密室加工および表面処理技術における薄壁変形を軽減するための包括的なガイド
薄壁の囲み (通常は<1.5mm厚さ) は,軽量性があるため,航空宇宙,電子機器,自動車産業における重要な部品です.低構造硬さにより,加工中に変形しやすいため,機能性と耐久性を確保するために特殊な表面処理が必要です.このガイドは,業界慣行と研究洞察の裏付けで,これらの課題に対処するための先進技術を統合しています.
1薄壁変形:原因と課題を理解する
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薄壁の囲み (直径/長度比 ≥10) は,主に圧縮力,切断ストレス,残留ストレスによる変形リスクに直面する.主な課題は以下の通りである.
弾性変形半径圧縮力は一時的な歪みを引き起こし,寸法不正確性につながる.
熱効果:切断熱は局所的な膨張とストレスの蓄積を誘発します
振動としゃべり低硬度は,加工中に振動を悪化させ,表面の不完全性 (例えば,チャッターマーク) を引き起こします.
2機械の変形を最小限に抑える戦略
2.1 設備の設計を高度に
- 軸式クランプシステム: 軸式圧力の力を取り除くために,軸式圧力のメカニズム (例えば,端面の圧力のナッツと二重圧プレート) で放射式クランプを交換する.例:軸螺母を持つモールス型角型マンドルで,円筒状の薄壁管の変形は60%減少しました (1).5mm 壁厚さ)
- 合容性のあるサポート: 低溶融点合金または磁気リオロジカルエラストメア (MRE) 固定装置を使用して圧力を均等に分配します.調整可能な支柱を持つモジュール式固定装置は,幾何学的変化に適応する.
2.2 機械加工プロセスの最適化
- ツールパスの戦略:
バランスのとれた切断:両方向切断経路 (例えば,マスター CAM) を採用してストレスを対称に分配する.
切断深さを≤0.5mmに制限し,力を最小限に抑えるため高速な仕上げパス (≥6m/min) を使用する.
- ツール選択:
鋭い,高レイクアングル: ≥15°のレイクアングルを持つツールは切断抵抗を低下させる.
シングル ポイント 切断: 磨き に は,単刃 の 道具 が 振動 を 最小限に 抑え ます.
2.3 ストレス緩和と安定化
- 熱ストレス緩和:残留ストレスを軽減するために500~550°Cで2時間アルミ合金を焼却する.
- 振動ストレスの緩和:モダルの高周波老化 (0~3000 Hz) は,熱歪みなく内部ストレスを動的にキャンセルし,半加工後の段階に最適です.
3薄壁の囲みのための表面処理技術
表面 処理 は 腐食 耐性,美学 特性,耐久性 を 向上 さ せる.主要 の 2 つの 方法 は,以下 の よう です.
3.1 アノイド化 (電気化学酸化)
プロセス:
予備処理: 目標の荒さまで磨き/磨き,溶剤で清掃する.
アノイド化:硫酸電解液 (II型) やクロム/リン酸 (I型) に浸し,電流を施して,多孔 Al2O3 層を形成する.
密封:水温密封 (90~100°C) は腐食耐性のために毛穴を閉じる.
利点:
硬さHV500まで 耐磨性も最高
染料の染色性 (例えば,UV安定性のための電解染料による)
応用:電子箱,航空宇宙部品
3.2 噴霧塗装 (静電粉末/塗料)
プロセス:
表面準備: 粘着のためにフォスファートまたはクロマート.
コーティングの適用:
- 静電噴霧: 粉末 (エポキシ/ポリエステル) や塗料を均等に堆積する.
- 多層コーティング:例:移動型ハウジング用の"5-コート-5-ベーキング":ベースコーティング →ミッドコーティング →PUトップコーティング,それぞれ60°C~90°Cで焼く.
固化:熱調理 (150°C~180°C,15°C~30分) 交差結合ポリマー
利点:
腐食防止のための厚い障壁 (各層60~80μm)
多様な質感 (マット/光り) と色彩
応用:工業機器のシェル,消費電子機器
| アスペクト | アノード化 | スプレーコーティング |
| 厚さ | 525 μm (II型) 2 | 60~80 μm (各層) 6 |
| 粘着性 | 基板への統合 (優秀) | 前処理による (非常に良い) |
| 環境 に 対する 抵抗 | 高紫外線,耐腐蝕性 | 優良な水分阻害性6 |
| エステティック 柔軟性 | メタリックトーンに限定 | 制限のない色/効果 |
| 費用 | $$ (中等) | $$$ (複数層では高い) |
4製造のための設計 (DFM) ガイドライン
壁の均一厚さ:可能な限り壁を≥1.5mm保持し,ストレスの集中を防ぐために>0.3mmの移行を避ける.
強化機能:硬直感を高めるため 硬化肋骨やフレンズを追加します
鋭い 角 を 避ける骨折リスクやストレスの焦点を減らすために,半径 ≥0.5mmを使用します.
シンメトリック幾何学:機械加工中に不均等なストレスを最小限に抑えるため,質量分布を均衡させる.
5産業の応用と事例研究
航空宇宙:ロケット尾部は,熱負荷の下の次元安定のために,タイプIIIハードアノジスでストレス解消アルミニウム合金を使用する.
電子機器:電話箱は 傷傷耐性や美容性のために 5層のスプレーシステムを使用しています
オプティクス:薄殻ガラスの部品は,磁気MREポーリング (0.32Tフィールド) によって磨き,除去均一性10.9%を達成する.
