセスと比較して高速であり、複雑な構造と大きな許容値を持つ閉じた部品で主に使用されます。

どちらの方法も、アルミニウム合金ワークピースの処理に今でも使用されており、主に、除去マージンが大きく、高精度が要求される製品に使用されています。目的は、内部応力を取り除き、安定した構造を得ることです。製品が構造の重要な部分である場合、ほとんどの場合、時効処理が必要です。まず、時効処理により、内部応力を効果的に排除し、後続の処理の寸法安定性を確保できます。第二に、内部ストレスを取り除きながら、安定した組織を得ることができます。これにより、運動中に発生する継続的な熱を回避して、元の適格製品を再び変形させることができます。

3.アルミニウム合金製品の底面の変形を防ぐ方法

処理中に、基準面が仕上げ前に変形していて、仕上げ基準として使用できないことがよくあります。また、アルミ合金ワークの変形は弾性変形であるため、押したりクランプしたりしても緩めた後、スプリングバックが発生します。、仕上げ後の寸法変形と過大公差が発生します。

アルミニウム合金製品の基準面の変形を防止する方法を以下に要約します。

1）フライス盤しかフライス盤ができない場合は、フライス盤仕上げの基準面が平坦になるように、ワークピース本体の強度が十分に高いことを前提に基準面を加工する必要があります。

2）フライス盤しか削れず、比較的薄い場合は、基準面が比較的フラット。。ただし、この方法で得られた最終的な表面はまだ変形します。

3）ワーク自体の構造が許せば、旋削も良い方法であり、旋削の表面はフライス盤よりも平らです。旋削加工時の発熱が少ないため、荒加工後に半仕上げ加工を行う必要はなく、一度に基準面を旋削します。

正方形の製品のデータム表面は、フライス盤で常に変形します。工具の送り速度が非常に遅い場合でも、工具とワークが表面接触しているため、必然的に熱や応力が発生します。最後に、シングルアクションチャックを使用して正方形のワークピースをクランプし、適格な基準面を作成しました。結局のところ、旋削は工具先端の点接触であり、大面積の熱と応力の集中はありません。例は次のとおりです。

加工する製品を図9に示します。被削材は2A12-T4、ブランクサイズは120mm×400mm×12mm、製品サイズは370mm×110mm×7mmです。 0.03つの大きな表面の平行度は0.025mmで、平坦度はXNUMXmmである必要があります。

初期加工方法：より精度の高いマシニングセンターを使用し、旋削とフライス盤を何度も繰り返して余分なマージンを取り除き、厚さの幾何公差が要件を満たせません。改善されたプロセス方法：
①シングルアクションチャック付き旋盤でクランプすると、旋盤側に光が見えます。
②マシニングセンターでは、位置決め面を照準面とし、ワークの破損を想定してブランク周りにねじ穴をあけています。
③旋盤専用工具を作成し、ねじで逆方向にワークを締め付け、製品の厚さを図面要件のサイズに合わせます。

4.アルミニウム合金製品の変形を防ぐためのクランプのアイデア

変形を防ぐための吸盤クランプに加えて、吸盤でクランプできない製品をどのようにクランプするのですか？荒削りの際に万力でクランプすることに加えて、その後の工程のほとんどは、ワークピースを万力で直接接触させることが許されていないことは確かであると言えます。万力の力は水平であり、ワークの材質自体が変形可能な材料であるため、万力のクランプ力によりワークの弾性変形が発生します。そのため、ワークには適度な下向きのクランプ力、つまり同様のプレッシャープレートが必要です。またはネジを使用しますクランプの方法。

アルミ合金ワーク加工工具の設計思想は、実際には型締力の方向を考慮することです。参照方法は次のとおりです。

①特殊工具＋特殊プレス板、ねじ逆抜き工具を設計します。
②内穴フィット＋小ボス限界。
③ピン付きのソフトジョーを設計します。
④限界のあるV字型位置決め工具を設計します。
⑤形状に合わせた一体型ツーリングブロックとマルチモジュールツーリングを設計してください。

이特殊なプレッシャープレートを使用して工具を設計します

5.鋳造アルミニウム部品の塑性変形のプロセス改善策

鋳造アルミニウム製品には特定の特殊性があります。鋳造品であるため、通常、製品の精度要件は非常に高くなります。その形状のいくつかの重要でない部分が鋳造されていますが、便利であると同時にいくつかの欠点があります。
①鋳造物自体の構造に剛性がなく、加工時の型締剛性にも欠けます。
②鋳物は加工中の応力集中体です。少し処理すると、内部応力が発生します。
③ほとんどのアルミ鋳物のデータム面とデータム穴は、塑性反発しやすい。

加工技術は以下のように改善されています。

1）最初の改善： 機械加工プロセス、穴加工終了後のサイズ収縮現象により、検出された収縮量は片側0.005mmであるため、ファインボーリングサイズは一方的に0.003mm増加します。穴あけの方法では、XNUMXつの空の工具を追加します。検査穴の公差は認定されていますが、製品の幾何公差は許容範囲外です。

2）0.08番目の改善点：考え方を変え、大きな平面と反対側の面にそれぞれライトナイフを追加します。ライトナイフのマージンはXNUMXmmであり、製品サイズと幾何学的精度を確保することに成功しています。また、塑性変形にも注意を払う必要があることがわかります。

6.アルミニウム合金材料自体は変形しやすい

一般的に使用されているXNUMXつのアルミニウム合金材料の加工特性は次のとおりです。

（1）2A12アルミニウム合金は、熱処理により強化することができ、高負荷部品などのハイエンド製品や、軍事産業や航空宇宙などの高精度金型によく使用されます。その中で、2A12-T4は最も使用されている硬質アルミニウム合金材料です。 2A12アルミニウム合金の加工性能は良好ですが、変形しやすいことが最大の特徴であり、職人のレベルをテストする代表的な素材です。

（2）6061アルミニウム合金の強度は、2シリーズまたは7シリーズのアルミニウム合金に匹敵するものではありませんが、優れた溶接特性、電気めっき特性、および優れた耐食性を備えています。産業界で広く使用されており、その生産量は非鉄金属材料の生産量を上回っています。全体の1/3で、船舶、路面電車、携帯電話のケースなど、強度と耐食性の要件が高いさまざまなプロセス構造部品でよく使用されます。 6061アルミニウム合金の加工性能は優れており、変形しにくいですが、一度変形するとほとんどスクラップになり、特殊な構造の製品を除いて形状修正が非常に困難です。

7.ハードフィリングとケミカルフィリングを開きます

（1）ハードフィリングを開きます（図17を参照）

図17aは、荒加工後の状態を示しています。内側がワークピース、外側がブランク、オープンブランクです。クローズドブランクにしない理由は、切削により製品に大きな応力集中が発生するためです。ピンホールカップリングブロックの剛性が向上します。荒加工後、カップリングブロックを取り外し、応力を解放した後、カップリングブロックを再度接続して仕上げを行うことができます。ワークの変形を抑えるため。ここで言及する価値があるのは、充填の最も重要な機能のXNUMXつは剛性を高めることであり、もうXNUMXつの機能は製品の適時性を高めることです。

ワークピースの内側アーク面がサイズ要件を満たすように処理された後、それは内側アーク面と一致してサポートツールを満たし、外部マージンを処理し、剛性を高める役割を果たします。

（2）ケミカルフィリング

主に仕上げに使用されます。著者は現在、この方法をXNUMX回しか使用していません。それは、工具を使って薄壁の弧状のアルミニウム合金の刃を化学的に充填することです。加工されたアーク面に化学物質を充填し、固化することでクランプ面をシームレスにサポートし、変形を防止するだけでなく、製品の薄さによるナイフの振動現象を回避します。処理。この方法は一般的な一般的な方法ではありませんが、特別な製品のための特別なプロセススキームです。

8.フィッターキャリブレーション

フィッターのキャリブレーションのほとんどは、フィッターのスキルと経験を非常にテストするボードパーツを対象としています。そして、フィッターキャリブレーションは結局のところ機械的キャリブレーションです。結局のところ、キャリブレーション可能な製品には、前提条件として少なくとも優れたボディが必要です。さらに、著者は、学校の製品のほとんどは価値が高すぎないだろうと信じています。フィッターのキャリブレーションは、一般的に荒加工と仕上げのキャリブレーションに分けられます。熟練したフィッターがボード製品を校正し、レベリング精度は約0.1mmです。

9 おわりに

アルミ合金のワークの変形を防ぐための技術的な方法はたくさんありますが、特に考え方を変えることが重要です。実際の加工では、部品の構造や材料特性を把握してブレークスルーポイントを見つけ、合理的な型締方法や切削ルートを採用し、時効処理による応力や変形をなくし、簡単な方法で複雑な問題を解決する必要があります。

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