1. Vananemise mõju põhiprintsiip
Kuumtöödeldud tugevdatud alumiiniumprofiilid nagu 6061, 6063, 6005 ja 6013 (peamiselt Al-Mg-Si seeriad) moodustavad pärast ekstrusiooni, lahuse kuumtöötlust ja kustutamist üleküllastunud tahke lahuse, kuna legeerivad elemendid Mg ja Si jäävad alumiiniummaatriksisse kiiresti kinni. See mikrostruktuur on termodünaamiliselt ebastabiilne. Toatemperatuuril või kontrollitud kuumutamistingimustes lahustunud aine aatomid difundeeruvad ja agregeeruvad spontaanselt, moodustades järjestikku GP-tsoonid, metastabiilse faasi, faasi ja lõpuks tasakaalulise Mg2Si faasi. Ühtlaselt hajutatud nano sadestab tihvtide nihestused ja terapiirid, et materjal kõvendada ja parandada selle tugevust. See sademete evolutsiooniprotsess on ühiselt määratletud kui vananemisefekt, mis on materjali põhiomadus, mida tuleb alumiiniumprofiilide CNC-töötlusel rangelt kontrollida.
Vananemine jagunebloomulik vananemine (toatemperatuuril vananemine)jakunstlik vananemine (vanandamine kõrgel temperatuuril). See hõlmab ka kolme etappi: alavananemine, tipp-vananemine ja ülevananemine. Erinevad vananemisseisundid määravad otseselt CNC-lõikejõudluse, osade mõõtmete stabiilsuse, mehaanilised omadused ja pinnatöötluse kvaliteedi.
Levinud tööstusharu T-tempo määratlused: T4=Lahuse kuumtöötlus + loomulik vananemine; T5=Ekstrusioonõhujahutus + kunstvanandamine; T6=Vesikarastamine pärast lahuse töötlemist + kunstliku vananemise tipp; T651 / T6511: eelvenitus pinge leevendamiseks, sobib spetsiaalselt ülitäpseks CNC-töötluseks.
2. Vananemismõjude klassifikatsioon ja nende mõju CNC-töötlusele
2.1 Looduslik vananemise mõju (vananemine toatemperatuuril)
Pärast kustutamist moodustavad profiilid ümbritseva õhu temperatuuril spontaanselt GP-tsoonid. Kõvadus ja voolavuspiir suurenevad aeglaselt koos säilitusajaga, samal ajal kui elastsus järk-järgult väheneb. 6XXX-seeria sulamite puhul saavutatakse loomulik vananemise tipp tavaliselt mõne päeva kuni enam kui kümne päeva jooksul, millele järgneb aeglane kasvutempo.
CNC-töötluse valupunktid:
Ebastabiilne sissetuleva materjali seisund: erineva säilitusajaga sama partii profiilid näitavad suuri kõvaduse kõikumisi, ebaühtlast lõiketakistust ja tööriista kulumist, mis põhjustab masstootmises halva mõõtmete ühtsuse.
Säilitusefekt (viivitatud vananemine): kui kunstlik vanandamine viiakse läbi pärast teatud perioodi loomulikku vananemist, langeb lõplik tipptugevus, mille tulemuseks on väliskaubanduse jahutusradiaatorite ja kontrollerite korpuste hulgitellimuste tugevus kvalifitseerimata.
Loomulik vananemine pärast töötlemata töötlemist: töötlemata freesimise käigus eemaldatakse suur hulk materjali, mis rikub esialgse pingetasakaalu. Aeglane deformatsioon jätkub ka järgmistel päevadel, põhjustades tasasuse ja paralleelsuse, mis on tolerantsivälised, mis on silmatorkav õhukeseseinalistes kestades, pikkades juhtsiinides ja ventilatsioonivõredes.
Rakenduse stsenaariumid:Sobib osadele, mis nõuavad painutamist, ava laiendamist ja sellele järgnevat plastilist vormimist; üldiselt ei kasutata ülitäpse viimistletud CNC-komponentide jaoks.
2.2 Kunstliku vananemise efekt (kontrollitud temperatuuriga vananemine, tavapärane T5/T6 protsess)
Profiilid hoitakse vananemisahjus konstantsel temperatuuril 150–185 kraadi, et kiirendada sademete moodustumist ja saavutada lühikese aja jooksul soovitud mehaanilised omadused. See on CNC alumiiniumprofiilide kõige laialdasemalt kasutatav vananemismeetod.
Alaealine: ebapiisav hoidmisaeg; sademed on väikesed ja nende kogus on väike. Tugevus ja kõvadus on suhteliselt madalad ning hea plastilisusega. Lõikamine on kerge, kuid osa jäikus on ebapiisav, mis põhjustab lõikelõinamist, kinnitusdeformatsiooni ja tagasitõmbumist pärast töötlemist.
Vananemise tipp: Optimaalne protsessiaken suurima koguse ja ühtlase suurusega '' sademega. Tugevus ja kõvadus saavutavad maksimaalse väärtuse. Seda kasutatakse tavaliselt konstruktsiooniosade, jahutusradiaatorite ja alumiiniumkorpuste jaoks. Mehaaniline töötlemine on stabiilne piisava materjali jäikusega, samal ajal kui plastilisus väheneb ja laastude purunemisomadused muutuvad. Vaja on spetsiaalseid alumiiniumist lõiketööriistu ja sobivaid lõikeparameetreid.
Üle-vananemine: Liigne säilivusaeg või kõrge temperatuur põhjustab sademete jämedust ja sferoidiseerumist. Tugevus ja kõvadus vähenevad, samas kui sitkus ja pingekorrosioonikindlus paranevad. Lõiketakistus on väiksem ja töötlemispinge väiksem ning parema mõõtmete stabiilsusega, rakendatakse täppiskomponentidele, mis nõuavad pikaajalist stabiilsust. Puuduseks on see, et tugevus ei suuda vastata kandvate konstruktsiooniosade nõuetele.
2.3 Stress-vananemine (stressi leevendav vananemine, täppis-CNC-osade põhiprotsess)
Seda on lihtne segadusse ajadasademed tugevdavad vananemistjastressi leevendav vananemine. Väljapressimine, karastamine ja töötlemata töötlemine lukustavad profiilide sees jääkpinge. Stressi leevendamine ja stressist vabanemine toimuvad vananemise ajal samaaegselt, mida tuntakse kuivananemise stressi leevendav toime.
Profiilide tehases vanandamine: kõrvaldab ekstrusioonist ja karastamisest tuleneva jääkpinge.
Vahevanandamine pärast töötlemata töötlemist (jämetöötlus → Vanandamine → Viimistletud töötlemine): CNC töötlemata freesimisel eemaldatakse suur varu ja algne pingeväli rikutakse. Madaltemperatuuriline vanandamine või toatemperatuuril säilitamine vabastab pingest eelnevalt, nii et mõõtmed pärast töötlemist ei triivi. See on standardne protsess ülitäpsete CNC-alumiiniumist osade jaoks, nagu tööstuslikud kontrolleri korpused, fotogalvaanilised profiilid ja täppisklambrid.
Peamine erinevus: vananemise peamine ülesanne on sademete tugevdamine; stressi leevendamine on kaasnev efekt. Eelvenitatud profiilid T651 venitavad enne vananemist, et kompenseerida summutuspinget ja vähendada oluliselt vananemise deformatsiooni.
2.4 Taastamine ja vananemine (RRA, kõrgekvaliteedilised ülitugevad alumiiniumprofiilid)
Enamasti kasutatakse 7-seeria ülitugevate alumiiniumisulamite jaoks. Protsess hõlmab tipp-vananemist, lühiajalist kõrgel temperatuuril tagasipööramist ja sekundaarset madalal temperatuuril vananemist, tasakaalustades kõrge tugevuse ja pingekorrosioonikindluse. Seda kasutatakse kõrgetasemelistes CNC-konstruktsiooniosades, kuid harva kasutatakse tavaliste 6-seeria alumiiniumprofiilide jaoks kõrge hinna ja kitsa protsessiakna tõttu.
3. Viis peamist vananemismõju põhjustatud tööstuslikku mõju (CNC-töötluse pool)
3.1 Mehaaniliste omaduste ja töödeldavuse vaheline seos
Vananemisseisund muudab otseselt alumiiniumisulamite saagise ja tõmbetugevuse suhet ja pikenemist. Alaealine alumiinium on pehme ja kaldub kuhjunud servade ja tööriistade nakkumisele; tippvanandatud materjal saavutab stabiilse lõikamise ja hea laastumurdmise; üle vananenud materjalil on pärast viimistlemist parem plastilisus ja parem pinnaviimistlus. Kui erinevate vananemispartiide profiilide jaoks kasutatakse sama CNC programmi, tekivad ebaühtlased tööriistajäljed, jämedused, mõõtmete triiv ja tööriista eluiga. OEM-i alumiiniumprofiilide tellimuste puhul välismaistele klientidele on joonistel selgelt märgitud T5 / T6 temper, mis sisuliselt lukustab vananemisega määratletud lõikejõudluse ja mehaaniliste omaduste piiri.
3.2 Vananemise deformatsiooniefekt (partii praagi peamine põhjus)
Vananemise deformatsioon jaguneb kahte kategooriasse: ① Deformatsioon vananemise kuumtöötlemisel: profiilide asümmeetriline ristlõige või suur seinapaksuse erinevus põhjustab kuumutamisel ebaühtlase pinge vabanemise, mille tagajärjeks on paindumine ja väändumine ning ebatäpsed võrdluspinnad CNC-kinnitusseadmetel. ② Rooma deformatsioon pärast töötlemist: osad on masina mõõtmetega kvalifitseeritud, kuid deformeeruvad aeglaselt tundide või nädalate jooksul pärast võrguühenduseta pideva vananemise ja järkjärgulise pinge vabanemise tõttu. Pikad alumiiniumist tugivardad, pikad siinid ja õhukesed dekoratiivliistud on kõrge riskiga tooted.
Juhtlahendused: eelistada sümmeetrilise ristlõikega profiile; võtta kasutusele vahepealne vanandamine pärast töötlemata töötlemist viimistlusvaruga; kasutage viimistlemisel väikest lõikesügavust ja vältige rasket ühepoolset freesimist.
3.3 Vananemise mõju elektrijuhtivusele ja anodeerivale pinnale
Mg₂Si sadestumine muudab maatriksi juhtivust. Elektrijuhtivus suureneb koos vananemisega. Jahutusradiaatori profiilide puhul tagab täielikult vananenud materjal suurema soojusjuhtivuse ja parema soojuse hajumise. Samal ajal mõjutab vananemisstaatus anodeerimise tulemusi: alaealiste profiilide puhul on tavaliselt värvierinevus ja ebaühtlane kate; Tippvanandatud profiilid toodavad ühtlaseid ja stabiilseid oksiidkilesid, mis on alumiiniumkorpuste ja dekoratiivkomponentide standardvalik.
3.4 Vananemistundlikkus ja sulamite erinevus
6063-l on lai vanandamisaken ja see sobib uste, akende ja dekoratiivliistude T5 õhkjahutusega vanandamiseks. 6061 on suurema karastamise tundlikkusega ja eelistatavalt T6 vesikarastusega CNC konstruktsiooniosade jaoks. 7075 ja muud ülitugevad alumiiniumsulamid on vananemise suhtes väga tundlikud. Loodusliku vananemise säilitamine muudab oluliselt hilisemaid kunstlikke vananemistulemusi, seega ei saa sissetulevat materjali enne kuumtöötlemist juhuslikult ladustada.
3.5 Vananemise aeglustumine (protsessi riskipunkt)
Hiline vananemine pärast kustutamist: kui ajavahemik karastamise ja ahjus vananemise vahel on liiga pikk, moodustuvad toatemperatuuril loomuliku vananemise ajal rohkesti GP-tsoone, mis pärsivad järgneval kunstlikul vanandamisel faasi sadestamist, nii et lõplik tugevus ei vasta joonistusnõuetele. See on kuumtöötlusjaamades ja CNC töökodades kõige levinum varjatud kvaliteedirike. Kvalifitseerimata tõmbetugevuse ja kõvaduse proovide võtmine eksporditellimustes on enamasti tingitud sellest.
4. Vananemiskontrolli lahendused CNC-töötlustööstusele (praktiline protsess)
Sissetuleva materjali kontroll: Säilitage materjale T-temperatuuri järgi ja registreerige kustutamise kuupäev ja säilitusaeg. Valige T651 pingevabad profiilid eelistatavalt ülitäpsete osade jaoks.
Lisage vananemine protsessi voolu: Standardprotseduur ülitäpsete osade jaoks: ekstrusioon ja lahusega kuumtöötlus → tehases vanandamine → töötlemata töötlemine → vanandamine madalal temperatuuril / toatemperatuuril säilitamine 24–72 tundi → Poolviimistlus → Lõpeta töötlemine.
Sobiv töötlemisprotsess: Kasutage kõrgvanandatud profiilidel alumiiniumi jaoks kiireid, suure etteandega teravaid karbiidist või PCD-lõikureid; vähendage alaealiste profiilide lõiketemperatuuri, et vältida kogunenud serva.
Lukusta vananemisparameetrid: fikseerige vananemistemperatuur ja hoidmisaeg vastavalt sulami klassile ja sektsiooni paksusele. Pikendage paksuseinaliste profiilide hoidmisaega, et vältida ebaühtlast vananemist pinnast südamikuni.
Valmistoote kontroll: Masina mõõtmete kontrolli ei saa läbi viia ainult täppisosade puhul. Katse uuesti pärast vananemist, et kontrollida mõõtmete pikaajalist stabiilsust.
5. Kokkuvõte
CNC-töödeldud alumiiniumprofiilide vananemisefekt on palju enamat kui lihtne karastamine. See on kõikehõlmav muudatus koos mikroskoopilise sademe, pinge leevendamise, mehaaniliste omaduste, lõikeomaduste, mõõtmete stabiilsuse, termilise ja elektrilise jõudlusega. Alumiiniumprofiiliga CNC-protsessorite, kohandatud ekstrusioonitootjate ja väliskaubanduse OEM-ettevõtete puhul toimib vananemine ekstrusiooni, kuumtöötluse, CNC-freesimise ja pinnatöötluse põhisõlmena. Paljud tõrked, nagu halb täpsus, ebapiisav tugevus, anodeeriv värvierinevus ja tootmisjärgne deformatsioon, on peamiselt põhjustatud ebaõigest vananemiskontrollist. Vananemismõjude ratsionaalne kasutamine ja sobivate CNC-protsesside kasutamine võib tagada jahutusradiaatorite, tööstuslike korpuste, konstruktsiooniklambrite ja dekoratiivprofiilide stabiilse tarnimise.
