Vědecký Průvodce k Hliníku Ohýbací Procesy a Slitin
Obsah
Závěr
Ohýbání hliníkových je významným příkladem přesnost výroby.
V podstatě, to je proces, kdy kov (hliník) je plasticky deformován kolem jedné osy. Postup změny kov je kov pracuje tím, že drží objem téměř stejný. Lidé přímo použít mechanické síly na hliníkový plech. Síla by měla být větší než materiálu mez kluzu, ale stále nižší, než je jeho pevnost v tahu. To je to, co dělá metal ohýbat trvale místo toho, lámání, nebo jít zpět do svého původního tvaru.
Návrháři a výrobci vybrat, litá především díky své nízké hmotnosti a vysoké pevnostní vlastnosti. Nicméně, musíte mít důkladné metalurgické znalosti, pokud chcete, aby přesné ohyby. Musíte vědět, jak stres a napětí mají vliv na kovové mřížce krystalu. Na složení slitiny, temperament a tloušťky, spolu s dalšími faktory, stanovení hliníku proces ohýbání je výsledek. Tato příručka se ponoří do koncepce materiálové vědy podílí na obrábění kovů, hliníkové plechy a profily vytvářet složité geometrie.
Fyzika Tvárnost v Hliníku
Tvárnost je kapacita kovové projít plastické deformace bez poruchy jeho struktury. V hliníku, ohýbání, tvárnost je většinou závislá na konkrétní slitiny série. Hliník není stejná v tom, jak se chová pod tlakem.
Čistý hliník má plošně centrované kubické (FCC) krystalové struktury. To má mnoho skluzu systémy jsou k dispozici pro dislokací do pohybu. Takže, čistého hliníku deformuje, aniž by hodně úsilí. Nicméně, legujících prvků, jako je hořčík, křemík nebo manganu narušit mříž. Zvyšují sílu, ale většinu času tažnost klesá.
Tažnost a Pevnost v Mezích
Protažení je hlavní parametr, který určuje tvařitelnost. To je měřítkem procento materiál může protáhnout, než se to zlomí. Vyšší tažnost hodnot na jednodušší operace ohýbání stát. Inženýři musí brát v úvahu rozdíl mezi kluzu a mez pevnosti v tahu. Větší vzdálenost mezi těmito dvěma body se obvykle označuje bezpečnější ohýbání rozsahu. V případě prodloužení procento je malé, materiál chová jako křehký. To bude bezva pod silou těsný rádius.
Tloušťka a Poloměr Ohybu Poměry
Tloušťka materiálu je hlavním faktorem, který omezuje ohýbání. Minimální Poloměr Ohybu (MBR) je závislá na tloušťce. Když deska se stává hustší, vnější vlákna ohybu jsou natažené více. Vnitřní vlákna, na druhé straně, jsou komprimované. Neutrální osa se nemění. Pokud je poloměr příliš malý pro tloušťku, vnější vlákna roztrhá. Měli byste zjistit správný poloměr s cílem eliminovat riziko vzniku stresové zlomeniny. Podle standardní pravidlo, poloměr by měla být rovna 1x tloušťku měkkých slitin. Těžší slitin může třeba 3x až 4x tloušťky.
Analýza Slitin Hliníku pro Ohýbání
Proveditelnost projektu závisí na tom, zda je správné chemické složení je vybral. Rozlišujeme hliníkové slitiny na bázi prvků, které jsou primárně využívány pro legování. Každá série odlišně reaguje na hliníkové ohýbací proces.
3003 Série: Mangan Výhodou
V 3003 slitiny změny z první je obsah manganu. Přidání tohoto prvku zvýšila síla o 20%. Nicméně, slitina si stále udržuje velmi dobrou zpracovatelnost. Fabricators využití tepla pro ohýbání 3003 pouze v ojedinělých případech. 3003 má střední sílu a dobrou odolnost proti korozi. Toto ubytování je vhodné pro výrobu chemických zařízení a obecné sheet metal fabrication průmysl. Slitina není teplo léčitelné produktu. To je jen posíleno kmen kalení.
5052 Série: Hořčík Výztuže
Na slitiny 5052 je lepší s přídavkem hořčíku. Jako výsledek, prvek poskytuje několik podstatných sílu vylepšení oproti 3003 série. Slitiny nabízí nejvyšší pevnost tepelně léčitelná známky. To si zachovává dobrou tvárnost, navzdory své tuhosti. Slitina je také odolný vůči slané vodě korozi. Tento atribut má vyrobený materiál standard pro námořní aplikace, stejně hydraulická trubka zhotovení. Materiál práce-ztvrdne velmi rychle. Tak, velmi přísná kontrola ohybu rychlostech je nutné.
6061 Série: Křemík a Hořčík Strukturální Směsi
V 6061 slitina je směs hořčíku a křemíku. Takže, slitiny mohou být tepelně ošetřeny. Během kalení fázi, tvoří hořčík silicide sraženin. Tyto sraženiny jsou místa v krystalové mřížce, kde dislokací nemůže pohybovat, takže slitina se stává velmi silný. Nicméně, tato síla je na úkor tvárnosti. Pokud jste ohýbat 6061 T6, budete pravděpodobně muset dostat. Fabricators se obvykle provádí žíhání proces do " O " nálada před ohýbání. Vzhledem k jeho strukturální integritu, to je široce používán v automobilový prototyping průmysl.
Srovnávací Údaje: Slitina Vlastnosti
Následující tabulka porovnává ohýbání vlastnosti běžné hliníkové stupně.
| Slitiny Série | Primární Prvek | Zpracovatelnost | Mez Kluzu | Odolnost Proti Korozi | Běžné Aplikace |
|---|---|---|---|---|---|
| 3003 | Mangan | Vynikající | Středně | Vysoká | Skladovací nádrže, Zastřešení, Vlečky |
| 5052 | Hořčík | Dobrý | Vysoká | Vynikající (Marine) | Podvozku, Námořních částí, Signage |
| 6061 | Mg + Silicon | Chudý (na T6) | Velmi Vysoká | Dobrý | Konstrukční rámy, Letectví, Robotika |
| 7075 | Zinek | Velmi Špatná | Extrémní | Fér | Letecký průmysl, High-napětí zařízení |
Pochopení Povahu Označení Systému
Nálada slitina, je to, co určuje jeho mechanický stav. Kód, který je zde použit, je ten, který přichází po slitina číslo. To je způsob, jak říct, kovové pracovníka, jak je ten kov byl zpracován. Nehoda s nervy může způsobit kovové ohýbání v extrémně nebezpečné způsoby.
- O (Žíhaný): Kov je ohříván mlýn na teplotu, kdy obilí struktura může být rekrystalizovaných. Tento stav má nejnižší sílu a nejvyšší tažnost kovu. To je nejlepší stav pro extrémní ohýbání.
- H (Kmen Tvrzené): Tento termín se odkazuje na non-tepelně léčitelná slitin (příklady jsou 3003 a 5052). Kov je silnější studena. Číslo, které přichází po " H " ukazuje rozsah tvrdosti. H14 stojí na půl-těžké; H18 je plný-pevný.
- T (Tepelně Zpracovaný): To znamená, že stejné slitin, jako je 6061. Kov prochází řešení tepelné zpracování a stárnutí procesy.T6 je často používané, plně tvrzené náladu. T4 je přirozeně ve věku a je trochu více tvarovatelná.
- F (Jako Smyšlená): Kovové kousky, které ani speciální tepelné ani kmen kalení kontroly aplikované na ně.
Věda o Odpružení a Elastické Zotavení
Ohýbání hliníkových je doprovázena kritickým jevem, který je, odpružení. Po stroji je propuštěn z ohýbací síly, kov prochází relaxační proces. Elastické části deformační křivky je zpět. Konečný úhel je trochu větší, než nástroje úhel.
Hliník má vyšší odpružení než ocel. Důvodem pro to je, že hliník má nižší modul pružnosti. Výnos síla je poměrně vysoká, ve srovnání s modul pružnosti. Zpracovatelé jsou povinni k nadměrnému ohybu materiál, aby se toto oživení v úvahu. To znamená, že provozovatel může ohýbat materiál do 92 stupňů místo 90 stupňů s cílem získat ohybu 90 stupňů. Moderní CNC stroje určit tuto proměnnou na jejich vlastní.
Oni změnit punč hloubky, aby bylo možné pružně zpětný ráz.
Strategií pro Zmírnění Praskání
Praskání je důsledkem vzniku napětí v tahu na vnějším okruhu, který jde nad rámec kohezní pevnost materiálu. Některé vědecké metody vzít v úvahu toto riziko a pokusit se snížit téměř na nulu.
1. Podélný Směr Orientace
Hliníkové plechy mají obilí strukturu vyplývající z válcování. Ohýbání kolmo (napříč) obilí je silnější. To umožňuje zrna se prodlužují. Ohybu rovnoběžně s vlákny často vede k trhlinám. Výrobce by měl orientovat části rozložení ohnout přes zrna, kdykoli je to možné.
2. Poloměr Optimalizace
Nepoužívejte ostré vnitřní poloměr. Ostrý roh koncentráty stresu. Větší poloměr rozděluje kmen přes širší oblast. Technické výkresy by měly určit poloměr, který respektuje slitiny limity.
3. Mazání Aplikace
Tření je hlavní příčinou lokalizované stresu. Maziva aby materiál klouzat po umřít ramena. To rozděluje kmen více rovnoměrně. To zabraňuje "drag", které může trhat povrchu.
4. Tepelné Pomoc
Topení obrobku snižuje mez kluzu dočasně. Tím se zvyšuje tažnost. To umožňuje přísnější zatáček na pevných slitin, jako je 6061-T6. Ale příliš mnoho tepla může zkazit náladu.
Podrobné Ohýbání Metodik
Průmysl je plný různých mechanických metod, jejichž cílem je dosažení určitých geometrických tvarů. Rozhodnutí se opírá o průřez, poloměr a objem výroby.
Stiskněte Brzdový Tvoří
Tisková brzda stále zaměstnává nejběžnější metodou sheet metal fabrication. Proces zahrnuje punč a zemřít.
Mechaniky: punč, poháněn buď hydraulickým nebo elektrickým ram, je vložen do tvaru písmene zemřít. Hliníkového plechu je umístěn v otvoru umřít. Punč tlačí listu do kostky.
Proces Variant:
- Ovládání vzduchu: děrovací lisy na plechy, ale dno nebylo dosaženo. Úhel ohybu, není určeno zemřít úhlu. Hloubka tahu je faktor, který řídí úhel. To umožňuje odpružení mají být kompenzovány. V menším množství je potřeba.
- Dna: úder síly plechu sledovat tvar zemřít přesně. To vyžaduje více síly, ale nabízí vysokou přesností.
- Ražení: punč prochází neutrální osa z kovu. Tento zcela zbaví návrat ohnout, ale to vyžaduje velmi vysoké množství.
Výhody a Omezení: Stiskněte brzdy jsou velmi univerzální. CNC ovládání, aby bylo možné mít komplexní, multi-fázi ohyby. Jsou ideální pro držáky a kryty. Nicméně, náklady na nástroje může být poměrně vysoká. Nastavení času pro různé geometrie také změny doby cyklu.
Ohýbání Techniky
Ohýbání se používá k výrobě velkého poloměru a válce. Tento proces zahrnuje tři nebo čtyři válečky.
- Mechaniky: provozovatel místa hliníkového profilu nebo plechu mezi válci, které se otáčejí. Horní válec vyvíjí tlak směrem dolů. Boční válečky drží materiál. Jako materiál je fed, posun mezi válečky způsobuje kontinuální křivka. To je typický způsob v industrial prototyping pro tanky a tunely.
Výhody a Omezení: S touto technikou, jeden může získat dokonalé kruhy a spirály. Dlouhé profily lze řešit efektivně. Na druhou stranu, některé listy rovné kusy na začátku a na konci profilu. Tyto "ploché skvrny" jsou často zbylé kusy, které je třeba odříznout. Také, to není dobré pro velmi ostrých zatáčkách.
Rotační Čerpat Ohýbání
Tato technika je nejběžnější, když přijde na ohýbání trubek a potrubí. Materiál je podporován zevnitř, aby se zabránilo kolapsu.
- Mechaniky: hliníková trubka je upevněna k ohybu zemřít u stroje. Tlak zemřít drží trubice proti ohybu zemřít. Ohybu zemřít, otočí, táhne trubice spolu s ním. Obvykle trnu je umístěn uvnitř trubice.
- Trnu je Účel: trnu je podpora pro trubky vnitřní stěny. To zastaví tvorbu vrásek na vnitřní okruh. Kromě toho, to také zabraňuje zploštění vnější poloměr.
Výhody a Omezení: Rotační čerpat ohýbání je schopen produkovat čisté a pevné-poloměr ohybů. Metoda může být použita pro zdravotnické zařízení prototyping kde trubice přesnost je nesmírně důležité. Vzhled trubice je zachována. Bohužel, nástrojů je nákladná a závislá na průměru trubky.
Komprese Ohýbání
Komprese ohýbání drží obrobek pevně proti pevné ohybu zemřít.
- Mechaniky: stěrače boty nebo kolečkové pohybuje kolem pevné zemřít. To lisy na hliník proti umřít tvar.
Výhody: Je to jednodušší způsob, v porovnání s rotační čerpat. Některých aplikací může být provedeno rychleji s touto metodou. Symetrické oblouky na obou stranách součástí může být provedeno dokonale s touto metodou.
Omezení: Schopnost dělat zatáčkách je omezena ve srovnání s rotační čerpat. Na vnější straně ohybu, mohou být zploštělé. Většinou se používá pro jednoduché strukturální tvary.
Úsek Tvoří
Úsek tvoří je kombinace napětí a ohýbání.
- Mechaniky: stroj má hliníkový plech nebo vytlačování na obou koncích. To táhne materiál do bodu, kde to přináší. Pak stroj, stále drží materiál pod napětím, zábaly kolem podobě bloku.
Výhody: Roztažením materiálu, problém odpružení je vyřešen. Také, napětí, pomáhá sladit vnitřní napětí. Velmi přesné a složité křivky mohou být provedeny tímto způsobem. To je standardní metoda v leteckém průmyslu pro trup kůže.
Omezení: Tento proces je poměrně pomalý. Velké uchopení povolenek, které jsou potřebné který se stal šrot. Zařízení je velmi velké a nákladné.
Ram / Push Ohýbání
Ram ohýbání je v podstatě nejjednodušší druh ohýbání trubek.
- Mechaniky: trubice je podporován dvěma counter-válečky a leží přes ně. Hydraulický válec s poloměrem blok se používá, aby se zasadila dolů na střed trubky.
Výhody: Zařízení je levné a snadno pohyblivý. Ram ohýbání je docela rychle, pokud to je pro hrubé ohýbání účely.
Omezení: Interní podpora není poskytována. Trubice je přepracována v oválné formě. Přesnou kontrolu úhlu ohybu je poměrně obtížné. Kvalita kosmetických dílů nemůže být dobré, pokud se používá tato metoda.
Průmyslové Aplikace a Odvětví
Hliník ohýbání byl hlavní vedení v různých průmyslových Odvětvích a tyto byly poháněny vlastnosti materiálu.
Automobilový Průmysl: Auto-tvůrci začlenit ohýbaného hliníku při výrobě rámu a vnějšího povrchu vozu. To funguje na snížení hmotnosti vozidla. Tak, lepší spotřeba paliva je dosaženo. Ohýbání pomáhá při výrobě dopad struktury, které mohou absorbovat energii.
Aerospace Engineering: Letadla žebra, podélníky, a kůže jsou nejčastější dílů, které jsou vyráběny úsek tváření a ohýbání. Sílu-k-hmotnostní poměr 2024 a 7075 slitiny je nanejvýš důležité. Přesnost je na místě zajištění aerodynamické účinnosti.
Spotřební Elektroniky a Robotiky: Použití z ohýbaného hliníku je velmi módní pro výrobu zařízení (notebooky a telefony) vnější krytiny. Robot prototyping dostane ohnuté desky materiály pro zbraně a podvozku. Kov je perfektní tepelný vodič a tím nejlepší složky je chráněn před přehřátím.
Stavebnictví a Architektura: Ohýbané profily jsou běžně používány pro výrobu okenních rámů, opláštění a střešní systémy. Hliník je velmi dobrý počasí-odpor materiálu. Tím, ohýbání lze vytvořit zakřivené architektonické prvky, které jsou vizuálně přitažlivé.
Závěr
Hliník ohýbání na magisterské úrovni vyzývá k pochopení vědy o materiálech a strojírenství zásad. Výrobci si musí být vědomi hranic kovu. Potřebují také zjistit, přídavek na ohyb a K-faktory velmi přesně. Musí vybrat správné temperování, pokud chtějí, aby se zabránilo praskání. Bez ohledu na to, jestli to je stiskněte tlačítko brzdy pro spotřebitel výrobek prototypování nebo rotační nakreslete ohýbání pro hydrauliku, výsledek musí být přesné.
Právo použití síly změny jednoduché ploché do funkční, nosné složky. Tím, že zná strukturu zrn, prodloužení lhůt, a odpružení, inženýři mohou vždy dosáhnout stejných výsledků.
Komentáře
Nejnovější Příspěvky
Související Blogy
Senyo ' s blog je zaměřen na sdílení naše rozsáhlé znalosti z prototypové výroby. Prostřednictvím našich článků, naším cílem je podporovat vás ve rafinace produktu design a navigaci složitosti rapid prototyping efektivněji.
