Gia công CNC sản phẩm hợp kim nhôm

Lựa chọn loại hợp kim nhôm cần xem xét: 1) Yêu cầu độ bền: Bộ phận ứng suất cao chọn dòng 7 (7075) hoặc dòng 2 (2024); 2) Khả năng chống ăn mòn: Môi trường ẩm ướt chọn dòng 5 (5052, 5083); 3) Khả năng gia công: Hình dạng phức tạp chọn dòng 6 (6061, 6063); 4) Nhu cầu hàn: Ưu tiên chọn dòng 5 hoặc dòng 6; 5) Xử lý bề mặt: Cần anod hóa chọn dòng 6; 6) Yếu tố chi phí: Mục đích sử dụng thông thường có thể chọn nhôm tinh khiết dòng 1. Ví dụ, hàng không vũ trụ thường dùng 7075, linh kiện ô tô đa phần dùng 6061, môi trường biển phù hợp 5083, chi tiết trang trí có thể chọn 6063.

Các vấn đề thường gặp khi gia công hợp kim nhôm và giải pháp: 1) Dính dao/tích tụ phoi: Sử dụng dụng cụ cắt sắc bén, tăng tốc độ cắt, tăng cường làm mát; 2) Độ nhám bề mặt kém: Tối ưu hóa thông số cắt, sử dụng tốc độ cao lượng tiến thấp, đảm bảo dụng cụ cắt sắc bén; 3) Biến dạng: Sử dụng phương pháp gia công thô và tinh riêng biệt, sắp xếp trình tự cắt hợp lý, sử dụng đồ gá chuyên dụng; 4) Ba via: Tối ưu hóa góc dụng cụ cắt (tăng góc trước), giảm lượng tiến, tăng công đoạn loại bỏ ba via; 5) Độ chính xác kích thước không ổn định: Kiểm soát nhiệt độ gia công, sử dụng phòng điều hòa, chọn trạng thái vật liệu ổn định (như trạng thái T6).

Ảnh hưởng của xử lý nhiệt hợp kim nhôm đến gia công: 1) Thay đổi tính chất cơ học: Độ cứng trạng thái T6 tăng đáng kể (độ cứng 6061-T6 khoảng 95HB), tăng độ khó cắt gọt; 2) Hiệu suất gia công: Hiệu suất gia công trạng thái ủ (trạng thái O) cao hơn 30-50% so với trạng thái già hóa; 3) Trình tự gia công: Thường sử dụng quy trình "gia công thô - xử lý nhiệt - gia công tinh", tránh biến dạng xử lý nhiệt ảnh hưởng đến độ chính xác cuối cùng; 4) Độ ổn định kích thước: Vật liệu sau xử lý nhiệt giải phóng ứng suất đầy đủ hơn, độ ổn định kích thước tốt hơn; 5) Xử lý bề mặt: Trạng thái xử lý nhiệt ảnh hưởng đến hiệu quả anod hóa, cần chọn trạng thái phù hợp theo yêu cầu xử lý bề mặt. Đối với chi tiết độ chính xác cao, khuyến nghị xử lý ổn định hóa sau xử lý nhiệt, giảm biến dạng sau này.

Xử lý bề mặt thông dụng cho hợp kim nhôm và đặc điểm: 1) Anod hóa: Tạo thành màng oxy xốp, có thể nhuộm màu, nâng cao khả năng chống ăn mòn và chống mài mòn, độ dày màng 5-25μm; 2) Anod hóa cứng: Độ dày màng 25-150μm, độ cứng cao (≥300HV), hiệu suất chống mài mòn tuyệt vời, phù hợp cho bộ phận chuyển động; 3) Mạ điện: Mạ crom nâng cao độ cứng và chống mài mòn, mạ niken cải thiện khả năng chống ăn mòn, mạ vàng/bạc dùng cho dẫn điện trang trí; 4) Chuyển đổi hóa học: Xử lý cromat nâng cao khả năng chống ăn mòn và độ bám dính lớp phủ, xử lý không crom thân thiện môi trường hơn; 5) Sơn phun/Phun nhựa: Tính thẩm mỹ tốt, màu sắc đa dạng, hiệu suất bảo vệ tốt; 6) Đánh bóng điện phân: Nâng cao độ nhẵn bề mặt và khả năng chống ăn mòn, phù hợp thiết bị y tế thực phẩm. Lựa chọn cần xác định dựa trên môi trường sử dụng và yêu cầu hiệu suất.

Độ chính xác gia công hợp kim nhôm: Gia công thông thường có thể đạt cấp IT7-IT8 (±0.015-0.03mm), gia công chính xác có thể đạt cấp IT5-IT6 (±0.002-0.008mm), gia công siêu chính xác có thể đạt ±0.001mm. Biện pháp đảm bảo độ chính xác: 1) Thiết bị: Sử dụng máy CNC độ chính xác cao (độ chính xác định vị ≤0.003mm); 2) Dụng cụ cắt: Dụng cụ cắt hợp kim cứng hạt siêu mịn hoặc kim cương; 3) Đồ gá: Đồ gá công cụ độ chính xác cao, giảm sai số gá đặt; 4) Môi trường: Phòng điều hòa (dao động nhiệt độ ≤±1℃); 5) Đo lường: Máy đo tọa độ 3 chiều (độ chính xác ≤0.001mm); 6) Quy trình: Sử dụng phương pháp thô tinh tách biệt, già hóa nhiều lần, xử lý ổn định hóa; 7) Con người: Nhân viên lập trình và vận hành giàu kinh nghiệm. Thông qua kiểm soát toàn quy trình, có thể đảm bảo ổn định yêu cầu độ chính xác cao.

So sánh chi phí gia công hợp kim nhôm với kim loại khác: 1) Chi phí vật liệu: Giá hợp kim nhôm khoảng gấp 2-3 lần thép thường, thấp hơn hợp kim đồng và hợp kim titan; 2) Hiệu suất gia công: Tốc độ gia công hợp kim nhôm gấp 3-5 lần thép, gấp 8-10 lần hợp kim titan, thời gian gia công ngắn; 3) Hao mòn dụng cụ: Tuổi thọ dụng cụ chuyên dụng hợp kim nhôm dài, chi phí khoảng 1/2 so với gia công thép; 4) Chi phí năng lượng: Năng lượng gia công chỉ bằng 1/3 thép; 5) Chi phí xử lý sau: Xử lý bề mặt hợp kim nhôm (như anod hóa) chi phí thấp hơn xử lý mạ điện của thép; 6) Chi phí tổng hợp: Mặc dù chi phí vật liệu cao hơn, nhưng hiệu suất gia công cao, tiêu hao năng lượng thấp, chi phí tổng hợp thường thấp hơn thép không gỉ 10-20%, thấp hơn hợp kim titan trên 50%, có lợi thế chi phí rõ rệt.