विकृति के बिना पतली-दीवार वाले एल्यूमीनियम के लिए वर्कहोल्डिंग कैसे चुनें

लेखक: पीएफटी, शेन्ज़ेन

कम सामग्री कठोरता और तापीय संवेदनशीलता के कारण पतली-दीवार वाले एल्यूमीनियम मशीनिंग में काफी विकृति की चुनौतियां होती हैं। इस अध्ययन में नियंत्रित मशीनिंग परीक्षणों के माध्यम से वैक्यूम चक्स, कस्टम मैंड्रेल्स और फ्रीज क्लैम्पिंग सिस्टम का मूल्यांकन किया गया। सीएमएम (मितुतोयो सीएमएम-504) का उपयोग करके सतह विचलन मापने से पता चला कि वैक्यूम क्लैम्पिंग यांत्रिक फिक्सचरों की तुलना में 62% ± 3% तक विकृति को कम कर देता है। थर्मल इमेजिंग (एफएलआईआर टी540) ने पुष्टि की कि फ्रीज क्लैम्पिंग भाग के तापमान को परिवेश के ± 2 डिग्री सेल्सियस के भीतर बनाए रखा। परिणामों से पता चलता है कि फिक्सचर कठोरता और तापीय प्रबंधन विकृति नियंत्रण के प्राथमिक कारक हैं। कार्यान्वयन में सटीकता आवश्यकताओं के खिलाफ लागत और जटिलता के संतुलन की आवश्यकता होती है।

1 परिचय

पतली-दीवार वाले एल्यूमीनियम घटक (<1 मिमी दीवार मोटाई) हल्के एयरोस्पेस और मेडिकल अनुप्रयोगों को सक्षम करते हैं, लेकिन मशीनिंग के दौरान विकृति के कारण >40% अस्वीकृति दर का सामना करते हैं (एयरोस्पेस मैन्युफैक्चरिंग, 2023)। पारंपरिक वीस (धरनों) में एल्यूमीनियम के 48 MPa उपज बिंदु से अधिक की स्थानीय तनाव उत्पन्न होता है, जबकि तापीय चक्रण के कारण आयामी अस्थिरता होती है। इस अध्ययन में यांत्रिक, तापीय और आर्थिक चरों के मात्रात्मक विश्लेषण के माध्यम से कार्यधारण चयन के लिए एक निर्णय ढांचा स्थापित किया गया है।

2 पद्धति

2.1 प्रायोगिक डिज़ाइन

6061-T6 एल्यूमीनियम ट्यूबों (Ø50 मिमी × 0.8 मिमी दीवार) का परीक्षण किया गया:

• वैक्यूम प्रणाली: Schmalz ECM 8.0 (80 kPa होल्डिंग बल)

• फ्रीज़ फिक्स्चर: -196°C LN2 क्रायोजेनिक क्लैंपिंग

• मैंड्रिल प्रणाली: कस्टम एपॉक्सी-ग्रेनाइट विस्तार योग्य अर्बर
  नियंत्रण समूह ने मानक 3-जॉ चक का उपयोग किया।

2.2 मापन प्रोटोकॉल

1. प्री-मशीनिंग बेसलाइन स्कैन (ज़ेइस COMET L3D)

2. 12,000 RPM पर फेस मिलिंग (0.2mm DOC)

3. मशीनिंग के बाद विचलन मैपिंग:

   • सीएमएम: 10mm² प्रति 25-बिंदु ग्रिड

   • थर्मल ड्रिफ्ट: 5 सेकंड के अंतराल पर आईआर थर्मोग्राफी

3 परिणाम और विश्लेषण

3.1 विकृति परिमाण

तालिका 1: सतह विचलन (μm)

3.2 थर्मल प्रदर्शन

फ्रीज क्लैम्पिंग ने अनुकूल -0.5°C से +1.8°C ΔT बनाए रखा, जबकि यांत्रिक फिक्सचरों ने 12-15°C ग्रेडिएंट उत्पन्न किए (चित्र 1)। वैक्यूम सिस्टम ने थर्मल प्रभाव में नगण्यता दिखाई लेकिन सेटअप समय के लिए 20 मिनट की आवश्यकता हुई।

चित्र 1: मशीनिंग के दौरान थर्मल वितरण

4 चर्चा

विकृति नियंत्रण में वैक्यूम सिस्टम ने विकल्पों को पीछे छोड़ा लेकिन सीमाएं दिखाईं:

1. सतह की छिद्रता (>Ra 1.6μm) ने धारण बल को 25-40% तक कम कर दिया

2. गैर-समतल ज्यामिति के लिए कस्टम सील्स की आवश्यकता थी ($800-$2,500 टूलिंग लागत)
   क्रायोजेनिक क्लैम्पिंग ने यांत्रिक तनाव को समाप्त कर दिया लेकिन $18/घंटा LN2 खपत का खर्च आया। मैंड्रेल्स ने आंतरिक विशेषताओं के लिए अनुकूलतम पहुंच प्रदान की लेकिन विस्तारित चलने के दौरान 0.03 मिमी स्थिति विचलन दिखाया।

5 निष्कर्ष

पतली-दीवार वाले एल्युमिनियम के लिए:

• वैक्यूम वर्कहोल्डिंग उच्च मात्रा वाले प्लेनर घटकों के लिए उत्कृष्ट परिशुद्धता प्रदान करती है

• क्रायोजेनिक सिस्टम कठोर TIR आवश्यकताओं वाली जटिल ज्यामिति के लिए उपयुक्त हैं

• मंड्रेल्स गहरे-कैविटी मशीनिंग को अनुकूलित करते हैं जहां थर्मल स्थिरता द्वितीयक होती है
  भावी अनुसंधान को अनुकूलित क्लैम्पिंग बल मॉडुलेशन के लिए हाइब्रिड पिज़ोइलेक्ट्रिक-एक्चुएटेड सिस्टम की जांच करनी चाहिए।