Làm thế nào để tránh biến dạng khi gia công các chi tiết nhôm
Nhôm là một trong những vật liệu phổ biến nhất và hợp kim nhôm chủ yếu được sử dụng trong các ứng dụng hàng không và ô tô vì tính dễ gia công và dễ uốn của chúng.
Trong ngành hàng không vũ trụ, các bộ phận bằng nhôm được yêu cầu phải được chế tạo với chất lượng cao hơn để tránh bất kỳ hỏng hóc không đáng có nào của các bộ phận sản phẩm trong quá trình hoạt động. Gia công CNC nhôm là một trong những cách tốt nhất để sản xuất các chi tiết nhôm có chất lượng cao.
So với các vật liệu khác, nhôm có độ cứng thấp và giá trị giãn nở nhiệt cao hơn nên nhôm dễ bị biến dạng thành phẩm sau quá trình gia công. Sự biến dạng của chi tiết sản phẩm có nghĩa là kích thước của sản phẩm cuối cùng khác với kích thước dự tính. Sự biến dạng này của các chi tiết nhôm gia công CNC này cần phải tránh để sản phẩm cuối được hoạt động bình thường. Các thợ gia công nên cẩn trọng khi gia công các chi tiết sản phẩm bằng nhôm.
Một số yếu tố gây ra sự biến dạng của nhôm, ví dụ như chất lượng của vật liệu nhôm được sử dụng, thiết kế hình dạng của sản phẩm mong muốn, tính chất của dầu làm mát và điều kiện gia công của chi tiết sản phẩm đó. Chi tiết càng phức tạp thì nó càng có khả năng bị biến dạng nhiều. Ngoài ra, trong trường hợp các chi tiết nhỏ bằng nhôm và khi các sản phẩm có thành mỏng thì nó có thể gây ra biến dạng nhiều hơn.
Để giảm biến dạng, có nhiều cách khác nhau để áp dụng vào quá trình gia công nhôm, ví dụ bằng cách giảm ứng suất bên trong của vật liệu nhôm, nâng cao hiệu quả cắt của dụng cụ, cải thiện kỹ thuật kẹp phôi, cải tiến thiết kế của dụng cụ cắt, tổ chức các quy trình gia công chính xác, lựa chọn thông số cắt phù hợp và các bước gia công hợp lý. Dưới đây là một số phương pháp được sử dụng để tránh biến dạng của các chi tiết sản phẩm bằng nhôm khi gia công CNC.
Giảm ứng suất bên trong của phôi
Các dạng ứng suất khác nhau có thể xuất hiện trong các chi tiết được gia công như ứng suất bên trong, ứng suất dư, ứng suất nhiệt,… Lực bên trong hoặc bên ngoài gây ra biến dạng trong vật liệu là thước đo độ biến dạng của vật liệu đó do ứng suất. Bằng cách giảm ứng suất bên trong của phôi, nhà sản xuất có thể tránh được sự biến dạng của chi tiết sản phẩm được gia công. Sử dụng các quy trình xử lý sự già hóa vật liệu và chống rung có thể giúp nhà sản xuất giảm biến dạng của các chi tiết bằng nhôm. Giảm rung động là một cách phổ biến để giảm ứng suất. Làm lạnh sâu và các quá trình xử lý nhiệt khác như ủ, nhiệt luyện, xử lý dụng dịch cũng được sử dụng để giảm ứng suất.
Cải thiện khả năng cắt của dụng cụ gia công CNC
Để giảm biến dạng trong các chi tiết nhôm gia công CNC, cần phải cải thiện khả năng cắt của các dụng cụ cắt. Chất liệu và các thông số hình học của dụng cụ cắt ảnh hưởng lớn đến lực cắt và nhiệt cắt, có thể dẫn đến biến dạng của chi tiết gia công. Vì vậy, để giảm biến dạng, nhất thiết phải chọn đúng dụng cụ cắt gọt cho phôi nhôm. Các yếu tố hình học của dụng cụ cắt có thể ảnh hưởng đến hiệu suất gia công là mặt trước, mặt sau, vân thoát phoi và góc cắt.
Để duy trì độ bền của lưỡi cắt, cần phải chọn góc cắt chính xác để giảm lực cắt và nhiệt độ cắt, qua đó giảm biến dạng sản phẩm. Việc sử dụng một góc cắt thích hợp cũng giúp cho việc loại bỏ phoi diễn ra suôn sẻ. Tùy thuộc vào yêu cầu, nên sử dụng góc sau thích hợp để tránh biến dạng các chi tiết nhôm. Góc sau nhỏ hơn được sử dụng trong trường hợp tốc độ tiến dao lớn, phay thô, tản nhiệt lớn hơn và tải cắt lớn hơn. Các góc xoắn lớn hơn được sử dụng để giảm lực phay và làm cho quá trình phay trơn tru. Các góc cắt nhỏ hơn được sử dụng để cải thiện khả năng tản nhiệt.
Cải thiện phương pháp gá kẹp phôi
Gá kẹp được sử dụng trong hầu hết các quá trình gia công để giữ chặt phôi. Nó giúp giảm thiểu rung lắc trong quá trình gia công và tạo ra sản phẩm với kích thước chính xác. Trong trường hợp các chi tiết có thành mỏng, nên sử dụng phương pháp kẹp phù hợp để tránh bất kỳ hỏng hóc nào vì kẹp làm biến dạng các bộ phận mỏng sau khi nới lỏng.
Nếu mâm cặp tự định tâm ba ngàm được sử dụng để kẹp hướng tâm các chi tiết bằng nhôm có thành mỏng thì chi tiết này sẽ bị biến dạng sau khi tháo ra khỏi các ngàm. Để tránh biến dạng, nên dùng phương pháp dùng lực dọc trục để giữ các mặt đầu cuối sẽ đảm bảo hơn.
Trong trường hợp phôi có thành mỏng hoặc dạng tấm mỏng, để phân bổ đều lực kẹp, các cốc hút chân không nên được sử dụng. Việc sử dụng cốc hút chân không, gia công CNC được thực hiện với một lượng cắt nhỏ để tránh biến dạng với phôi nhôm.
Phương pháp đóng gói được sử dụng để tăng độ cứng của phôi thành mỏng. Để giảm biến dạng trong quá trình cắt hoặc kẹp, một loại hợp chất có thể được tạo ra để đổ đầy vào phôi và lấy ra sau khi sản phẩm cuối cùng được hình thành.
Sắp xếp hợp lý các quy trình gia công
Trong quá trình gia công tốc độ cao, nếu gia công vùng rộng và cắt không liên tục, sẽ khiến tăng dao động và dẫn đến chất lượng gia công giảm, độ nhám bề mặt kém. Trong trường hợp này, tốt hơn là bạn nên chia nhỏ quy trình gia công lại để hoàn thiện trên từng vùng nhỏ hơn. Đồng thời trong gia công nhôm, quá trình cắt luôn được phân loại là gia công thô, gia công bán tính, gia công góc trong và gia công tinh. Sau khi gia công thô, các phôi được để nguội tự nhiên, giúp giảm biến dạng. Trong trường hợp yêu cầu chất lượng cao, gia công bán tinh được thực hiện trước gia công tinh. Trong suốt quá trình gia công, dao phải được giữ ổn định để giảm thiểu biến dạng và đáp ứng chất lượng sản phẩm cao.
Kết luận
Tóm lại, trong ngành công nghiệp hàng không và ô tô, hầu hết các thành phần của máy móc bắt buộc phải được làm từ nhôm. Yêu cầu các bộ phận nhôm được gia công cần đáp ứng các tiêu chuẩn chất lượng để chúng hoạt động bình thường. Thông thường, các bộ phận bằng nhôm khi gia công có thể bị biến dạng vì độ cứng thấp và độ giãn nở nhiệt cao. Điều này ảnh hưởng không tốt đến hoạt động bình thường của sản phẩm cuối và có thể dẫn đến hỏng hóc sản phẩm trong quá trình vận hành. Bài viết này là các giải pháp nhằm khắc phục vấn đề trên, và hy vọng với những thông tin trong bài viết sẽ giúp các bạn gia công vật liệu nhôm được hiệu quả hơn, đáp ứng chất lượng và độ chính xác cao cho các bộ phận sản phẩm bằng nhôm khi gia công CNC.
Nguồn: mechical.com
