Чаму некаторыя алюмініевыя пласціны 6061 дэфармуюцца пасля апрацоўкі?

Анатацыя

Алюмініевы сплаў 6061 з'яўляецца адным з найбольш шырока выкарыстоўваных канструкцыйных алюмініевых матэрыялаў у прамысловай вытворчасці, які адрозніваецца выдатнай апрацоўкай, сярэдняй трываласцю, добрай каразійнай устойлівасцю і найвышэйшай здольнасцю да фарміравання. Ён шырока ўжываецца ў апрацоўцы з ЧПУ, дэталях механічнага абсталявання, аўтамабільных аксесуарах і архітэктурных профілях. Аднак дэфармацыя дэфармацыі звычайна ўзнікае пасля механічнай апрацоўкі алюмініевых пласцін 6061, асабліва пры апрацоўцы тонкіх пласцін, апрацоўцы вялікай плошчы і пры аднабаковым выдаленні матэрыялу. Гэты дэфект сур'ёзна ўплывае на дакладнасць памераў, плоскаснасць і прадукцыйнасць зборкі гатовай прадукцыі і павялічвае долю лому і кошт вытворчасці. У гэтым дакуменце сістэматычна аналізуюцца асноўныя прычыны дэфармацыі алюмініевай пласціны 6061 з уласцівых характарыстык матэрыялу, фактараў працэсу апрацоўкі і знешніх памылак у рабоце, а таксама прапануюцца мэтанакіраваныя меры прафілактыкі і кантролю, каб даць практычныя рэкамендацыі для вытворчасці прэцызійнай апрацоўкі.

1. Уводзіны

6061-T6 і 6061-T651 - асноўныя стану тэмпературы алюмініевых пласцін 6061 у прамысловай вытворчасці. Дзякуючы пракатцы, экструзіі, загартоўцы і тэрмічнай апрацоўцы пры старэнні сплаў атрымлівае стабільныя механічныя ўласцівасці, каб адпавядаць патрабаванням канструктыўных частак. У зыходным стане ўнутранае напружанне алюмініевай пласціны падтрымлівае адносны баланс, таму паверхня пласціны застаецца роўнай без відавочнай дэфармацыі. Тым не менш першапачатковы баланс напружання непазбежна парушаецца падчас рэзкі, фрэзеравання, свідравання і іншых працэсаў апрацоўкі. Пераразмеркаванне і скід унутранага напружання прывядзе да згінання, скручвання і мясцовага выпукласці пласціны, а менавіта да дэфармацыі пры апрацоўцы.

У рэальным вытворчасці многія вытворцы сутыкаюцца з праблемамі дэфармацыі алюмініевых пласцін 6061: пласціны з той жа партыі могуць быць плоскімі пасля апрацоўкі або мець відавочную дэфармацыю. Гэта з'ява выклікана не аднафактарнай памылкай, а суперпазіцыяй уласцівага матэрыялу напружання, неабгрунтаваных параметраў працэсу і нестандартнай працы. Вывучэнне асноўных прычын дэфармацыі з'яўляецца ключом да павышэння эфектыўнасці апрацоўкі алюмініевых дэталяў 6061.

2. Рэшткавае напружанне, уласцівае матэрыялу (асноўная прычына)

Рэшткавае напружанне ўнутры алюмініевых пласцін 6061 з'яўляецца асноўнай прычынай дэфармацыі пасля механічнай апрацоўкі, якая ўтвараецца ў працэсе вытворчасці пласціны і тэрмічнай апрацоўкі, а не ў выніку наступнай апрацоўкі.

Напружанне, якое ствараецца пракаткай і экструзіяй

Алюмініевыя пласціны 6061 вырабляюцца ў працэсах гарачай пракаткі, халоднай пракаткі і экструзіі. Падчас пластычнай дэфармацыі ўнутраныя зерні металу ствараюць нераўнамернае выцісканне і расцяжэнне, і частка энергіі дэфармацыі захопліваецца ўнутры матэрыялу, утвараючы механічнае рэшткавае напружанне. Пасля фарміравання пласціны гэта напружанне існуе ў збалансаваным стане ўнутры, таму макраскапічная форма пласціны застаецца стабільнай. Пасля таго, як інтэграваная структура пласціны разбураецца механічнай апрацоўкай, збалансаванае поле напружання руйнуецца, і рэшткавае напружанне свабодна вызваляецца, прымушаючы пласціну дэфармавацца і дэфармавацца.

Загартоўка і старэнне Стрэс тэрмічнай апрацоўкі

Большасць прамысловых алюмініевых пласцін 6061 выкарыстоўваюць апрацоўку загартоўкай T6, якая ўключае апрацоўку высокатэмпературным растворам і хуткую загартоўку вадой. Падчас хуткай загартоўкі паверхня і ўнутраны пласт алюмініевай пласціны астываюць нераўнамерна: паверхня астывае і хутка сціскаецца, у той час як унутраная тэмпература паніжаецца павольна і адбываецца затрымка сціску. Гэта ўтварае стабільнае размеркаванне напружання з павярхоўным сцісканнем і ўнутраным нацяжэннем. Хоць наступнае лячэнне старэння можа стабілізаваць частку стрэсу, яно не можа цалкам ліквідаваць рэшткавы стрэс.

Наадварот, пліты 6061-T651 пасля пракаткі праходзяць прафесійную апрацоўку расцяжэння для зняцця напружання з меншым рэшткавым напружаннем і больш стабільнай працай. Гэта тлумачыць, чаму звычайныя алюмініевыя пласціны T6 больш схільныя да дэфармацыі, чым пласціны T651 пры аднолькавых умовах апрацоўкі.

3. Стрэс, выкліканы працэсам апрацоўкі (прамое стымуляванне)

Зыходзячы з уласцівага рэшткавага напружання, неабгрунтаваныя працэсы механічнай апрацоўкі яшчэ больш пагоршаць дысбаланс напружання, непасрэдна выклікаючы і пагаршаючы дэфармацыю пласціны. Гэта асноўная прычына неадпаведнага дэфармавання пласцін у адной партыі.

Асіметрычнае і нераўнамернае выдаленне матэрыялу

Нераўнамернае выдаленне матэрыялу з'яўляецца найбольш распаўсюджанай прычынай дэфармацыі. Пры фактычнай механічнай апрацоўцы многія рабочыя выкарыстоўваюць аднабаковую аднаразовую цяжкую рэзку для павышэння эфектыўнасці, што прыводзіць да асіметрычнага выдалення матэрыялу на верхняй і ніжняй паверхнях алюмініевай пласціны. Калі вялікая колькасць матэрыялу выдаляецца з аднаго боку, абмежаванне напружання з гэтага боку цалкам знікае, у той час як напружанне з іншага боку ўсё яшчэ захоўваецца. Незбалансаваная ўнутраная сіла будзе цягнуць пласціну згінацца ў бок апрацаванага боку, утвараючы відавочную дэфармацыю лука.

Гэтая праблема асабліва прыкметная пры апрацоўцы тонкіх пласцін (таўшчынёй ≤ 5 мм) і пры апрацоўцы паглыбленнямі вялікай плошчы. Чым танчэй пласціна, тым слабейшая калянасць канструкцыі і тым больш яна адчувальная да дысбалансу напружання, што павялічвае верагоднасць дэфармацыі.

Празмерная і няправільная сіла заціску

Заціск прыстасавання неабходны для фіксацыі нарыхтоўкі і забеспячэння дакладнасці апрацоўкі, але празмерная сіла заціску прывядзе да схаванай дэфармацыі алюмініевых пласцін 6061. Алюмініевы сплаў валодае нізкай цвёрдасцю і добрай пластычнасцю. Празмерна зацягнутыя заціскі прывядуць да сціску пласціны з пругкай або пластычнай дэфармацыяй падчас апрацоўкі. У гэты час пласціна фіксуецца ў дэфармаваным стане знешняй сілай, і паверхня выглядае роўнай.

Пасля таго, як апрацоўка завершана і сіла заціску вызвалена, пласціна адскоквае пад дзеяннем унутранага пругкага напружання, што прыводзіць да дэфармацыі і дэфармацыі. Акрамя таго, няроўныя кропкі заціску і неадпаведная сіла з усіх бакоў пласціны таксама прывядуць да лакальнай канцэнтрацыі напружання і нераўнамернай дэфармацыі нарыхтоўкі.

Апрацоўка Назапашванне тэрмічнага напружання

Падчас высакахуткаснай апрацоўкі алюмініевых пласцін 6061 будзе выпрацоўвацца высокая тэмпература рэзання. Алюмініевы сплаў валодае высокай цеплаправоднасцю і хутка пашыраецца пры награванні. Калі хуткасць рэзкі занадта высокая, хуткасць падачы неразумная або меры астуджэння недастатковыя, на пласціне лакальна назапашваецца вялікая колькасць цяпла.

Лакальнае цеплавое пашырэнне апрацаванай паверхні супярэчыць цеплавой дэфармацыі неапрацаванай часткі, утвараючы тэрмічнае напружанне. Пасля апрацоўкі нарыхтоўка астывае натуральным шляхам, а нераўнамерная ўсаджванне кожнай дэталі прыводзіць да незваротнай дэфармацыі пласціны. Хоць тэрмічнае напружанне не з'яўляецца асноўнай прычынай дэфармацыі, яно значна павялічыць ступень дэфармацыі на аснове рэшткавага напружання.

4. Іншыя дапаможныя фактары ўплыву

Неабгрунтаваная паслядоўнасць апрацоўкі

Разавая чарнавая і фінішная апрацоўка адной паверхні - тыпова няправільная аперацыя. Правільны працэс павінен адпавядаць прынцыпу сіметрычнай апрацоўкі і папластовай рэзкі. Доўгатэрміновая аднабаковая апрацоўка будзе пастаянна назапашваць розніцу напружання, у той час як перыядычная і сіметрычная апрацоўка можа збалансаваць хуткасць зняцця напружання верхняй і ніжняй паверхняў пласціны і эфектыўна паменшыць дэфармацыю.

Розніца ў якасці сыравіны

Якасць алюмініевых пласцін 6061 ад розных вытворцаў і розных партый моцна адрозніваецца. Лісты з недастатковай пракаткай, некваліфікаванай тэрмічнай апрацоўкай і нераўнамерным размеркаваннем збожжа маюць большае і больш нестабільнае рэшткавае напружанне. Нават пры стандартызаваных працэсах механічнай апрацоўкі такія пласціны па-ранейшаму схільныя дэфармацыі пасля апрацоўкі. Акрамя таго, пласціны, якія захоўваюцца на працягу доўгага часу, будуць выклікаць натуральнае старэнне пад напругай і нязначную дэфармацыю, што таксама паўплывае на канчатковую плоскасць апрацоўкі.

5. Эфектыўная прафілактыка і меры барацьбы

Выберыце сыравіну высокай стабільнасці

Для прэцызійнай апрацоўкі дэталяў з высокімі патрабаваннямі да плоскаснасці прыярытэт трэба аддаваць алюмініевым пласцінам 6061-T651 з апрацоўкай для зняцця напружання, якая можа істотна знізіць рэшткавае напружанне падкладкі і значна знізіць рызыку дэфармацыі. У той жа час правярайце плоскасць і якасць паверхні ўваходных матэрыялаў, каб пазбегнуць выкарыстання некваліфікаваных пліт з пачатковай дэфармацыяй.

Аптымізацыя тэхналогіі апрацоўкі

Прыміце сіметрычную двухбаковую шматслойную рэзку замест аднабаковай аднаразовай цяжкай рэзкі. Чарговая апрацоўка верхняй і ніжняй паверхняў забяспечвае раўнамернае выдаленне матэрыялу і сінхроннае зняцце напружання з абодвух бакоў пласціны для падтрымання балансу напружання. Для дэталяў з вялікай плошчай паглыблення паменшыце адзіночную глыбіню рэзання і павялічце час рэзкі, каб пазбегнуць імгненнага рэзкага вызвалення мясцовага напружання.

Стандартызаваць заціск і астуджэнне

Выкарыстоўвайце раўнамерную і адпаведную сілу заціску, пазбягайце празмернага заціску і прымайце шматкропкавы раўнамерны заціск для рассейвання канцэнтрацыі напружання. Сумяшчайце з эфектыўнымі мерамі астуджэння, такімі як заліванне астуджальнай вадкасцю або выбух паветра пад высокім ціскам, каб своечасова адвесці цяпло пры рэзанні, паменшыць лакальнае назапашванне цеплавога стрэсу і пазбегнуць цеплавой дэфармацыі нарыхтоўкі.

Дадайце працэс зняцця напружання перад апрацоўкай

Для тоўстых пласцін і буйнагабарытных дакладных дэталяў перад механічнай апрацоўкай можна правесці такія працэсы папярэдняй апрацоўкі, як натуральнае старэнне або штучны адпал для зняцця напружання, каб зняць большую частку нестабільнага рэшткавага напружання зыходнага матэрыялу, забяспечваючы стабільны памер і роўнасць пасля апрацоўкі.

6. Заключэнне

Дэфармацыя алюмініевых пласцін 6061 пасля механічнай апрацоўкі ўяўляе сабой комплексную праблему дэфармацыі, выкліканую суперпазіцыяй уласцівага матэрыялу рэшткавага напружання, напружання працэсу апрацоўкі і нестандартнай працы. Рэшткавае напружанне, якое ўтвараецца ў працэсе пракаткі і тэрмічнай апрацоўкі ліста, з'яўляецца асноўнай прычынай дэфармацыі, у той час як асіметрычнае выдаленне матэрыялу, няправільнае зацісканне і назапашванне тэрмічнага напружання з'яўляюцца прамымі прычынамі макраскапічнай дэфармацыі.

Каб прынцыпова вырашыць праблему дэфармацыі, неабходна пачаць з выбару сыравіны, аптымізацыі працэсу і стандартызацыі працы. Прыняцце высокастабільных пласцін T651, сіметрычная папластовая апрацоўка, разумны заціск і эфектыўнае астуджэнне могуць эфектыўна кантраляваць дысбаланс напружання і значна палепшыць плоскасць апрацоўкі і выхад алюмініевых дэталяў 6061. Гэта даследаванне забяспечвае выразную тэарэтычную аснову і практычнае рашэнне для дакладнай апрацоўкі канструкцыйных дэталяў з алюмініевага сплаву 6061.