鋁及鋁合金以其重量輕、強(qiáng)度高、延展性好、易于加工而廣泛被航天、航空、汽車、建筑、電子、電力、計算機(jī)等工業(yè)廣為采用。但美中不足的是它表面質(zhì)軟,不耐磨損,不耐高溫,因而限制了它的應(yīng)用范圍。
鋁及鋁合金的特性 鋁的化學(xué)性質(zhì)活潑,在干燥的空氣中鋁的表面立即形成厚約5μm的致密氧化膜,且不會進(jìn)一步氧化,并能耐水。但鋁的粉末與空氣混合則極易燒燒。熔融的鋁與水猛烈反應(yīng),高溫下能將許多金屬氧化物還原為相應(yīng)的金屬。鋁是兩性的,既易溶于強(qiáng)堿,也能溶于稀酸。鋁在大氣中具有良好的耐蝕性。但純鋁的強(qiáng)度低、不耐磨、不耐高溫,只有通過合金化才能得到可作結(jié)構(gòu)材料使用的各種鋁合金。
鋁合金的特點(diǎn)是密度小、強(qiáng)度高,加入Mn、Mg形成Al-Mn、Al-Mg合金,具有很好的耐蝕性,良好的塑性和較高的強(qiáng)度,稱為防銹鋁合金,用于制造油箱、容器管道等。如加入Li形成Al-Li合金,可制作飛機(jī)零件和承受載重的高級運(yùn)動 器材。在鋁中加入3%~5%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的金屬鋰,就可制造出強(qiáng)度比純鋁高20%~25%、密度為25t/m3的鋁鋰合金,這種合金用在大型客機(jī)上,重量可減少很多。
鋁合金的電火花加工 鋁合金廣泛應(yīng)用于現(xiàn)化工業(yè)、丙工農(nóng)業(yè)及科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域,特別是航天、航空、航海、汽車、建筑、電子、電力工程、儀器儀表、計算機(jī)及各種民用產(chǎn)品等。其加工方法也是多種多樣的,例如有壓鑄造成形、澆鑄造成形、沖壓成形、爆炸成形、冷擠壓成形、機(jī)械加工成形、線電極切割成形及電火花成形等,在電火花成形加工領(lǐng)域,具有加工速度快、成形容易、電極損耗小等特點(diǎn),而且大部分是因為采用機(jī)械加工難以成形,才選擇電火花成形加工的。例如加工大型鋁合金工件或模具,雖然采用數(shù)控加工中心(銑、鏜加工)可以直接加工成形加工的。但有些加強(qiáng)筋、窄槽、窄縫、清棱清角的端面、異形面、錐面等的加工均需采用電火花成形加工完成。此外,還有很多儀器儀表、計算機(jī)配件、裝飾件及大型塑料模具的加工(如形狀各異的發(fā)泡模具),均需采用電火花成形加工。
加工實(shí)例
工件名稱 鋁合金儀表盤(方格孔板)的電火花成形加工。
工件的技術(shù)要求
工件材料 鋁合金儀表盤(方格孔板)的電火花成形加工。
形狀尺寸 要求每個方孔清棱清角,R≤0.2mm;每孔尺寸只允許正公差;方格間距允許負(fù)公差;加工表面粗糙度值Ra≤2μm。
工件預(yù)加工 需精銑、精磨上下兩端面,保證平行度,四邊對直角。以工件側(cè)面為基準(zhǔn)面,便于加工校正、確定形孔位置尺寸。
3)電極制造
a.電極材料 純銅。
b.電極制造 采用電火花線切割直接切割成形。10mm×10mm方形電極,采用單電極一次加工成形,其尺寸均勻縮小0.2mm(雙邊);20mm×25mm長方形電極與20mm×55mm長方形電極,采用二次電極加工成形,即分粗加工和精加工電極,粗加工電極尺寸均勻縮小0.6mm(雙邊),精加工電極尺寸均勻縮小0.2mm(雙邊)。
加工要點(diǎn)
為了滿足工件加工的技術(shù)尺寸妹,建議采用數(shù)控電火花成形加工機(jī)床,便于保證型孔的位置尺寸。一定要使工件的基準(zhǔn)面與工作臺X、Y軸平行,避免工件的位移。
因為型孔要求清棱清角R≤0.2mm,所以不能采用平動加工,特別是三個長方形孔需采用多電極更換法。一定要注意重復(fù)位置精度尺寸,有條件的希望采用3R快速換裝系統(tǒng),以確保加工質(zhì)量。
5)使用設(shè)備 NH系列(北京凝華公司)數(shù)控電火花成形加工機(jī)床,微機(jī)控制50A晶體管脈沖電,具有程序存儲系統(tǒng),自動轉(zhuǎn)換加工規(guī)準(zhǔn),自動適應(yīng)抬刀、自動適應(yīng)脈沖間隔和防積炭、防燒傷功能等。
上述加工規(guī)準(zhǔn)均采用負(fù)極性加工。機(jī)床如沒有自適應(yīng)抬刀,一定要在加工深度3mm處加定時抬刀。加工電流不能太大,否則容易造成拉弧燒傷。
6)加工效果
a.因采用數(shù)控電火花成形加工機(jī)床,其位置尺寸、加工型孔尺寸均符合要求。
b.電極損耗<0.5%,加工表面粗糙度Ra<2μm,棱邊棱角R<0.2mm。
c.因采用單電極盲孔進(jìn)行加工,故加工時間稍長,每塊鋁合金板全部型孔加工完約需20h。