Vetenskaplig Guide till Aluminium Böjning Processer och Legeringar
Innehållsförteckning
Slutsats
Aluminium böjning är ett betydande exempel på precisionstillverkning.
I huvudsak är det den process där metall (aluminium) är plastiskt deformerade runt en enda axel. Förfarandet förändringar metall metall arbetar genom att hålla volym nästan samma. Människor direkt tillämpa en mekanisk kraft på plåt. Kraft bör vara större än materialets sträckgräns, men fortfarande lägre än dess draghållfasthet. Detta är vad som gör metal böja sig permanent i stället för att bryta eller att gå tillbaka till sin ursprungliga form.
Formgivare och tillverkare att välja aluminium främst på grund av dess låga vikt och hög styrka egenskaper. Men du måste ha en grundlig metallurgisk kunskap om du vill göra korrekta böjar. Du måste veta hur stress och påfrestningar påverkar metall gitter av kristall. Legeringens sammansättning, temperament och tjocklek, tillsammans med andra faktorer, bestämmer aluminium böjning processen är resultatet. Denna manual gräver i begrepp av den materiella vetenskapen är involverade i bearbetning av aluminiumplåt och profiler för att skapa komplexa geometrier.
Fysik och Formbarhet i Aluminium
Formbarhet är kapaciteten hos en metall med att gå igenom en plastisk deformation utan att en uppdelning av dess struktur. I aluminium böjning, formbarhet är främst beroende på den speciella legering serien. Aluminium är inte samma i hur det beter sig under stress.
Ren aluminium har ett ansikte kubiska (FCC) kristallstruktur. Det har många slip system som finns tillgängliga för luxationer att flytta. Så, ren aluminium deformeras utan större ansträngning. Men legeringsämnen såsom magnesium, kisel, eller mangan snedvrida gallret. De ökar styrkan, men för det mesta segheten minskar.
Töjning och Draghållfasthet Gränser
Töjning är den viktigaste parametern som anger formbarhet. Det är ett mått på den procentuella ett material som kan sträcka innan det går sönder. Ju högre förlängning värden desto lättare bockningarna bli. Ingenjörer måste tänka på skillnaden mellan sträckgräns och brottgräns. Ett större avstånd mellan dessa två punkter som normalt indikerar ett säkrare böjning utbud. I de fall förlängning andel är liten, materialet beter sig som en spröd en. Det kommer att spricka på grund av en snäv radie.
Tjocklek och Böj Radie Nyckeltal
Tjockleken på materialet som är den viktigaste faktorn som begränsar en böjning drift. Minsta böjningsradie (MBR) är beroende på tjocklek. När plattan blir tjockare, de yttre fibrerna i böj sträcks mer. Den inre fibrer, å andra sidan, är komprimerade. Den neutrala axeln inte ändra. Om radien är för liten för tjockleken, den yttre fibrerna kommer att riva. Du bör ta reda på rätt radie för att eliminera risken för stressfrakturer. Enligt en standard regel, radie bör vara lika med 1x tjocklek för mjuka legeringar. Hårdare legeringar kan behöva 3x 4x tjocklek.
Analysera Aluminium Legeringar för Bockning
Genomförbarheten av ett projekt beror på om det är rätt kemiska sammansättning är plockade. Vi skiljer aluminium legeringar baserade på de faktorer som främst används för framställning av legeringar. Varje rad olika sätt svarar att aluminium böjning processen.
3003 Serien: Mangan Fördel
3003 legering förändringar från den första mangan innehåll. Tillägg av detta element upp styrkan med 20%. Men legeringen har fortfarande mycket god bearbetbarhet. Tillverkarna använder värme för bockning 3003 endast i sällsynta fall. 3003 har måttlig hållfasthet och god korrosionsbeständighet. Denna egenskap gör den lämplig för tillverkning av kemisk utrustning och allmänna plåt tillverkning - branschen. Legeringen är inte härdbara produkt. Det är bara stärkas genom deformationshårdnande.
5052-Serien: Magnesium Förstärkning
Den 5052 legering är bättre med tillskott av magnesium. Som ett resultat, är den del som tillhandahåller ett antal betydande styrka förbättringar under de 3003 serien. Legeringen har den högsta styrkan av icke-värme-behandlingsbara grader. Den behåller en god formbarhet trots dess styvhet. Legeringen är också resistent mot saltvatten och korrosion. Detta attribut har gjort den materiella standarden för marina applikationer samt hydrauliska rör tillverkning. Materialet arbete-härdar mycket snabbt. Alltså, en mycket strikt kontroll av böj hastigheter är nödvändigt.
6061-Serien: Kisel och Magnesium Strukturella Smälter
Den 6061 legering är en blandning av magnesium och kisel. Så, legeringen kan värmebehandlas. Under härdning skede former magnesium silicide fällningar. Utfällningarna är mycket platser i kristallgitter där störningar inte kan flytta, så att legeringen blir mycket stark. Men denna styrka är på bekostnad av formbarhet. Om du böjer 6061 T6, är du sannolikt att få en spricka. Tillverkarna brukar utföra en glödgning process för att " O " - humör innan böjning. På grund av dess strukturella integritet, det är allmänt används i fordons-prototyping - branschen.
Jämförande Material: Legering Egenskaper
I följande tabell jämförs böjning egenskaper gemensamma aluminium grader.
| Legering-Serien | Primära Element | Användbarhet | Sträckgräns | Korrosionsbeständighet | Vanliga Program |
|---|---|---|---|---|---|
| 3003 | Mangan | Utmärkt | Måttlig | Hög | Lagringstankar, Tak, Ytterväggar |
| 5052 | Magnesium | Bra | Hög | Utmärkt (Marina) | Chassi, Marina delar, Skyltning |
| 6061 | Mg + Kisel | Dålig (på T6) | Mycket Hög | Bra | Strukturella ramar, Flyg, Robotik |
| 7075 | Zink | Mycket Dålig | Extreme | Rättvis | Flyg, Hög stress redskap |
Förstå Humör Beteckning
Humöret på en legering är det som avgör dess mekaniska tillstånd. Den kod som används här är en som kommer efter legering nummer. Det är ett sätt att berätta för metallarbetare hur metallen har bearbetats. Ett missöde med humöret kan orsaka bockning av metall i mycket farligt sätt.
- O (Glödgat): Metall värms upp av bruket till en temperatur där säden struktur kan vara omkristalliserades. Detta tillstånd har den lägsta styrkan och den högsta duktilitet av metall. Det är det bästa tillståndet för extrem böjning.
- H (Stam Härdat): Denna term hänvisar till icke-värme-behandlingsbara legeringar (exempel är 3003 och 5052). Metallen som gjorts starkare genom kallbearbetning. Det nummer som kommer efter " H " visar omfattningen av hårdhet. H14 står för halv-hårt, H18 är full hårt.
- T (Värmebehandlade): Detta betyder samma sak för legeringar såsom 6061. Metall går igenom lösning värmebehandling och åldrande processer.T6 är ett ofta använt, helt härdad humör. T4 är naturligt åldern och är lite mer formbar.
- F (Som Påhittade): Metall bitar som varken hade en speciell termisk eller deformationshårdnande kontroll som gäller dem.
Vetenskap och Elastisk Återfjädring Återhämtning
Aluminium böjning åtföljs av en kritisk fenomen, som är, återfjädring. Efter det att maskinen har släppt från böjning kraft, metall går igenom en avkoppling processen. Den elastiska delen av spännings-kurvan är återvunna. Den sista vinkeln är lite större än de verktyg vinkel.
Aluminium har en högre återfjädring än stål. Anledningen till detta är att aluminium har en lägre elasticitetsmodul. Den sträckgräns är ganska hög jämfört med den elasticitetsmodul. Tillverkarna är skyldiga att över-böj material för att ta denna återhämtning beaktas. Således operatören kan böja material till 92 grader i stället för 90 grader för att få böja 90 grader. Avancerad CNC-maskiner avgöra denna variabel på egen hand.
De ändrar punch djup för att kunna elastiskt rekyl.
Strategier för att Minska Sprickbildning
Cracking är ett resultat av förekomsten av dragspänning på den yttre radie som går utöver den sammanhållande styrka i materialet. Vissa vetenskapliga metoder som tar hänsyn till denna risk och försöka minska det till nästan noll.
1. Fiberriktning Läggning
Aluminiumplåt har ett korn struktur härrör från den rullande process. Bockning är vinkelrät mot (i) den spannmål är starkare. Det gör att kornen att töja. Böjning parallellt med fiberriktningen ofta leder till sprickor. Tillverkarna bör orientera del layout för att böja över säden möjligt.
2. Radie Optimering
Använd inte en kraftig inre radie. Ett skarpt hörn koncentrat stress. En större radie fördelar belastningen över ett större område. Ritningar bör ange en radie som respekterar de legering gränser.
3. Smörjning Ansökan
Friktion är den främsta orsaken till lokal stress. Smörjmedel tillåter materialet att glida över att dö axlar. Detta fördelar belastningen jämnt fördelat. Det hindrar att "dra", som kan riva den ytan.
4. Termisk Hjälp
Värme arbetsstycket sänker sträckgräns tillfälligt. Detta ökar segheten. Det gör det möjligt för snävare kurvor på hårda legeringar som 6061-T6. Men, för mycket värme kan förstöra humöret.
Detaljerade Metoder För Bockning
Branschen är full av olika mekaniska metoder som syftar till att uppnå vissa geometriska former. Beslutet vilar på tvärsnittet, radie, och volymen av produktionen.
Tryck På Bromsen Utgör
De trycker på bromsen sysselsätter fortfarande den vanligaste metoden för plåt tillverkning. Den processen innebär en punch och en dör.
Mekanik: punsch, som drivs av antingen en hydraulisk eller elektrisk ram, sätts in i den V-formade dö. All plåt är placerad i öppnandet av att dö. Punch skjuter ark i die.
Processen Varianter:
- Luft Böjning: punch pressar plåten, men i botten är inte nådd. Böj vinkel bestäms inte av att dö vinkel. Djupet av stroke är den faktor som styr vinkel. Detta gör det möjligt för återfjädring att kompenseras för. Ett mindre tonnage som behövs.
- Bottna: punch tvingar ark för att följa formen på tärningen exakt. Detta kräver mer kraft men erbjuder hög precision.
- Mynta: stansen går igenom den neutrala axeln av metall. Detta helt blir av med avkastningen av böjen men det kräver en mycket hög dräktighet.
Fördelar och Begränsningar: Tryck på bromsarna är extremt mångsidig. CNC-kontroller gör det möjligt att ha komplex, med flera steg böjar. De är perfekta för konsoler och kapslingar. Kostnaderna för de verktyg kan vara ganska hög. Setup-tid för olika geometrier också förändringar cykeltider.
Rullbockning Tekniker
Rulla böjning används för att producera stora kurvor och cylindrar. Processen omfattar tre eller fyra rullar.
- Mekanik: operatören placerar aluminium profil eller ark mellan rullarna som vänder. Den översta rullen utövar ett tryck nedåt. Sidan rullar ned materialet. Som material är fed, förskjutning mellan rullarna orsakar en kontinuerlig kurva. Detta är en vanlig metod i industriella prototyper för tankar och tunnlar.
Fördelar och Begränsningar: Med denna teknik kan man få perfekta cirklar och spiraler. Långa profiler kan behandlas effektivt. Å andra sidan, det lämnar några raka bitar i början och slutet av profilen. Dessa "platta fläckar" är ofta överblivna bitar som måste skäras bort. Också, det är inte bra för mycket snäva hörn.
Rotary Dra Böjning
Denna teknik är den vanligaste när det gäller bockning av rör och ledningar. Materialet är stöd från insidan för att undvika att kollapsa.
- Mekanik: aluminium röret är fäst vid en krök dö av maskinen. Ett tryck dö håller röret mot böja dö. Böjen dö varv, dra röret tillsammans med den. Vanligtvis, en dorn är placerad inuti röret.
- Den Dorn Syfte: Den dorn är stödet för rörets inre väggar. Det stoppar bildandet av rynkor på insidan radie. Förutom att det hindrar också utslätning av den yttre radie.
Fördelar och Begränsningar: Rotary dra böjning kan producera en ren och tight-radie böjar. Metoden kan användas för medicinska enheten prototyper där rör precision är mycket viktiga. Utseendet av röret upprätthålls. Tyvärr, verktygen är dyra och beroende på rörets diameter.
Komprimering Böjning
Komprimering böjning som håller arbetsstycket tätt mot en fast bend dö.
- Mekanik: En torkare sko eller berg flyttar runt den fasta dö. Det pressar aluminium mot die form.
Fördelar: Detta är en enklare metod jämfört med rotary rita en. Vissa ansökningar kan göras snabbare med denna metod. Symmetriska kurvor på båda sidor av en del som kan göras perfekt med denna metod.
Begränsningar: Förmågan att göra snäva kurvor är begränsat i förhållande till rotary dra. Utsidan av kurvan kan vara tillplattad. Främst är det används för att enkelt strukturella former.
Sträcka Bildar
Sträcka som utgör en kombination av spänning och böjning.
- Mekanik: maskinen håller plåt eller extrudering i båda ändar. Det drar materialet till den punkt där den ger. Sedan maskinen, som fortfarande höll material under spänning, radbryts runt en form-block.
Fördelar: Genom sträckning av materialet, problem med återfjädring är löst. Också den spänning hjälper till att anpassa den inre spänningar. Mycket exakta och komplexa kurvor kan göras på detta sätt. Det är en vanlig metod inom flygindustrin för flygkroppen skinn.
Begränsningar: Processen är ganska långsam. Stora gripande utsläppsrätter som behövs som blivit skrot. Utrustningen är mycket stor och kostsam.
Ram - / Tryck-Bockning
Ram böjning i grunden är den enklaste typen av rörbockning.
- Mekanik: röret stöds av två counter-rullar och ligger över dem. En hydraulisk vädur med en radie block används för att pressa ned på mitten av röret.
Fördelar: Utrustningen är billig och lätt flyttbara. Ram böjning är ganska snabbt om det är för grov böjning ändamål.
Begränsningar: En inre stöd ges inte. Röret är förändrat i en oval form. Exakt kontroll av böj vinkel är ganska svårt. Kvaliteten på kosmetiska delar kan inte vara bra om denna metod används.
Industriella Tillämpningar och Sektorer.
Aluminium böjning har varit den viktigaste bly i olika Branscher och av dessa har drivits av egenskaperna hos materialet.
Bilindustrin: Biltillverkare införliva böjd aluminium i produktionen av ram-och utsidan av bilen. Det arbetar för att minska fordonets vikt. Alltså, en bättre bränsleförbrukning uppnås. Böjning hjälper vid tillverkning av effekt strukturer som kan absorbera energi.
Aerospace Engineering: Flygplan revben, stringers, och huden är den vanligaste delar som är tillverkade av stretch formning och bockning. Styrka-vikt-förhållande på 2024 och 7075 legeringar är av yttersta vikt. Precision är att de led av att se den aerodynamiska effektiviteten.
Konsument Elektronik och Robotik: Användning av böjd aluminium är ganska trendig för produktion av prylar " (bärbara datorer och telefoner) täckblad. Robot prototyper blir böjd platta material för vapen och chassi. Metallen är en perfekt värmeledare och därmed den bästa delen är skyddad mot överhettning.
Konstruktion och Arkitektur: Böjda profiler är vanligen används för framställning av fönsterkarmar, utfackningsväggar, och taksystem. Aluminium är ett mycket bra väder-motstånd material. Genom att böja man kan göra böjda arkitektoniska funktioner som är visuellt tilltalande.
Slutsats
Aluminium böja till en master nivå samtal för förståelse av såväl den materiella vetenskapen och maskinteknik principer. Tillverkarna måste vara medveten om gränserna för den metall. De måste också räkna ut böjen ersättning och K-faktorer som är mycket exakt. De har att välja rätt temperering om de vill undvika sprickbildning. Oavsett om det är ett tryck på bromsen för konsumentprodukter prototyper eller rotary dra böjning för hydraulik, resultatet måste vara korrekt.
Rätt användning av kraft förändrar en enkel platt ark i en funktionell, bärande komponent. Genom att veta korn struktur, töjning gränser, och återfjädring, ingenjörer alltid kan uppnå samma resultat.
Kommentarer
Senaste Inlägg
Relaterade Bloggar
Senyo blogg är fokuserad på att dela med oss av vår omfattande kunskap av prototyp-tillverkning. Genom våra artiklar, har vi som mål att stödja dig i att förfina din produkt design och navigering i komplicerade rapid prototyping mer effektivt.
