Особенности и подводные камни обработки деталей из алюминиевых сплавов 

Когда говорят про детали из алюминиевого сплава, многие сразу представляют что-то лёгкое и простое в работе. На деле же, особенно на ЧПУ, здесь полно нюансов, которые в теории не всегда очевидны. Сам через это прошёл — думал, раз материал мягче стали, значит, и режимы резания можно жать смелее. Ан нет, получил вместо красивой стружки налипание на резец и испорченную поверхность. Это только первый слой проблем.

Выбор сплава — это уже половина дела

Не все алюминиевые сплавы одинаковы. Для ответственных деталей, допустим, в узлах с вибрацией, часто идёт Д16Т. Прочный, но и твёрдый, обрабатывается уже совсем иначе, чем мягкий АД31. Если путать их при программировании, можно быстро затупить инструмент или не выдержать допуски.

Был у меня случай с корпусной деталью из АМг6. Заказчик прислал модель, всё стандартно. Но в техзадании состав сплава указан не был. Фрезеровали по параметрам для усреднённого ?крылатого металла?. Всё шло хорошо, пока не начали нарезать резьбу M6. Резьба получалась рыхлой, метчик ломался. Оказалось, в этой партии материала процент магния был выше, сплав — вязче. Пришлось пересчитывать скорость, подачу и охлаждение. Теперь всегда уточняем не только марку, но и желательно сертификат на конкретную партию.

Именно поэтому на нашем производстве, в ООО ?Вэйфан Баожуйфэн Прецизионные Технологии?, приёмка материала — отдельный этап. Без понимания, что именно мы фрезеруем или точим, к станку даже не подходим. Информация о наших подходах к работе есть на https://www.www.brfprecisiontech.ru — мы как раз позиционируем себя как комплексное предприятие от проектирования до сервиса, и такой контроль — его часть.

Геометрия, тонкие стенки и ?гуляние?

Ещё один частый заказ — корпуса или теплоотводы со сложным рельефом и тонкими перегородками. Вот здесь алюминий показывает характер. Кажется, зажал заготовку мощно, инструмент острый, но после снятия паза глубиной 20 мм и шириной стенки 1.5 мм эта самая стенка отходит от базовой плоскости. Термоупругие деформации, ничего не поделаешь.

Приходится хитрить с последовательностью операций. Иногда оставляем технологические перемычки, которые срезаем в самом конце. Или используем вакуумные присоски для фиксации таких ?нежных? мест, чтобы не деформировать деталь механическим зажимом. Стандартные тиски часто не подходят.

Охлаждение тоже критично. Если подавать СОЖ неправильно, деталь из-за высокой теплопроводности алюминия может ?увести? от перепада температур. Особенно это видно на прецизионных плоскостях. Мы после черновой обработки часто даём детали ?отдохнуть?, остыть, и только потом идём на чистовой проход. Иначе размер не стабилен.

Инструмент и стружкообразование

С алюминием, особенно литьём, история отдельная. Иногда попадаются сплавы с высоким содержанием кремния. Они абразивные, быстро убивают даже твердосплавный инструмент. Для таких случаев держим алмазные фрезы — дорого, но для серии оправдано. Для обычных сплавов важен не только материал инструмента, но и геометрия канавок для отвода стружки.

Идеальная стружка для алюминия — это мелкая сыпучка или короткая завитая спираль. Если она начинает наматываться на фрезу или деталь — жди беды. Меняем либо подачу, либо смазочно-охлаждающую жидкость (СОЖ). Кстати, про СОЖ. Спиртовые или масляные эмульсии? Для чистовых операций, где важна зеркальная поверхность, часто переходим на спиртосодержащие. Они лучше испаряются и не оставляют разводов, но требуют другого подхода к отводу паров.

Ошибка, которую многие допускают в начале — пытаться одним инструментом сделать и черновую, и чистовую обработку. Для алюминия это плохо. Черновая фреза ?устаёт?, её режущая кромка микроскопически подтупляется, и на финише ты уже не получишь нужной чистоты. У нас на участке ЧПУ для этих этапов инструмент строго разделён.

Контроль качества и постобработка

Сделали деталь, сняли со станка. Казалось бы, готово. Но для многих деталей из алюминиевого сплава обработка только начинается. У нас часто спрашивают про анодирование. Важный момент — после механической обработки деталь нужно тщательно обезжирить и промыть. Остатки СОЖ в глубоких пазах или резьбовых отверстиях испортят всё покрытие. Был прецедент — отдали партию на анодирование, а оно легло пятнами. Виноваты оказались мы — не до конца прочистили сложные внутренние каналы.

Ещё один вид контроля — проверка на остаточные напряжения. Иногда деталь после всех операций выглядит идеально, но стоит её высверлить в новом месте — её ?ведёт?. Сейчас для критичных изделий внедряем контактные методы контроля с помощью тензодатчиков, но чаще полагаемся на техпроцесс, который минимизирует эти напряжения: правильные режимы резания и многоступенчатая обработка.

Часто финальный этап — это ручная доводка заусенцев. Автоматические галтовки не всегда справляются с острыми кромками после фрезеровки, особенно в труднодоступных местах. Здесь уже нужен человеческий глаз и рука.

Взаимодействие с заказчиком и проектирование

Это, пожалуй, самый неочевидный для многих момент. Часто к нам приходят уже готовые 3D-модели, которые спроектированы без учёта реалий мехобработки. Радиус в остром внутреннем угле 0.5 мм — теоретически возможен, но какой инструмент туда засунуть? Придётся делать электроэрозию, что в разы дороже и дольше.

Мы в ООО ?Вэйфан Баожуйфэн? стараемся включаться на этапе проектирования. Наша роль как производителя — подсказать, как изменить геометрию без потери функциональности, чтобы деталь можно было изготовить оптимально. Например, добавить фаску или немного сместить отверстие для удобства подхода инструмента. Это экономит время и деньги клиента. Об этом на нашем сайте https://www.www.brfprecisiontech.ru и говорится — объединение проектирования и производства под одной крышей.

Итог такой: алюминий — материал капризный, несмотря на свою кажущуюся простоту. Каждая новая деталь, особенно сложная, — это квест. Нет универсального решения. Нужно смотреть на сплав, на форму, на требования к точности и финишу. И главное — не бояться менять подход, если что-то пошло не так. Опыт, в основном, и состоит из таких вот ?не так?, которые потом превращаются в отработанные и прописанные в ТП приёмы. Вот и вся магия.