איך בוחרים ציוד לעיבוד ספקי אלומיניום דקיקי דופן ללא עיוותים

מחבר: PFT, שנזן

עיבוד סגולי אלומיניום דק מציב אתגרים משמעותיים בעיוות עקב קשיחות חומר נמוכה ורגישות תרמית. מחקר זה מעריך צווארות ואקום, צווארות מותאמים אישית ומערכות אחזקה קרה במבחנים מבוקרים. מדידות סטיית משטח באמצעות מדידת מכונת מדידה (Mitutoyo CMM-504) חשפו שאחזקה באבקה הפחיתה עיוות ב-62% ± 3% לעומת תומכים מכאניקליים. צילום תרמי (FLIR T540) אישר שאחזקה קרה שמרה על טמפרטורת החלק בתוך ±2° צלזיוס מהסביבה. התוצאות מדגימות כי קשיחות התומך וניהול תרמי הם הגורמים העיקריים לשליטה בעיוות. ליישום יש לאזן בין עלות וסיבוכיות לבין דרישות הדיוק.

1 מבוא

רכיבים ממתכת אלומיניום עם דפנות דקות (בעובי פחות מ-1 מ"מ) מאפשרים יישומים קלים בתעשייה האווירית וברפואה, אך סובלים מקצב דחייה של יותר מ-40% עקב עיוותים בעיבוד מכני (Aerospace Manufacturing, 2023). אופרסיבים רגילים יוצרים מאמצים מקומיים שמעל נקודת הניחות של האלומיניום ב-48 MPa, בעוד מחזורי טמפרטורה גורמים לעמידות ממדית. מחקר זה מגדיר מסגרת החלטה לבחירת אמצעי החזקה באמצעות ניתוח כמותי של משתנים מכניים, תרמיים וכלכליים.

2 מתודולוגיה

2.1 עיצוב ניסיוני

נבדקו צינורות אלומיניום 6061-T6 (קוטר 50 מ"מ × עובי דופן 0.8 מ"מ) באמצעות:

• מערכת ואקום: Schmalz ECM 8.0 (כוח החזקה של 80 קילו פסקל)

• תקן קפיצה: חיזוק קריאוגני ב-196°C מתחת לאפס (LN2)

• מערכת צילינדר פנימי (Mandrel): צינור התפשטות ספציפי עם אפוקסי גבס
  הקבוצה השלטת השתמשה באופרסיבים רגילים עם שלושה ציפורניים.

protocole מדידה 2.2

1. סריקה התחלתית לפני עיבוד (Zeiss COMET L3D)

2. פישור פנים ב-12,000 סל"ד (0.2 מ"מ DOC)

3. מיפוי סטיות לאחר עיבוד:

   • מכונת מדידה קואורדינטיבית: רשת של 25 נקודות לכל 10 מ"מ²

   • סחף תרמי: תרמוגרפיה באינפרא-אדום במרווחים של 5 שניות

3 תוצאות וניתוח

3.1 גודל העיוות

טבלה 1: סטיית משטח (מיקרו מטר)

3.2 ביצועים תרמיים

אפקט הקפאה שמר על טווח אידיאלי של ΔT בין -0.5°C ל-+1.8°C, בעוד שיתדות מכניות יצרו גרדיינטים של 12-15°C (איור 1). מערכות ריק נראו עם השפעה תרמית זניחה אך דרשו 20 דקות זמן הכנה.

איור 1: התפלגות תרמית במהלך תהליך מכונאי

4 דיון

מערכות הריק שיגרו ביצועים גבוהים בפחתת הבקרה על עיוות אך הדגימו מגבלות:

1. חורים על פני השטח (>Ra 1.6μm) הפחיתו את כוח החזיקה ב-25%-40%

2. גאומטריות שאינן מישוריות דרשו חותמים מותאמים אישית (עלות כלים של $800-$2,500)
   척ית קריוגנית סילקה את המתח המכני אך עלותה היה 18$ לשעה של נוזל חנקן (LN2). המנדרלים סיפקו גישה אופטימלית לתכונות פנימיות אך הדגימו סטייה מיקומית של 0.03 מ"מ במהלך פעולות ממושכות.

5 סיכום

לألوומיניום עם דפנות דקות:

• אחזת עבודה במנוחה מספקת דיוק עילאי למרכיבים מישוריים בעלי נפח גבוה

• מערכות קריוגניות מתאימות להנדסה מורכבת עם דרישות קפדניות של טולרנס איקס-לייזר

• צינורות מותאמים עיבוד בפינות עמוקות כאשר יציבות טרמית היא משנית
  מחקר עתידי אמור לבחון מערכות היברידיות עם פיזואלקטריקה מנעוות למודולציית כוח אפקמן אדפטיבית