Як мінімізувати заусенці під час операцій різання на верстатах для різання алюмінієвих профілів?

Розуміння механізмів утворення заусенців під час різання алюмінію

Локалізація зсуву та деформація виходу при екструзії алюмінію

Під час різання алюмінію часто утворюються заусенці, оскільки матеріал не завжди чисто зрізається в кінці розрізу. Те, що відбувається, насправді досить цікаво. Коли різець наближається до краю заготовки, певна частина матеріалу залишається непідтриманою. Замість того щоб чисто обламуватися, вона пластично деформується, утворюючи ті неприємні тонкі металеві складки, які ми називаємо заусенцями типу «перекидання». Проблема посилюється через явище, відоме як локалізація зсуву. Алюміній погано проводить тепло, тому все виділене тепло концентрується саме поблизу різального краю. Це робить метал м’якшим і більш схильним до розриву. Вібрації ще більше ускладнюють ситуацію. За даними досліджень, якщо амплітуда вібрацій перевищує 2 мікрометри, висота заусенців може збільшитися до 40 % — про це повідомляв Торопов ще в 2006 році. Щоб усунути ці проблеми, верстатники часто застосовують такі методи, як фрезерування у напрямку подачі («підйомне фрезерування»), при якому матеріал притискається до різця замість того, щоб відтягуватися від нього. Також корисними є конічні вихідні розрізи, які зменшують довжину непідтриманої кромки. Ще одним важливим фактором є підтримка гостроти різців, оскільки затуплені різці генерують більше тепла під час роботи.

Як пластичність, твердість та мікроструктура сплаву впливають на тип і розмір заусенця

Властивості алюмінієвих сплавів відіграють ключову роль у визначенні того, як утворюються заусенці та їх загальних розмірів. Наприклад, сплави з високою пластичністю, такі як 6061-T6, схильні утворювати більші заусенці з перегином через інтенсивне пластичне деформування під час різання. У разі використання відпалених версій цього сплаву ми спостерігали товщину заусенців до приблизно 0,3 мм. З іншого боку, твердіші сплави, наприклад 7075-T651, утворюють менші заусенці, хоча вони часто гостріші, оскільки матеріал схильний до крихкого руйнування між зернами. Також важливе значення має зерниста структура. Матеріали з дрібними зернами розміром менше 50 мкм, як правило, мають приблизно на 25 % меншу висоту заусенців порівняно з матеріалами з крупнішими зернами, просто тому, що зрізова дія відбувається більш рівномірно по поверхні. Ще одним чинником, варто згадати, є осади Mg2Si, що присутні в таких сплавах, як 6061. Вони фактично сприяють опору деформації завдяки ефекту зміцнення розсіяними частинками. Під час вибору способів мінімізації заусенців у процесах різання алюмінію виробники повинні збалансувати функціональні вимоги до матеріалу з його чутливістю до утворення заусенців. Більш «леговані» сплави, у яких вміст кремнію обережно контролюється, найкраще підходять для отримання гладких кромок у процесах обробки прес-продукції, що зменшує як початкове утворення заусенців, так і час, необхідний для їх подальшого видалення.

Оптимізація параметрів різання для зменшення заусіниць при пилянні алюмінію

Урівноваження швидкості різання та подачі для пригнічення зростання вихідних заусіниць

Правильний підбір параметрів подачі та швидкості різання має вирішальне значення для ефективного контролю неприємних вихідних заусенців без надмірного зниження продуктивності. Якщо подача стає надто високою, у вихідній зоні спостерігається зростання пластичної деформації, що призводить до утворення великих «перекинутих» заусенців, які викликають незадоволення користувачів. Навпаки, надто низька подача призводить до надмірного нагріву в одному місці й прискореного зношування різців. За результатами деяких досліджень, зменшення подачі вдвічі — з 0,2 мм на зуб до 0,1 мм — знизило утворення заусенців при фрезеруванні алюмінієвого сплаву 6061-T6 приблизно наполовину (за даними дослідження минулого року). Для більш м’яких матеріалів, таких як алюмінієвий сплав 6063, оптимальна швидкість різання становить приблизно 1500–2500 футів на хвилину (SFM), що допомагає запобігти зміцненню матеріалу внаслідок обробки, а також забезпечує ефективне видалення стружки із зони різання. Знаходження цього «золотого середнього» між параметрами дійсно значно зменшує утворення вихідних заусенців, не завдаючи серйозної шкоди темпам виробництва — що є критично важливим для виробників, незалежно від того, чи виготовляють вони компоненти чи деталі для літаків.

Контроль геометрії різання: кут входження різця, глибина різання та напрямок заусінців

Спосіб входження різця в матеріал і глибина його проникнення суттєво впливають на тип утворюваних заусінців, їхню орієнтацію та легкість подальшого видалення. Коли різці мають додатний кут передньої поверхні приблизно 10–15 градусів, вони, як правило, утворюють заусінці, що загинаються вгору, — їх порівняно легко очистити після різання. Якщо ж кут від’ємний, утворюються неприємні заусінці, спрямовані вниз, що серйозно ускладнюють збирання деталей та їхню подальшу експлуатацію. Щодо глибини різання, більшість досвідчених фрезерувальників радять не перевищувати значення, що в 1,5 раза перевищує глибину зубчастої канавки (gullet) самого різця. Перевищення цього ліміту призводить до заклинювання стружки в канавці й утворення надлишкових заусінців, які ніхто не хоче видаляти під час збирання або остаточної обробки.

Інтеграція цих технологій різання алюмінієвого профілю з чітким краєм разом із охолодженням на основі туману значно зменшує прилипні заусенці шляхом розсіювання тепла, яке в іншому випадку м’якше алюміній і сприяє утворенню нагромадженої кромки.

Вибір і технічне обслуговування пилок для ефективного зменшення заусенців під час різання алюмінію

Оптимізація геометрії зубців, кута переднього краю та кута загину для м’яких алюмінієвих сплавів

Леза, оснащені карбідними напійками та виконані за трьохзубою конструкцією, чудово підходять для різання м’яких алюмінієвих сплавів. Чергування таких зубів забезпечує гладке різання матеріалу без заїдання або затягування поверхні. Пилки з кутом переднього краю приблизно 10–15° у напрямку «плюс» дійсно працюють із меншою силою різання й виділяють менше тепла, що означає менше слідів інструменту та неприємних виривних заусенців, які псують готові деталі. Для «липких» сплавів, наприклад 6063-T5, кути загину понад 10° сприяють кращому видаленню стружки під час обробки. Тонші пилки також мають значення, оскільки вони створюють менше тертя й, отже, зменшують ризик деформації заготовки. Застосування змащувальних засобів, наприклад різальних восків, або систем масляного туману запобігає прилипанню алюмінію до зубів пилки — явищу, що призводить до деформації на виході й утворення неприємних заусенців, з якими всім так не хочеться мати справу після обробки.

Гострота леза, покриття та сумісність з охолоджувальною рідиною для тривалого контролю за заусеницями

Досягнення стабільного контролю за заусеницями — це не просто вибір правильного різального елемента з першого погляду. Насправді це залежить від того, наскільки добре підтримуються різальні елементи протягом тривалого часу. Коли різальні елементи затуплюються, вони можуть навіть утворювати заусениці, які втричі вищі, оскільки процес різання стає неефективним і призводить до зростання тертя. Регулярна перевірка гостроти різальних елементів має вирішальне значення. Більшість майстерень встановили, що огляд після приблизно 150 розрізів забезпечує чистий і професійний вигляд алюмінієвих профілів. Спеціальні антипригарні покриття, такі як діборид титану, допомагають запобігти прилипанню алюмінію до поверхні різального елемента, що зменшує ті неприємні вихідні заусениці. Вибір правильного охолоджувального засобу також має значення. Емульговані масла добре підходять для багатьох застосувань, хоча деякі користувачі надають перевагу синтетичним туманам. Будь-який вибраний варіант повинен забезпечувати належну змащеність, не пошкоджуючи при цьому спеціальних покриттів і не викликаючи небажаних хімічних взаємодій. Правильне застосування охолоджувального засобу робить набагато більше, ніж просто охолоджує деталі. Воно допомагає керувати нагріванням, яке призводить до пом’якшення матеріалів, і запобігає виникненню знаменитої проблеми «накопиченої кромки», забезпечуючи в кінцевому підсумку кращу продуктивність зсуву під час операцій різання.

Налаштування машини та екологічні чинники, що впливають на утворення заусенців

Правильне налаштування верстата має дуже важливе значення для зменшення тих неприємних заусінців під час різання алюмінію. Коли деталі недостатньо надійно закріплені, вони схильні до вібрації під час різання, що ще більше погіршує стан кромки в точці виходу інструменту. Це призводить до цілого ряду проблем, у тому числі до утворення великих і нерівномірних заусінців. Дослідження, проведені в галузі, показують, що проблеми, пов’язані з вібрацією, можуть подвоїти обсяг часу, необхідного на доробку, порівняно з правильно налаштованими верстатами, де всі компоненти залишаються нерухомими. Також має значення кут розташування пилки: підтримка його в межах приблизно чверті градуса має принципове значення. Навіть відхилення всього на півградуса під час різання алюмінієвих профілів порушує рівномірність зрізу матеріалу й спричиняє утворення тих неприємних заусінців «перекидання». Має значення й середовище. Якщо температура під час різання коливається більше ніж на п’ять градусів Цельсія вгору або вниз, це змінює поведінку алюмінію в процесі різання. А коли вологість перевищує 60 %, починає прискорено накопичуватися забруднення на зубах пилки, які не мають покриття або мають лише незначне змащення. Для підприємств, які обробляють велику кількість екструзій на своїх верстатах, контроль кліматичних умов у зоні різання та встановлення віброгасних опор значно покращують стабільність результатів і забезпечують мінімальну кількість заусінців при кожному різанні.

ЧаП

Що спричиняє утворення заусенців під час різання алюмінію?

Заусенці утворюються через неправильне зсувне деформування, коли різальний інструмент наближається до краю алюмінієвої заготовки. Непідтримуваний матеріал пластично деформується, утворюючи заусенці, які впливають накопичення тепла та вібрації.

Як властивості сплаву впливають на тип і розмір заусенців?

Сплави з високою пластичністю можуть утворювати більші заусенці через пластичне течіння, тоді як твердіші сплави, як правило, утворюють менші й гостріші заусенці. Структура зерна та осади Mg2Si також впливають на утворення заусенців.

Які основні параметри різання допомагають зменшити утворення заусенців?

Правильне співвідношення між швидкістю різання та подачею, а також контроль кута входження полотна в матеріал і глибини різання значно зменшують утворення заусенців.

Як оптимізувати пилки для різання алюмінію?

Використання пилок із відповідною геометрією зубів, кутом передньої поверхні (кутом розточку) та кутом захоплення (кутом загострення), підтримка гостроти зубів, а також застосування відповідних охолоджувальних рідин або покриттів допомагають мінімізувати утворення заусенців.