1. Pagrindinis senėjimo efekto principas
Termiškai apdorojami sustiprinti aliuminio profiliai, tokie kaip 6061, 6063, 6005 ir 6013 (daugiausia Al-Mg-Si serijos), po ekstruzijos, tirpalo terminio apdorojimo ir gesinimo sudaro persotintą kietą tirpalą, nes legiravimo elementai Mg ir Si greitai įstringa aliuminio matricoje. Ši mikrostruktūra yra termodinamiškai nestabili. Kambario temperatūroje arba kontroliuojamomis šildymo sąlygomis ištirpusių medžiagų atomai difunduoja ir spontaniškai agreguojasi, nuosekliai sudarydami GP zonas, metastabilią fazę, fazę ir galiausiai pusiausvyros Mg2Si fazę. Tolygiai paskirstytas nano nusodina kaiščio išnirimus ir grūdelių ribas, kad sukietėtų medžiaga ir pagerintų jos stiprumą. Šis kritulių evoliucijos procesas bendrai apibrėžiamas kaip senėjimo efektas, kuris yra pagrindinė medžiagos savybė, kuri turi būti griežtai kontroliuojama apdirbant aliuminio profilius CNC.
Senėjimas skirstomas įnatūralus senėjimas (senėjimas kambario temperatūroje)irdirbtinis senėjimas (senėjimas aukštoje temperatūroje). Ji taip pat apima tris etapus: nepakankamas senėjimas, didžiausias senėjimas ir per didelis senėjimas. Skirtingos senėjimo būsenos tiesiogiai lemia CNC pjovimo našumą, dalių matmenų stabilumą, mechanines savybes ir paviršiaus apdirbimo kokybę.
Įprasti pramonės T temper apibrėžimai: T4=Tirpalo terminis apdorojimas + natūralus senėjimas; T5=Ekstruzinis oro aušinimas + dirbtinis sendinimas; T6=Vandens gesinimas po apdorojimo tirpalu + maksimalus dirbtinis senėjimas; T651 / T6511: su išankstiniu tempimu, kad sumažintų įtampą, specialiai tinka didelio tikslumo CNC apdirbimui.
2. Senėjimo efektų ir jų poveikio CNC apdirbimui klasifikacija
2.1 Natūralaus senėjimo poveikis (senėjimas kambario temperatūroje)
Po gesinimo profiliai spontaniškai sudaro GP zonas aplinkos temperatūroje. Kietumas ir takumo riba didėja lėtai, bėgant laikymo laikui, o plastiškumas palaipsniui mažėja. 6XXX serijos lydinių natūralaus senėjimo pikas paprastai pasiekiamas per kelias dienas iki daugiau nei dešimties dienų, o vėliau auga lėtas tempas.
Skausmo taškai CNC apdirbimui:
Nestabili gaunamos medžiagos būklė: profiliai iš tos pačios partijos su skirtingu laikymo laiku rodo didelius kietumo svyravimus, nenuoseklų atsparumą pjovimui ir įrankio susidėvėjimą, todėl masinėje gamyboje matmenys yra prasti.
Sandėliavimo efektas (uždelstas senėjimas): jei dirbtinis sendinimas atliekamas po natūralaus senėjimo laikotarpio, galutinis didžiausias stiprumas sumažės, todėl užsienio prekybos aušintuvų ir valdiklių korpusų masinių užsakymų stiprumas bus nekvalifikuotas.
Natūralus senėjimas po grubaus apdirbimo: grubaus frezavimo metu pašalinamas didelis kiekis medžiagos, pažeidžiant pradinį įtempių balansą. Lėta deformacija tęsiasi per kitas dienas, todėl plokštumas ir lygiagretumas neatitinka tolerancijos, o tai pastebima plonasieniuose korpusuose, ilguose kreipiamuosiuose bėgiuose ir ventiliacijos grotelėse.
Taikymo scenarijai:Tinka dalims, kurias reikia lenkti, išplėsti skylę ir vėliau formuoti plastiką; paprastai nepritaikytas didelio tikslumo užbaigtiems CNC komponentams.
2.2 Dirbtinis senėjimo poveikis (kontroliuojamos temperatūros senėjimas, pagrindinis T5 / T6 procesas)
Profiliai laikomi pastovioje 150–185 laipsnių temperatūroje sendinimo krosnyje, kad paspartėtų nuosėdų susidarymas ir per trumpą laiką būtų pasiektos tikslinės mechaninės savybės. Tai plačiausiai naudojamas CNC aliuminio profilių sendinimo būdas.
Nepakankamas senėjimas: Nepakankamas laikymo laikas; nuosėdos yra mažos ir jų kiekis nedidelis. Stiprumas ir kietumas yra santykinai žemi, o plastiškumas yra geras. Pjovimas yra lengvas, tačiau dalies standumas yra nepakankamas, todėl po apdirbimo atsiranda pjovimo burbuliavimas, suspaudimo deformacija ir atsparumas.
Didžiausias senėjimas: Optimalus proceso langas su didžiausiu kiekiu ir vienodo dydžio '' nuosėdų. Stiprumas ir kietumas pasiekia maksimalią vertę. Jis dažniausiai naudojamas konstrukcinėms dalims, šilumos kriauklėms ir aliuminio korpusams. Apdirbimas yra stabilus, esant pakankamam medžiagos standumui, o lankstumas mažėja, o drožlių lūžimo charakteristikos keičiasi. Reikalingi specialūs aliuminio klasės pjovimo įrankiai ir atitinkami pjovimo parametrai.
Per didelis senėjimas: Per didelis laikymo laikas arba aukšta temperatūra sukelia nuosėdų grubumą ir sferoidizaciją. Stiprumas ir kietumas mažėja, o kietumas ir atsparumas korozijai didėja. Atsparumas pjovimui yra mažesnis, o apdirbimo įtempis yra mažesnis ir geresnis matmenų stabilumas, taikomas tikslioms sudedamosioms dalims, kurioms reikalingas ilgalaikis stabilumas. Trūkumas yra tas, kad stiprumas negali atitikti laikančiųjų konstrukcijų dalių reikalavimų.
2.3 Streso senėjimas (senėjimas nuo streso, pagrindinis tiksliųjų CNC dalių procesas)
Tai lengva supainiotikrituliai stiprina senėjimąirstresą mažinantis senėjimas. Ekstruzijos, grūdinimo ir grubaus apdirbimo fiksavimo liekamasis įtempis profilių viduje. Streso atsipalaidavimas ir streso atpalaidavimas vyksta vienu metu senstant, žinoma kaipstresą mažinantis senėjimo poveikis.
Gamyklinis profilių senėjimas: pašalina liekamąjį įtempimą dėl ekstruzijos ir grūdinimo.
Tarpinis sendinimas po grubaus apdirbimo (neapdorotas apdirbimas → sendinimas → baigiamasis apdirbimas): grubaus CNC frezavimo metu pašalinama didelė nuolaida ir sutrinka pirminis įtempių laukas. Senėjimas žemoje temperatūroje arba kambario temperatūros laikymas iš anksto pašalina įtampą, todėl baigus apdirbti matmenys nesislinks. Tai yra standartinis didelio tikslumo CNC aliuminio dalių, tokių kaip pramoninių valdiklių korpusai, fotovoltiniai profiliai ir tikslūs laikikliai, proceso maršrutas.
Pagrindinis skirtumas: pagrindinė senėjimo funkcija yra kritulių stiprinimas; streso atsipalaidavimas yra lydimasis poveikis. T651 iš anksto įtempti profiliai yra ištempiami prieš senėjimą, kad kompensuotų gesinimo įtampą ir labai sumažintų senėjimo deformacijos tendenciją.
2.4 Reversija ir pakartotinis senėjimas (RRA, aukštos kokybės didelio stiprumo aliuminio profiliai)
Dažniausiai taikomas 7 serijos didelio stiprumo aliuminio lydiniams. Procesas apima maksimalų senėjimą, trumpalaikį aukštą temperatūrą ir antrinį senėjimą žemoje temperatūroje, subalansuojant didelį stiprumą ir atsparumą korozijai. Jis naudojamas aukščiausios klasės CNC konstrukcijų dalyse, tačiau retai naudojamas įprastiems 6 serijos aliuminio profiliams dėl didelių sąnaudų ir siauro proceso lango.
3. Penki pagrindiniai pramonės poveikiai, kuriuos sukelia senėjimas (CNC apdirbimo pusė)
3.1 Mechaninių savybių ir apdirbamumo sujungimo efektas
Senėjimo būsena tiesiogiai keičia aliuminio lydinių išeigos ir tempimo santykį bei pailgėjimą. Nepakankamas aliuminis yra minkštas ir linkęs sukibti su briaunomis ir įrankiais; smailės sendintos medžiagos užtikrina stabilų pjovimą ir gerą drožlių lūžimą; Persenėjusi medžiaga turi geresnį lankstumą ir geresnę paviršiaus apdailą po apdailos. Jei ta pati CNC programa naudojama skirtingų senėjimo partijų profiliams, atsiras nenuoseklios įrankių žymės, įtrūkimai, matmenų poslinkis ir įrankio tarnavimo laikas. OEM aliuminio profilių užsakymams užsienio klientams, brėžiniuose aiškiai nurodytas T5 / T6 temperamentas, kuris iš esmės užfiksuoja pjovimo efektyvumo ir mechaninių savybių ribą, apibrėžtą senstant.
3.2 Senėjimo deformacijos poveikis (pagrindinė partijos laužo priežastis)
Senėjimo deformacijos skirstomos į dvi kategorijas: ① Deformacija senstant termiškai apdorojant: Asimetriškas profilių skerspjūvis arba didelis sienelės storio skirtumas sukelia netolygų įtempių išsiskyrimą kaitinimo metu, dėl to lenkimas ir sukimasis bei netikslūs atskaitos paviršiai ant CNC armatūros. ② Valkšnumo deformacija po apdirbimo: mašinos dalys atitinka matmenis, tačiau dėl nuolatinio senėjimo ir laipsniško įtempių atsipalaidavimo deformuojasi lėtai per kelias valandas ar savaites po neprisijungus. Ilgi aliuminio atraminiai strypai, ilgi bėgiai ir plonos dekoratyvinės juostelės yra didelės rizikos gaminiai.
Kontroliniai sprendimai: teikti pirmenybę simetriško skerspjūvio profiliams; taikyti tarpinį sendinimą po grubaus apdirbimo su apdailos priedais; apdailoje naudokite mažą pjovimo gylį ir venkite sunkaus vienpusio frezavimo.
3.3 Senėjimo poveikis elektros laidumui ir anoduojančiam paviršiui
Mg₂Si nusodinimas keičia matricos laidumą. Elektros laidumas didėja senstant. Šilumnešio profiliams visiškai sendinta medžiaga užtikrina didesnį šilumos laidumą ir geresnes šilumos išsklaidymo savybes. Tuo tarpu senėjimo būsena turi įtakos anodavimo rezultatams: nepilnamečiams profiliams būdingas spalvų skirtumas ir nelygi danga; Naudojant smailės senėjimo profilius gaunamos vienodos ir stabilios oksido plėvelės, kurios yra standartinis aliuminio korpusų ir dekoratyvinių komponentų pasirinkimas.
3.4 Senėjimo jautrumas ir lydinio skirtumo efektas
6063 turi platų sendinimo langą ir tinka T5 sendinimui oru aušinamai durims, langams ir dekoratyvinėms juostoms. 6061 turi didesnį gesinimo jautrumą ir pageidautina, kad T6 būtų gesinamas vandeniu CNC konstrukcinėms dalims. 7075, o kiti didelio stiprumo aliuminio lydiniai yra labai jautrūs senėjimui. Natūralaus senėjimo saugojimas labai pakeis vėlesnius dirbtinio senėjimo rezultatus, todėl gaunamos medžiagos prieš terminį apdorojimą negalima laikyti atsitiktinai.
3.5 Senėjimo uždelstas poveikis (proceso rizikos taškas)
Uždelstas sendinimas po gesinimo: jei intervalas tarp gesinimo ir brandinimo krosnyje yra per ilgas, natūralaus sendinimo kambario temperatūroje metu susidaro gausios GP zonos ir slopina '' fazės nusodinimą vėlesnio dirbtinio sendinimo metu, todėl galutinis stiprumas neatitinka tempimo reikalavimų. Tai dažniausiai pasitaikantis paslėptas kokybės gedimas terminio apdorojimo įrenginiuose ir CNC dirbtuvėse. Nekvalifikuotą tempimo stiprio ir kietumo atranką eksporto užsakymuose dažniausiai lemia ši priežastis.
4. Senėjimo kontrolės sprendimai CNC apdirbimo pramonei (praktinis procesas)
Įeinančių medžiagų kontrolė: Laikykite medžiagas pagal T temperatūrą ir įrašykite gesinimo datą bei laikymo trukmę. Rinkitės T651 profilius be įtempių, ypač didelio tikslumo dalims.
Įtraukite senėjimą į proceso eigą: Standartinė didelio tikslumo dalių procedūra: ekstruzijos ir tirpalo terminis apdorojimas → gamyklinis sendinimas → grubus apdirbimas → senėjimas žemoje temperatūroje / laikymas kambario temperatūroje 24–72 val. → Pusiau apdaila → Apdirbimas.
Atitikimo apdirbimo procesas: naudokite greitaeigius, didelio padavimo aštrius karbido arba PCD pjaustytuvus aliuminiui ant smailės sendinimo profilių; sumažinkite pjovimo temperatūrą, jei profiliai nepasenę, kad būtų išvengta susikaupusių briaunų.
Užrakinti senėjimo parametrus: Nustatykite senėjimo temperatūrą ir laikymo laiką pagal lydinio klasę ir sekcijos storį. Pailginkite storasienių profilių laikymo laiką, kad išvengtumėte nenuoseklaus senėjimo nuo paviršiaus iki šerdies.
Gatavo gaminio apžiūra: Mašinos matmenų tikrinimas negali būti atliekamas tik dėl tikslių dalių. Pakartokite bandymą po senėjimo saugojimo, kad patikrintumėte ilgalaikį matmenų stabilumą.
5. Santrauka
CNC apdirbtų aliuminio profilių senėjimo poveikis yra kur kas daugiau nei paprastas grūdinimas. Tai visapusiškas pokytis kartu su mikroskopiniais krituliais, įtempių atsipalaidavimu, mechaninėmis savybėmis, pjovimo savybėmis, matmenų stabilumu, šiluminėmis ir elektrinėmis savybėmis. Aliuminio profilio CNC procesoriams, individualiems ekstruzijos gamintojams ir užsienio prekybos OĮG įmonėms senėjimas veikia kaip pagrindinis mazgas, jungiantis ekstruziją, terminį apdorojimą, CNC frezavimą ir paviršiaus apdorojimą. Daugelį gedimų, tokių kaip prastas tikslumas, nepakankamas stiprumas, anodavimo spalvų skirtumas ir deformacija po gamybos, iš esmės sukelia netinkama senėjimo kontrolė. Racionalus senėjimo efektų panaudojimas ir suderinti CNC procesai gali užtikrinti stabilų šilumos šalintuvų, pramoninių korpusų, konstrukcinių laikiklių ir dekoratyvinių profilių tiekimą.
