Ein umfassender Leitfaden zur Minderung von Dünnwanddeformationen bei Gehäusebearbeitung und Oberflächenbehandlung

Dünnwandgehäuse (typischerweise < 1,5 mm Dicke) sind aufgrund ihrer leichten Eigenschaften kritische Komponenten in der Luft- und Raumfahrt, Elektronik und Automobilindustrie.Ihre geringe Strukturstarke Struktur macht sie sehr anfällig für Verformungen während der Bearbeitung und erfordert spezielle Oberflächenbehandlungen, um Funktionalität und Langlebigkeit zu gewährleisten.Dieser Leitfaden integriert fortschrittliche Techniken zur Bewältigung dieser Herausforderungen, unterstützt durch Industriepraktiken und Forschungsergebnisse.

1Verständnis der Dünnwanddeformation: Ursachen und Herausforderungen

Schwerpunktprobleme sind u. a. folgende:

Elastische Verformung:Radialverschlusskräfte verursachen vorübergehende Verzerrungen, was zu Dimensionsunsicherheiten führt.

Thermische Wirkungen:Durch das Schneiden der Wärme entsteht eine lokalisierte Expansion und Stressansammlung.

Vibrationen und Geschwätz:Eine geringe Steifigkeit verschärft die Vibrationen während der Bearbeitung und führt zu Oberflächenunvollkommenheiten (z. B. Rassenspuren).

2. Strategien zur Minimierung der Verformung der Bearbeitung

2.1 Fortgeschrittene Einbaukonstruktion

• Aksialverschlusssysteme: Ersetzen Sie Radialverschlüsse durch akziale Druckmechanismen (z. B. Enddruckmuttern und Doppeldruckplatten), um Radialkräfte zu eliminieren.Ein Morse-Stäbelarm mit axialen Muttern reduziert die Verformung in elliptischen Dünnwandrohren um 60% (1.5 mm Wanddicke).
• Konformen Träger: Verwenden Sie mit niedrigem Schmelzpunkt bestehende Legierungen oder magnetische rheologische Elastomere (MRE), um den Druck gleichmäßig zu verteilen.Modularen Befestigungen mit verstellbaren Stützen an geometrische Veränderungen angepasst.

2.2 Optimierung des Bearbeitungsprozesses

• Strategie für den Werkzeugweg:

Balanciertes Schneiden: Verwendung von bidirektionalen Schneidwegen (z. B. in Master CAM), um Spannungen symmetrisch zu verteilen.

Reduzierte Schritt-Downs: Beschränken Sie die Schnitttiefe auf ≤ 0,5 mm und verwenden Sie schnelle Veredelungsschritte (≥ 6 m/min), um die Kräfte zu minimieren.

• Auswahl des Werkzeugs:

Scharfe, hohe Rake-Winkel: Werkzeuge mit einem Rake-Winkel von ≥ 15° verringern den Schneidwiderstand.

Einpunktschneiden: Bei der Fräsen minimieren einkantige Werkzeuge die Vibration.

2.3 Belastungslinderung und Stabilisierung

• Thermische Belastungsminderung: Anneal-Aluminiumlegierungen bei 500-550°C für 2 Stunden zur Verringerung der Restbelastungen.
• Vibrationsspannungsentlastung: Modal-Weitfrequenzalterung (0~3000 Hz) annulliert dynamisch interne Spannungen ohne thermische Verzerrung, ideal für die Phase nach der Halbfertigung.

3. Oberflächenbehandlungstechniken für dünnwandige Gehäuse

Die Oberflächenbehandlungen verbessern die Korrosionsbeständigkeit, Ästhetik und Haltbarkeit.

3.1 Anodisierung (elektrochemische Oxidation)

Prozess:

Vorbehandlung: Schleifen/pochen bis zur Zielrauheit, mit Lösungsmitteln reinigen.

Anodisierung: Tauchen Sie in Schwefelsäure-Elektrolyt (Typ II) oder Chrom-/Phosphorsäure (Typ I) ein, wenden Sie Strom auf, um eine poröse Al2O3-Schicht zu bilden.

Versiegelung: Die hydrothermische Versiegelung (90°C bis 100°C) schließt die Poren zur Korrosionsbeständigkeit.

Vorteile:

Härte bis HV500, ausgezeichnete Verschleißbeständigkeit.

Farbbarkeit (z. B. durch elektrolytische Farbstoffe zur UV-Stabilität).

Anwendungen: Elektronikgehäuse, Luftfahrtkomponenten.

3.2 Sprühbeschichtung (elektrostatisches Pulver/Lack)

Prozess:

Oberflächenvorbereitung: Phosphatung oder Chromation zur Adhäsion.

Anwendung der Beschichtung:

• Elektrostatisches Sprühen: Einheitliche Ablagerungen von Pulver (Epoxy/Polyester) oder Farbe.
• Mehrschichtbeschichtung: Beispiel: "5-Coat-5-Bake" für mobile Gehäuse: Grundbeschichtung → Mittelschicht → PU-Oberbeschichtung, jeweils bei 60°C gebacken.

Härtung: Thermisches Backen (150°C bis 180°C, 15°C bis 30 Minuten) von Polymeren mit Querverbindungen.

Vorteile:

Dichte Barrieren (60 ‰ 80 μm pro Schicht) zum Korrosionsschutz.

Vielseitige Texturen (matte/glänzende) und Farben.

Anwendungsbereiche: Industrieanlagen, Unterhaltungselektronik.

4. Richtlinien für die Konstruktion für die Herstellung (DFM)

Einheitliche Wanddicke:Beibehalten von Wänden ≥ 1,5 mm, soweit möglich; Vermeidung von Übergängen > 0,3 mm, um eine Spannungskonzentration zu vermeiden.

Verstärkungseigenschaften:Hinzufügen von Steifungsrippen oder Flanschen, um die Steifigkeit zu erhöhen, ohne Masse hinzuzufügen.

Vermeide scharfe Ecken:Verwenden Sie Radien von ≥ 0,5 mm, um das Frakturrisiko und die Stressstellen zu reduzieren.

Symmetrische Geometrie:Gleichgewichte Massenverteilung, um ungleichmäßige Belastungen während der Bearbeitung zu minimieren.

5Industrieanwendungen und Fallstudien

Luft- und RaumfahrtDie Raketenschwanzteile verwenden belastungsfreie Aluminiumlegierungen mit Typ-III-Hard-Anodisierung für eine dimensionale Stabilität unter thermischen Belastungen.

Elektronik:Bei Telefongehäusen werden 5-schichtige Sprühsysteme eingesetzt, um Kratzfestigkeit und Ästhetik zu gewährleisten.

Optik:Die Feinschalen-Glaskomponenten werden mittels magnetischer MRE-Polierung (0,32 T-Feld) poliert und erzielen eine Entfernungseinheitlichkeit von 10,9%.