Tecniche di lavorazione avanzate per parti a parete sottile in lega di alluminio ad alta precisione di forma complessa

I componenti strutturali a parete sottile in lega di alluminio, noti per la loro leggerezza, resistenza alla compressione e alla corrosione, sono ampiamente utilizzati nei pezzi di ricambio aerospaziali per ridurre il peso complessivo dell'aereo e migliorare le prestazioni di volo.Tuttavia, a causa delle grandi dimensioni e degli elevati requisiti di qualità superficiale, i metodi di lavorazione convenzionali spesso inducono stress residui, con conseguenti modifiche dimensionali e difficoltà nel soddisfare le specifiche del prodotto.Questo articolo si concentra su una parte a parete sottile in lega di alluminio ad alta precisione dalla forma complessa utilizzata nelle applicazioni aerospaziali.Ottimizzando il processo di lavorazione e organizzando strategicamente le operazioni di trattamento termico, lavorazione a freddo ed elettroerosione (EDM), viene stabilito un percorso di processo controllabile con qualità di lavorazione ed efficienza migliorate.

Sfide di elaborazione

Il materiale della parte a parete sottile è una lega dura ad alta resistenza 2D14 con un volume complessivo relativamente ampio e pareti sottili, che richiede elevata precisione dimensionale e tolleranze geometriche.La lavorazione prevede la fresatura di cavità e profili, dove le sollecitazioni indotte dal bloccaggio durante la lavorazione portano a deviazioni dimensionali.Queste deviazioni impediscono di soddisfare i requisiti di alta precisione dei componenti aerospaziali.

Disposizione del processo

1. Percorso complessivo del processo

In base alle caratteristiche del pezzo e alle sfide di lavorazione, viene ideata una sequenza razionale di operazioni, che incorpora lavorazione a freddo, elettroerosione e trattamento termico.La disposizione complessiva del processo è illustrata nella Figura 1, con la struttura esterna della parte illustrata nella Figura 2.

2. Trattamento termico

L’implementazione del trattamento termico di stabilizzazione è cruciale.La prima stabilizzazione prevede il posizionamento del pezzo sgrossato in un forno di invecchiamento artificiale, il riscaldamento a 250–290°C, il mantenimento per 2–4 ore e quindi il raffreddamento ad aria.La seconda stabilizzazione prevede il posizionamento del pezzo semilavorato nel forno di invecchiamento, il riscaldamento a 250–290°C, il mantenimento per 1–2 ore e il sottoporlo a cicli termici.La lega di alluminio viene sottoposta a un ciclo termico posizionando il componente in un contenitore a bassa temperatura tra -70 e -50°C per 1–2 ore.Per ottenere effetti migliori, è possibile applicare il trattamento criogenico in azoto liquido, con la velocità di raffreddamento che influisce in modo insignificante sui risultati del ciclo termico.

3. Lavorazione a freddo

Per evitare deformazioni durante la fresatura CNC, il processo è suddiviso in fasi di sgrossatura, semifinitura e finitura.Durante la sgrossatura, una velocità dell'utensile di 6.000–7.000 giri al minuto rimuove in modo efficiente il materiale e forma il contorno complessivo del pezzo, lasciando un margine di 3–5 mm per la semifinitura.La semifinitura a una velocità utensile di 2.000–2.500 giri/min garantisce ruvidità e brillantezza della superficie, lasciando un margine di 0,5–1 mm per la finitura.La finitura con velocità utensile ridotta di 1500–1800 giri/min elimina i sovrametalli e garantisce la qualità della superficie.

4. Macchina per elettroerosione (EDM)

Dopo aver completato la lavorazione della cavità e del profilo, il pezzo mantiene il bloccaggio di processo su entrambe le estremità.Per evitare la deformazione indotta dallo stress durante la rimozione del bloccaggio, viene utilizzata l'elettroerosione.Questa lavorazione con scarica senza contatto elimina deformazioni ed errori meccanici.L'utilizzo della polarità positiva (pezzo come anodo, filo dell'elettrodo come catodo) e la selezione di corrente di 3–5 A, larghezza di impulso di 30–50 μs e ciclo di lavoro da 1:7 a 1:5 garantiscono un'EDM efficiente.

Conclusione

Questo articolo ottimizza la lavorazione di parti a parete sottile di alta precisione e forma complessa realizzate in lega di alluminio, affrontando le loro impegnative caratteristiche di lavorazione.Razionalizzando la sequenza delle operazioni di lavorazione a freddo, trattamento termico ed elettroerosione e selezionando strumenti e metodi appropriati per la sgrossatura, la semifinitura e la finitura, la qualità e l'efficienza della produzione delle parti sono effettivamente garantite, evitando la dipendenza da macchine di fascia alta. utensili.La validazione pratica dimostra la disposizione razionale del percorso del processo, la disposizione scientifica e compatta delle operazioni, l'assenza di modifiche dimensionali durante la lavorazione meccanica, i tempi di consegna ridotti e una maggiore efficienza produttiva.