Técnicas avanzadas de procesamiento para piezas de paredes delgadas de aleación de aluminio de alta precisión y formas complejas

Los componentes estructurales de paredes delgadas de aleación de aluminio, conocidos por su peso ligero, resistencia a la compresión y resistencia a la corrosión, se utilizan ampliamente en piezas de repuesto aeroespaciales para reducir el peso total de las aeronaves y mejorar el rendimiento del vuelo.Sin embargo, debido a su gran tamaño y altos requisitos de calidad superficial, los métodos de mecanizado convencionales a menudo inducen tensiones residuales, lo que resulta en cambios dimensionales y dificultades para cumplir con las especificaciones del producto.Este artículo se centra en una pieza de pared delgada de aleación de aluminio de alta precisión y forma compleja utilizada en aplicaciones aeroespaciales.Al optimizar el proceso de mecanizado y organizar estratégicamente las operaciones de tratamiento térmico, trabajo en frío y mecanizado por descarga eléctrica (EDM), se establece una ruta de proceso controlable con mayor calidad y eficiencia del mecanizado.

Desafíos de procesamiento

El material de la pieza de paredes delgadas es una aleación dura de alta resistencia 2D14 con un volumen total relativamente grande y paredes delgadas, lo que exige alta precisión dimensional y tolerancias geométricas.El mecanizado implica fresar cavidades y perfiles, donde las tensiones inducidas por la sujeción durante el mecanizado provocan desviaciones dimensionales.Estas desviaciones impiden cumplir los requisitos de alta precisión de los componentes aeroespaciales.

Disposición del proceso

1. Ruta general del proceso

En función de las características de la pieza y los desafíos de procesamiento, se diseña una secuencia racional de operaciones, incorporando trabajo en frío, electroerosión y tratamiento térmico.La disposición general del proceso se ilustra en la Figura 1, y la estructura externa de la pieza se muestra en la Figura 2.

2. Tratamiento térmico

La implementación del tratamiento térmico de estabilización es crucial.La primera estabilización implica colocar la pieza desbastada en un horno de envejecimiento artificial, calentarla a 250-290 °C, mantenerla durante 2 a 4 horas y luego enfriarla con aire.La segunda estabilización implica colocar la pieza semiacabada en el horno de envejecimiento, calentarla a 250-290 °C, mantenerla durante 1 a 2 horas y someterla a ciclos térmicos.La aleación de aluminio sufre ciclos térmicos colocando el componente en un recipiente de baja temperatura entre -70 y -50 °C durante 1 a 2 horas.Para mejorar los efectos, se puede aplicar un tratamiento criogénico en nitrógeno líquido, y la velocidad de enfriamiento afecta de manera insignificante los resultados del ciclo térmico.

3. Trabajo en frío

Para evitar deformaciones durante el fresado CNC, el proceso se divide en etapas de desbaste, semiacabado y acabado.Durante el desbaste, una velocidad de herramienta de 6000 a 7000 rpm elimina eficientemente el material y forma el contorno general de la pieza, dejando un margen de 3 a 5 mm para el semiacabado.El semiacabado a una velocidad de herramienta de 2000 a 2500 rpm garantiza la rugosidad y el brillo de la superficie, dejando un margen de 0,5 a 1 mm para el acabado.El acabado con una velocidad de herramienta reducida de 1500 a 1800 rpm elimina las tolerancias y garantiza la calidad de la superficie.

4. Mecanizado por descarga eléctrica (EDM)

Después de completar el mecanizado de cavidades y perfiles, la pieza de trabajo conserva la sujeción del proceso en ambos extremos.Para evitar la deformación inducida por tensión durante la retirada de la sujeción, se emplea electroerosión.Este mecanizado por descarga sin contacto elimina deformaciones y errores mecánicos.Utilizar polaridad positiva (pieza de trabajo como ánodo, cable de electrodo como cátodo) y seleccionar una corriente de 3 a 5 A, un ancho de pulso de 30 a 50 μs y un ciclo de trabajo de 1:7 a 1:5 garantiza una electroerosión eficiente.

Conclusión

Este artículo optimiza el procesamiento de piezas de paredes delgadas de alta precisión y formas complejas hechas de aleación de aluminio, abordando sus desafiantes características de mecanizado.Al racionalizar la secuencia de operaciones de trabajo en frío, tratamiento térmico y electroerosión y seleccionar herramientas y métodos apropiados para desbaste, semiacabado y acabado, se garantiza de manera efectiva la calidad y eficiencia de la producción de piezas, rompiendo con la dependencia de máquinas de alta gama. herramientas.La validación práctica demuestra el diseño racional de la ruta del proceso, la disposición científica y compacta de las operaciones, la evitación de cambios dimensionales durante el mecanizado mecánico, la reducción del tiempo de respuesta y la mejora de la eficiencia de producción.