Técnicas avançadas de processamento para peças de parede fina de liga de alumínio de alta precisão e formatos complexos

Componentes estruturais de liga de alumínio de paredes finas, conhecidos por sua leveza, resistência à compressão e resistência à corrosão, são amplamente utilizados em peças de reposição aeroespaciais para reduzir o peso geral da aeronave e melhorar o desempenho de voo.No entanto, devido ao seu grande tamanho e aos elevados requisitos de qualidade superficial, os métodos de usinagem convencionais muitas vezes induzem tensões residuais, resultando em alterações dimensionais e dificuldades no cumprimento das especificações do produto.Este artigo se concentra em uma peça de parede fina de liga de alumínio de alta precisão e formato complexo usada em aplicações aeroespaciais.Ao otimizar o processo de usinagem e organizar estrategicamente as operações de tratamento térmico, trabalho a frio e usinagem por descarga elétrica (EDM), é estabelecida uma rota de processo controlável com melhor qualidade e eficiência de usinagem.

Desafios de processamento

O material da peça de parede fina é uma liga dura 2D14 de alta resistência com volume geral relativamente grande e paredes finas, exigindo alta precisão dimensional e tolerâncias geométricas.A usinagem envolve o fresamento de cavidades e perfis, onde as tensões induzidas pela fixação durante a usinagem levam a desvios dimensionais.Esses desvios impedem o atendimento aos requisitos de alta precisão dos componentes aeroespaciais.

Arranjo de Processo

1. Rota geral do processo

Com base nas características da peça e nos desafios de processamento, uma sequência racional de operações é concebida, incorporando trabalho a frio, EDM e tratamento térmico.O arranjo geral do processo é ilustrado na Figura 1, com a estrutura externa da peça representada na Figura 2.

2. Tratamento térmico

A implementação do tratamento térmico de estabilização é crucial.A primeira estabilização envolve colocar a peça desbastada em um forno de envelhecimento artificial, aquecê-la a 250–290°C, mantê-la por 2–4 horas e depois resfriá-la ao ar.A segunda estabilização envolve colocar a peça semiacabada no forno de envelhecimento, aquecê-la a 250–290°C, mantê-la por 1–2 horas e submetê-la à ciclagem térmica.A liga de alumínio passa por ciclagem térmica colocando o componente em um recipiente de baixa temperatura de -70 a -50°C por 1–2 horas.Para efeitos aprimorados, o tratamento criogênico em nitrogênio líquido pode ser aplicado, com a taxa de resfriamento afetando insignificantemente os resultados do ciclo térmico.

3. Trabalho a frio

Para evitar deformações durante o fresamento CNC, o processo é dividido em etapas de desbaste, semiacabamento e acabamento.Durante o desbaste, uma velocidade da ferramenta de 6.000 a 7.000 rpm remove o material com eficiência e forma o contorno geral da peça, deixando uma margem de 3 a 5 mm para o semiacabamento.O semiacabamento a uma velocidade da ferramenta de 2.000 a 2.500 rpm garante rugosidade e brilho da superfície, deixando margem de 0,5 a 1 mm para acabamento.O acabamento com velocidade reduzida da ferramenta de 1.500 a 1.800 rpm elimina tolerâncias e garante a qualidade da superfície.

4. Usinagem por Descarga Elétrica (EDM)

Depois de concluir a usinagem de cavidades e perfis, a peça mantém a fixação do processo em ambas as extremidades.Para evitar a deformação induzida por tensão durante a remoção da fixação, é empregado o EDM.Esta usinagem de descarga sem contato elimina deformações mecânicas e erros.Utilizar polaridade positiva (peça de trabalho como ânodo, fio de eletrodo como cátodo) e selecionar corrente de 3–5 A, largura de pulso de 30–50 μs e ciclo de trabalho de 1:7 a 1:5 garantem EDM eficiente.

Conclusão

Este artigo otimiza o processamento de peças de parede fina de alta precisão e formato complexo feitas de liga de alumínio, abordando suas características de usinagem desafiadoras.Ao racionalizar a sequência de operações de trabalho a frio, tratamento térmico e EDM e selecionar ferramentas e métodos apropriados para desbaste, semiacabamento e acabamento, a qualidade e a eficiência da produção de peças são efetivamente garantidas, rompendo com a dependência de máquinas de última geração. ferramentas.A validação prática demonstra o layout racional da rota do processo, o arranjo científico e compacto das operações, a prevenção de alterações dimensionais durante a usinagem mecânica, o tempo de resposta reduzido e a maior eficiência da produção.