EN
Šlifavimo kraštų susidarymo mechanizmų supratimas aliuminio pjovime
Sukrovimo lokalizacija ir išėjimo deformacija aliuminio ekstruzijose
Aliuminio pjovimo metu dažnai susidaro kraštinės iškilos, nes medžiaga ne visada tinkamai sukirpama pjovimo pabaigoje. Tai, kas vyksta, iš tikrųjų yra gana įdomu. Kai pjovimo įrankis artėja prie detalių krašto, lieka nedalijamos medžiagos dalis. Vietoj to, kad ši medžiaga švariai sulūžtų, ji plastškai deformuojama, sukuriant tas nepatogias plonas metalo kraštines iškilas, vadinamas apsivertimo kraštinėmis iškilomis. Problema dar labiau pasunkėja dėl reiškinio, vadinamo pjovimo lokalizacija. Aliuminis prastai laiduoja šilumą, todėl visa šiluma kaupiasi tiesiai pjovimo krašte. Dėl to metalas tampa minkštesnis ir labiau linkęs plyšti. Vibracijos dar labiau pablogina situaciją. Kai kurie tyrimai rodo, kad jei vibracijos viršija 2 mikrometrus, kraštinės iškilos gali išaugti net iki 40 % aukščio, kaip nurodė Toropovas dar 2006 metais. Šioms problemoms išspręsti mechanikai dažnai taiko technikas, pvz., kylančiąjį frezavimą, kai medžiaga stumiamą prie pjovimo įrankio, o ne traukiamą nuo jo. Taip pat padeda smailėjančios išeigos pjovimo technikos, kurios sumažina nedalijamos kraštinės ilgį. Kitas svarbus veiksnys – pjovimo įrankių aštrumas, nes blunti įrankiai eksploatuojant sukuria daugiau šilumos.
Kaip lydinių plastinumas, kietumas ir mikrostruktūra veikia šukų tipą ir dydį
Aliuminio lydinių savybės lemia didelę įtaką šukų susidarymui ir jų bendram dydžiui. Paimkime, pavyzdžiui, labai plastšiuosius lydinius, tokius kaip 6061-T6 – dėl didelio plastinio srauto pjovimo metu jie dažniausiai sukuria didesnius apsivertimo šukus. Darbo su šio lydinio atleistomis („annealed“) versijomis metu stebėjome šukų storį siekiantį apie 0,3 mm. Kita vertus, kietesni lydiniai, pvz., 7075-T651, sukuria mažesnius šukus, tačiau jie dažnai būna aštresni, nes medžiaga lūžta tarp grūdelių trapiai. Svarbi yra ir grūdelių struktūra. Medžiagos su smulkiais grūdeliais (mažesniais nei 50 mikronų) paprastai turi apie 25 % mažesnį šukų aukštį nei medžiagos su rupesniais grūdeliais, nes pjovimo veiksmas vyksta lygesniai viso paviršiaus. Kitas vertas minėjimo veiksnys – Mg2Si nuosėdos, randamos tokiuose lydiniuose kaip 6061. Jos iš tikrųjų padeda pasipriešinti deformacijai dėl disperginio sustiprinimo poveikio. Renkantis būdus, kaip sumažinti šukus aliuminio pjovimo operacijose, gamintojams reikia subalansuoti medžiagos funkcines reikmes su jos jautrumu šukų susidarymui. Mažiau lydinių, kuriuose silicio kiekis tiksliai kontroliuojamas, geriausiai tinka gauti lygius kraštus ekstruzijos apdirbimo procesuose, todėl tiek pradinis šukų susidarymas, tiek vėlesnis jų šalinimas užima mažiau laiko.
Aliuminio pjovimo parametrų optimizavimas siekiant sumažinti pjovimo kraštų išsikišimus
Pjovimo greičio ir padavimo našumo subalansavimas siekiant slopinti išeities kraštų išsikišimų augimą
Teisingų padavimo greičio ir pjovimo greičio nustatymų pasirinkimas yra labai svarbus, kad būtų galima kontroliuoti nepatogius išėjimo įbrėžimus, nepradėjus per daug lėtinti gamybos proceso. Kai padavimo greitis tampa per didelis, išėjimo srityje vyksta didesnė plastinė deformacija, kuri sukelia didelius apsivertimo įbrėžimus, kuriuos visi nekenčia. Atvirkščiai, jei padavimo greitis sumažėja per daug, vienoje vietoje susikaupia per daug šilumos, todėl pjovimo įrankiai dėvi greičiau, nei reikėtų. Kai kurie tyrimai iš tikrųjų parodė, kad padavimo greičio sumažinimas nuo 0,2 mm į dantį iki 0,1 mm sumažino įbrėžimų susidarymą maždaug per pusę frezavimo operacijose su 6061-T6 aliuminiu, kaip nurodyta praeitais metais paskelbtame tyrime. Minkštesniems medžiagoms, pvz., 6063 aliuminiui, pjovimo greičio palaikymas maždaug 1500–2500 SFM (pėdų per minutę) diapazone padeda išvengti darbo užkietėjimo problemų ir tuo pat metu leidžia sklandžiai pašalinti drožles iš pjovimo zonos. Šio optimalaus parametrų balanso radimas iš tikrųjų žymiai sumažina išėjimo įbrėžimus, nežymiai paveikdamas gamybos našumą – tai yra svarbu tiek komponentų, tiek lėktuvų dalių gamintojams.
Kerfo geometrijos valdymas: pjūklo įėjimo kampas, pjovimo gylis ir šukų kryptis
Tai, kaip pjūklo ašmenys įsiskverbia į medžiagą ir koks yra pjovimo gylis, labai paveikia šukų rūšį, jų kryptį ir tai, ar vėliau juos bus lengva pašalinti. Kai pjūklo ašmenys turi teigiamąjį pjūklo kampą apie 10–15 laipsnių, dažniausiai susidaro aukštyn suvyniojamos šukos, kurias po pjovimo išvalyti nėra per sudėtinga. Tačiau jei kampas neigiamas, susidaro nepatogios žemyn nukreiptos šukos, kurios rimtai trukdo detalių tinkamam sujungimui ir veikimui. Dėl pjovimo gylio dauguma patyrusių frezavimo specialistų rekomenduoja neviršyti 1,5 karto didesnio pjūklo dantų griovelio gylio. Viršijus šį ribinį dydį, skiedros susikaupia tame griovelyje ir sukuria visokių papildomų šukų, kurių niekas nenori susidurti montavimo ar baigiamųjų apdorojimo procesuose.
| Parametras | Optimalus diapazonas | Šukų poveikis |
|---|---|---|
| Įėjimo kampas | 5°–10° teigiamasis | Sumažina ištrūkimo šukas 40 % |
| Pjovimo gylis | ≤1,5 × dantų griovelio gylis | Neleidžia susidaryti antrinėms šukoms |
| Dantų pikis | Smulkus (80+ TPI) | Paviršiaus apdorojimo kokybė pagerėja 30 % |
Šių elementų integruojant švaraus pjovimo aliuminio profilio technikos su rūkščiu pagrindu veikiančia aušinimo sistema žymiai sumažina sukibimo įpjovas, nukreipdama šilumą, kuri kitaip suminkštintų aliuminį ir skatintų susidaryti sukauptą pjovimo kraštą.
Pjovimo diskų parinkimas ir priežiūra efektyviam aliuminio pjovimui ir įpjovų mažinimui
Dantų geometrijos, priekinio kampo ir kabliuko kampo optimizavimas minkštiems aliuminio lydiniams
Plokščių smaigaliai, padaryti iš karbio ir turintys trijų dantų pjovimo sistemą, puikiai tinka minkštų aliuminio lydinių pjovimui. Šių dantų kaitatinė išdėstymo schema leidžia pjauti medžiagą lygiai ir be įstrigimų ar paviršiaus traukimo. Plokščių su teigiamuoju pjovimo kampu apie 10–15 laipsnių naudojimas reikalauja mažesnės jėgos ir sukuria mažiau šilumos, todėl lieka mažiau įrankio žymių ir nepatogios išėjimo burbulo („tear burr“) deformacijos, kurios sugenda apdorotus detalių paviršius. Lipniems lydiniams, tokiems kaip 6063-T5, pjovimo kampas virš 10 laipsnių padeda geriau pašalinti apdorojimo metu susidarančias skiedras. Taip pat svarbūs plonesni pjovimo plyšiai („thinner kerf blades“), nes jie sukuria mažesnį trinties pasipriešinimą ir taip sumažina galimybę deformuoti apdorojamą detalę. Naudojant tepalus, pvz., pjovimo vašką, arba alyvos miglos sistemas galima užkirsti kelią aliuminiui sukibti su plokščių dantimis – tai dažnai sukelia išeities deformacijas ir nepatogius burbulus, kurių visi vengia po apdorojimo.
Pjovimo krašto aštrumas, dengiamasis sluoksnis ir aušinimo skysčio suderinamumas ilgalaikiam šiukšlių valdymui
Nuoseklių kraštų kontrolė nėra susijusi su tinkamo pjūklo ašmenų pasirinkimu iš pirmo žvilgsnio. Iš tikrųjų ji priklauso nuo to, kaip gerai ašmenys priežiūrimi laikui bėgant. Kai ašmenys bluntėja, jie gali sukurti net tris kartus aukštesnius kraštus, nes pjovimo veiksmas tampa neefektyvus ir sukuria daugiau trinties. Reguliarios ašmenų aštrumo patikros daro visą skirtumą. Dauguma dirbtuvių nustato, kad po apytiksliai 150 pjūvių patikrinimas padeda išlaikyti aliuminio profilius švarius ir profesionalius. Specialios lipnios dangos, pvz., titano diboridas, padeda neleisti aliuminiui prilipti prie pjūklo ašmenų paviršiaus, todėl sumažėja nepatogūs išėjimo kraštai. Svarbu taip pat teisingai parinkti aušinimo skystį. Emulguojamosios aliejinės medžiagos puikiai tinka daugeliui taikymų, nors kai kurie pageidauja sintetinių miglos formos aušinimo skysčių. Nepriklausomai nuo pasirinktos parinkties, aušinimo skystis turi užtikrinti tinkamą tepimą, nepažeisdamas šių specialių dangų ar sukeliant netikėtų cheminės sąveikos reiškinių. Tinkama aušinimo skysčio padavimo sistema daro daugiau nei tiesiog aušina. Ji padeda kontroliuoti šilumos kaupimąsi, kuris suminkština medžiagas, ir neleidžia susidaryti baisiajam „susikaupusiam kraštui“, galiausiai palaikydama geresnį pjovimo našumą pjovimo operacijų metu.
Mašinos paruošimas ir aplinkos veiksniai, turintys įtakos šukų susidarymui
Teisingai sukonfigūruoti įrenginį yra tikrai svarbu, siekiant sumažinti tas nepatogias šukas aliuminio pjovimo operacijose. Kai detalės nėra tinkamai pritvirtintos, jos dažnai virpa pjovimo metu, dėl ko išeigos taške padėtis dar labiau pablogėja. Tai sukelia įvairių problemų, įskaitant didelius ir netolygius šukas. Pramonės tyrimai rodo, kad šios vibracijomis keltos problemos gali padvigubinti perdaromų detalių apdorojimui skirtą laiką lyginant su geromis konfigūracijomis, kai viskas lieka vietoje. Svarbus taip pat pjovimo diskų kampas – jį reikia laikyti tiesiu maždaug ketvirčio laipsnio tikslumu, nes tai lemia viską. Net pusė laipsnio nuokrypis pjovimo metu aliuminio profiliams sukelia netolygų medžiagos pjovimą ir sukuria tas nepatogias apsivertimo šukas. Taip pat svarbūs ir aplinkos veiksniai. Jei temperatūra pjovimo metu pakyla arba nukrenta daugiau nei penkis laipsnius Celsijaus, tai keičia aliuminio elgesį pjovimo metu. O kai drėgmė pakyla virš 60 %, pradedame stebėti greitesnį neapdorotų ar tik šiek tiek tepamų pjovimo diskų dantų užterštumą. Įmonėms, kurios savo įrenginiuose apdoroja daug ekstruzijų, aplinkos valdymas pjovimo zonoje bei papildomas vibracijų slopinimo tvirtinimų montavimas žymiai padeda pasiekti nuolatinius rezultatus su minimaliomis šukomis kiekvieną kartą.
DUK
Kas sukelia šiukšlių susidarymą pjaužiant aliuminį?
Šiukšlės susidaro dėl netinkamo pjovimo, kai pjūklas artėja prie aliuminio detalės krašto. Nepalaikomas medžiagos plotas deformuojasi plastiku, dėl ko susidaro šiukšlės, kurias veikia šilumos kaupimasis ir virpesiai.
Kaip lydinio savybės veikia šiukšlių tipą ir dydį?
Didelės plastinės deformacijos lydiniai gali sukurti didesnes šiukšles dėl plastinio srauto, tuo tarpu kietesni lydiniai gali suformuoti mažesnes, aštresnes šiukšles. Taip pat į šiukšlių susidarymą įtakos turi grūdelių struktūra ir Mg2Si nuosėdos.
Kokie yra pagrindiniai pjovimo parametrai, kurie padeda sumažinti šiukšlių susidarymą?
Tinkamas pjovimo greičio ir padavimo našumo balansas, taip pat pjūklo įėjimo kampo ir pjovimo gylies kontrolė gali žymiai sumažinti šiukšlių susidarymą.
Kaip galima optimizuoti pjūklo peilius aliuminiui pjauti?
Naudojant peilius su tinkama dantų geometrija, priekiniu kampu ir kabliuku kampu, palaikant aštrumą bei taikant tinkamus aušinimo skysčius arba dangas, galima sumažinti šiukšlių susidarymą.