CNC اکستروژن آلومینیوم: راهنمای فرآیند، هزینه و ماشینکاری

اکستروژن آلومینیوم CNC یک مسیر تولید ترکیبی است: یک شمش آلومینیومی ابتدا از طریق یک قالب فولادی رانده می‌شود تا یک پروفیل تقریباً توری شکل بگیرد و سپس ماشین‌کاری CNC ویژگی‌های دقیقی را اضافه می‌کند - سوراخ‌های بریده‌شده و سوراخ‌شده، جیب‌های آسیاب شده، شکاف‌ها و حکاکی‌ها. مرحله اکستروژن هندسه کم هزینه ای را در طول قطعه ارائه می دهد، در حالی که منابع گام CNC دارای دقت تا 0.05 ± میلی متر هستند که یک قالب به تنهایی نمی تواند تولید کند.

برای قطعات با سطح مقطع ثابت در حجم‌های تقریباً 100 تا 10000 واحد، این ترکیب معمولاً هزینه قطعه را 40 تا 70 درصد در مقایسه با آسیاب کردن کل قطعه از بیلت جامد کاهش می‌دهد. زیرا 85 تا 95 درصد از مواد به جای اینکه به صورت تراشه‌ها ماشین‌کاری شوند، در پروفیل نهایی قرار می‌گیرند. این راهنما گردش کار تولید، عملیات CNC مورد استفاده در پروفیل های اکسترود شده، انتخاب آلیاژ و تلورانس و قوانین طراحی که ماشینکاری ثانویه را ارزان نگه می دارد را پوشش می دهد.

از بیلت تا قسمت تمام شده: گردش کار تولید

یک قطعه اکستروژن با ماشینکاری CNC ابتدا از طریق پرس اکستروژن و سپس در مرکز ماشینکاری حرکت می کند. توالی مهم است، زیرا عملیات حرارتی و صاف کردن باید قبل از ماشینکاری دقیق اتفاق بیفتد، و تکمیل معمولاً بعد از:

1. ساخت قالب - قالب فولادی ابزار H13 ماشینکاری و عملیات حرارتی می شود که معمولاً هزینه دارد 800-3000 دلار و بیش از 100 تن تولید دوام می آورد.
2. اکستروژن - شمش گرم می شود 420-480 درجه سانتیگراد و توسط یک قوچ هیدرولیک که 1500 تا 15000 تن اعمال می کند، از داخل قالب عبور می کند و پروفیل هایی به طول 6 تا 7 متر تولید می کند.
3. پیری - پروفیل‌ها به صورت پخته می‌شوند: T5 در دمای تقریباً 180 درجه سانتی‌گراد به مدت 4 تا 6 ساعت، یا T6 با محلول نزدیک به 530 درجه سانتی‌گراد و پس از پیری.
4. برش CNC - اره های دو سر یا روترهای CNC پروفیل ها را به طول برش می دهند ± 0.1 میلی متر ، بسیار محکم تر از ± 0.5 میلی متر یک اره دستی.
5. ماشینکاری ثانویه CNC - مراکز ماشینکاری 3 یا 4 محوره با استفاده از وسایل اختصاصی که پروفیل را بدون ایجاد انحراف در دیواره های نازک، مته، شیر، آسیاب و کانتر سینک می کنند.
6. سوراخ کردن و آماده سازی سطح - لبه ها شکسته و سطوح تمیز می شوند تا پوشش ها به طور یکنواخت بچسبند.
7. تکمیل - آنودایز (5-25 میکرومتر) یا پوشش پودری (60-120 میکرومتر) پس از ماشین کاری اعمال می شود تا رزوه ها و وجه های جفت شونده خالی، رسانا و از نظر ابعاد دقیق باقی بمانند.
8. بازرسی - موقعیت‌های حفره بحرانی و سنج‌های رزوه با CMM یا اندازه‌گیری نوری در برابر نقشه تأیید می‌شوند.

عملیات CNC معمولاً روی پروفیل های اکسترود شده انجام می شود

اکستروژن سطح مقطع پروفیل را مشخص می کند. ماشینکاری CNC هر چیزی را که آن را به یک بخش قابل استفاده تبدیل می کند تعریف می کند. رایج ترین عملیات ثانویه عبارتند از:

• برش به طول - اره‌ها یا مسیریاب‌های CNC طول 0.1± میلی‌متر را نگه می‌دارند و انتهای مربعی تمیز و آماده برای مونتاژ تولید می‌کنند.
• حفاری و ضربه زدن - از رشته های M3 تا M12 برای مونتاژ؛ عمق رزوه حداقل 1.5× قطر پیچ حداقل قابل اعتماد در 6061-T6 است.
• فرز جیبی و شیار - جیب های کم عمق برای PCB ها، نمایشگرها یا مهره های T، معمولاً 1 تا 3 میلی متر عمق با شعاع گوشه ای مطابق با آسیاب انتهایی (R1-R3 میلی متر).
• متقابل و ضد غرق - فرورفتگی هایی که به پیچ های سر سوکت یا سر صاف اجازه می دهند همسطح سطح پروفیل قرار گیرند.
• پایان ماشینکاری - برش های رو به رو، بریدگی یا زاویه ای برای اتصالات قاب جوش داده شده یا پیچ.
• حکاکی و علامت گذاری - شماره قطعات، آرم‌ها یا علامت‌های مقیاس به عمق 0.1 تا 0.3 میلی‌متر بریده شده و اغلب با رنگ پر می‌شوند.

از آنجایی که هندسه پروفیل قبلا شکل گرفته است، هر یک از این عملیات تنها چند سانتی متر مکعب از مواد را حذف می کند. یک چرخه ماشینکاری ثانویه معمولی برای قطعه ای با 12 سوراخ و 8 سوراخ کوبیده شده 2 تا 4 دقیقه طول می کشد. ، به معنای تقریباً 1.50 تا 4.00 دلار هزینه ماشینکاری با نرخ استاندارد 40 تا 80 دلار در هر ساعت ماشین است.

CNC اکستروژن در مقابل ماشینکاری کامل CNC از بیلت

سوال اصلی منبع اصلی این است که آیا کل قسمت را از یک بلوک جامد ماشینکاری کنیم یا ابتدا شکل را اکسترود کنیم. پاسخ تقریباً به طور کامل به حجم و قوام مقطع بستگی دارد:

یک مثال عینی: یک محفظه الکترونیکی با ابعاد 300 × 120 × 50 میلی متر در 6061-T6، با 20 ویژگی ماشین کاری شده، در 1000 واحد. ماشینکاری کامل CNC تقریباً 32 دلار برای هر قطعه یا در مجموع 32000 دلار هزینه دارد. مسیر اکستروژن به یک قالب 1200 دلاری به اضافه 8 دلار برای هر قطعه در پروفیل و ماشینکاری ثانویه نیاز دارد. در مجموع 9200 دلار، صرفه جویی در حدود 70٪ . با این حال، کمتر از 50 تا 100 واحد، هزینه قالب و حداقل مقدار سفارش (معمولاً 300 تا 500 کیلوگرم در هر پروفیل) ماشین‌کاری بیلت را به گزینه ارزان‌تر و سریع‌تری تبدیل می‌کند.

استراتژی انتخاب آلیاژ و تحمل

هر ماشین آلیاژ اکستروژن به یک اندازه خوب نیست. آلیاژهای نرم تر مانند 6063 تمایل دارند آسیاب های انتهایی را صمغ کنند و تراشه های بلند تولید کنند، در حالی که 6061-T6 تراشه ها را تمیز می کند و نخ های ضربه خورده را به خوبی نگه می دارد - به همین دلیل است که بر کار اکستروژن با ماشین CNC غالب است:

تلورانس ها باید بین هندسه اکسترود شده و ویژگی های ماشینکاری شده تقسیم شود، زیرا آنها توسط فرآیندهای مختلف در سطوح هزینه بسیار متفاوت تولید می شوند:

تلورانس‌های دقیق را فقط برای ویژگی‌های ماشین‌کاری شده اعمال کنید که در واقع با سایر اجزا هماهنگ هستند ; نگه داشتن کل بخش اکسترود شده روی 0.05 ± میلی متر، اکسترودر را مجبور به مرتب سازی پرهزینه یا قالب های دقیق بدون هیچ سود عملکردی می کند.

قوانین طراحی که ماشینکاری ثانویه را ارزان نگه می دارد

هر ویژگی CNC در یک اکستروژن زمان دستگاه را هزینه می کند و پروفیل های دیواره نازک نسبت به بلوک های جامد به طراحی بد بسیار حساس تر هستند. این قوانین به طور مداوم زمان چرخه و ضایعات را کاهش می دهند:

• همه ویژگی های ماشینکاری شده را از سه محور - بالا و دو طرف - در دسترس نگه دارید تا از تعمیر مجدد یا کار 5 محوره پرهزینه جلوگیری کنید.
• به جیب های آسیاب شده شعاع گوشه داخلی حداقل R1-R3 میلی متر بدهید تا با آسیاب های انتهایی استاندارد مطابقت داشته باشد. گوشه های داخلی تیز نیاز به EDM دارند یا ابزارهای کوچک به آرامی اجرا می شوند.
• حفظ دیوارهای حداقل 1.2 میلی متر در زیر ویژگی های ماشین کاری شده - دیوارهای نازک‌تر در حین آسیاب به هم می‌خورند و تحت نیروی گیره منحرف می‌شوند.
• برای جلوگیری از شکستگی، به خصوص در نزدیکی درزهای جوش قالب در پروفیل های توخالی، سوراخ هایی با حداقل 1.5× قطر سوراخ از لبه های پروفیل قرار دهید.
• ویژگی‌های CNC مرجع از مبدل‌های ماشین‌کاری شده (انتهای روبه‌رو یا پد آسیاب شده)، نه از سطوح اکسترود شده که دارای تغییرات ± 0.2 میلی‌متر هستند.
• از اندازه های بست استاندارد (M3، M4، M5، M6، M8) استفاده کنید تا مغازه بتواند شیرهای استاندارد را اجرا کند و بدون ابزار سفارشی، ابزارها را شکل دهد.
• تلورانس های اکستروژن استاندارد (EN 755-9 یا ASTM B221) را برای همه ابعاد غیر بحرانی روی نقشه مشخص کنید.

محرک های هزینه و برنامه های کاربردی معمولی

هنگامی که قالب وجود دارد، سه عامل بر قیمت هر قطعه یک اکستروژن با ماشینکاری CNC غالب است:

• زمان چرخه CNC - بزرگترین هزینه ثانویه؛ با قیمت 40 تا 80 دلار در ساعت ماشین، دوبرابر کردن تعداد سوراخ ها تقریباً هزینه ماشینکاری را دو برابر می کند، بنابراین تا حد امکان اتصال دهنده ها را یکپارچه کنید.
• استهلاک جان - یک قالب 1500 دلاری فقط اضافه می کند 0.30 دلار برای هر قطعه در 5000 واحد ، اما 15 دلار در هر قطعه در 100 واحد، به همین دلیل حجم بسیار مهم است.
• در حال اتمام - آنودایز کردن یا پوشش پودری 10 تا 25٪ به هزینه قطعات اضافه می کند و ممکن است نیاز به پوشاندن چهره های ماشینکاری شده و اضافه کردن نیروی کار داشته باشد.

قطعاتی که بیشترین سود را دارند طولانی، منشوری و تولید شده در دسته‌های تکرارشونده هستند: محفظه‌ها و شاسی‌های الکترونیکی، میله‌های هیت سینک LED، قاب‌بندی خودکار اسلات T، ریل‌های ماژول باتری EV، پروفایل‌های نصب خورشیدی، صفحات جانبی نوار نقاله و ریل‌های دستگاه پزشکی. در همه اینها، مقطع ثابت می ماند در حالی که سوراخ ها، شکاف ها و رزوه ها از قسمتی به قسمت دیگر تغییر می کنند - دقیقاً تقسیم کار بین قالب و ماشین.

دستور پخت پیش‌فرض عملی پروفیل 6061-T6 با تحمل‌های استاندارد EN 755-9، ماشینکاری CNC محدود به ویژگی‌های عملکردی، و آنودایز اعمال شده پس از ماشین‌کاری است. اگر قطعه شما دارای سطح مقطع ثابت و حجم سالانه بالاتر از چند صد واحد است، هم قیمت تمام شده CNC و هم قیمت اکستروژن پلاس CNC را درخواست کنید - این مقایسه تقریباً همیشه به نفع مسیر هیبریدی است، اغلب با یک حاشیه. .