1. หลักการพื้นฐานของผลของความชรา
โปรไฟล์อะลูมิเนียมเสริมแรงที่ผ่านการอบชุบด้วยความร้อน เช่น 6061, 6063, 6005 และ 6013 (ส่วนใหญ่เป็นซีรีส์ Al-Mg-Si) ทำให้เกิดสารละลายของแข็งอิ่มตัวยวดยิ่งหลังการอัดขึ้นรูป การให้ความร้อนแก่สารละลาย และการชุบแข็ง เนื่องจากธาตุผสม Mg และ Si ติดอยู่อย่างรวดเร็วในเมทริกซ์อะลูมิเนียม โครงสร้างจุลภาคนี้ไม่เสถียรทางอุณหพลศาสตร์ ภายใต้อุณหภูมิห้องหรือสภาวะความร้อนที่ควบคุม อะตอมของตัวถูกละลายจะกระจายและรวมตัวกันตามธรรมชาติ โดยก่อตัวเป็นโซน GP ตามลำดับ เฟส '' เฟส ' ที่แพร่กระจายได้ และสุดท้ายคือเฟส Mg₂Si ที่สมดุล นาโนที่กระจายตัวสม่ำเสมอจะตกตะกอนการเคลื่อนตัวของพินและขอบเขตของเกรนเพื่อทำให้วัสดุแข็งตัวและปรับปรุงความแข็งแรง กระบวนการวิวัฒนาการของการตกตะกอนนี้เรียกรวมกันว่าเอฟเฟกต์การเสื่อมสภาพ ซึ่งเป็นคุณสมบัติของวัสดุหลักที่ต้องได้รับการควบคุมอย่างเข้มงวดในการตัดเฉือน CNC ของโปรไฟล์อะลูมิเนียม
การแก่ชราจะแบ่งออกเป็นการแก่ตามธรรมชาติ (การแก่ที่อุณหภูมิห้อง)และการสูงวัยเทียม (การสูงวัยที่อุณหภูมิสูง). นอกจากนี้ยังประกอบด้วย 3 ระยะ ได้แก่ วัยน้อยเกินไป วัยสูงสุด และวัยชรามากเกินไป สถานะการเสื่อมสภาพที่แตกต่างกันจะกำหนดประสิทธิภาพการตัด CNC ความเสถียรของมิติของชิ้นส่วน คุณสมบัติทางกล และคุณภาพการตัดเฉือนพื้นผิวโดยตรง
คำจำกัดความอุณหภูมิ T ทั่วไปของอุตสาหกรรม: T4=การบำบัดความร้อนด้วยสารละลาย + การแก่ชราตามธรรมชาติ; T5=การระบายความร้อนด้วยอากาศอัดขึ้นรูป + การชราภาพเทียม; T6=การชุบน้ำหลังการบำบัดด้วยสารละลาย + การแก่ชราสูงสุด; T651 / T6511: ด้วยการยืดล่วงหน้าเพื่อบรรเทาความเครียด เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการตัดเฉือน CNC ที่มีความแม่นยำสูง
2. การจำแนกประเภทของผลกระทบจากการเสื่อมสภาพและผลกระทบต่อเครื่องจักรซีเอ็นซี
2.1 ผลกระทบจากการแก่ชราตามธรรมชาติ (การแก่ชราที่อุณหภูมิห้อง)
หลังจากการดับแล้ว โปรไฟล์จะก่อตัวเป็นโซน GP ที่อุณหภูมิแวดล้อมตามธรรมชาติ ความแข็งและความแข็งแรงของผลผลิตจะเพิ่มขึ้นอย่างช้าๆ ตามเวลาการเก็บรักษา ในขณะที่ความเหนียวจะค่อยๆ ลดลง สำหรับโลหะผสมซีรีส์ 6XXX โดยทั่วไปจะถึงจุดสูงสุดของการชราภาพตามธรรมชาติภายในหลายวันไปจนถึงมากกว่าสิบวัน ตามมาด้วยอัตราการเติบโตที่ช้า
จุดปวดสำหรับการตัดเฉือน CNC:
สภาพวัสดุที่เข้ามาไม่เสถียร: โปรไฟล์จากแบตช์เดียวกันซึ่งมีเวลาจัดเก็บต่างกันแสดงความผันผวนของความแข็งอย่างมาก ความต้านทานการตัดไม่สอดคล้องกัน และการสึกหรอของเครื่องมือ ส่งผลให้การผลิตจำนวนมากมีความสม่ำเสมอของขนาดต่ำ
ผลการจัดเก็บ (การชะลอวัย): หากการบ่มเทียมเกิดขึ้นหลังจากช่วงระยะเวลาของการแก่ตามธรรมชาติ ความแข็งแรงสูงสุดขั้นสุดท้ายจะลดลง ส่งผลให้มีความแข็งแกร่งอย่างไม่มีเงื่อนไขสำหรับการสั่งซื้อจำนวนมากของแผงระบายความร้อนและตัวควบคุมที่อยู่อาศัยสำหรับการค้าต่างประเทศ
การเสื่อมสภาพตามธรรมชาติหลังการตัดเฉือนหยาบ: วัสดุจำนวนมากจะถูกเอาออกในระหว่างการกัดหยาบ ซึ่งทำลายสมดุลความเค้นเดิม การเสียรูปช้าๆ จะดำเนินต่อไปภายในวันต่อมา ทำให้เกิดความเรียบและความขนานกันเกินพิกัด ซึ่งเห็นได้ชัดเจนในเปลือกที่มีผนังบาง รางนำทางยาว และตะแกรงระบายอากาศ
สถานการณ์การใช้งาน:เหมาะสำหรับชิ้นส่วนที่ต้องการการดัด การขยายรู และการขึ้นรูปพลาสติกในภายหลัง โดยทั่วไปจะไม่นำมาใช้กับส่วนประกอบ CNC สำเร็จรูปที่มีความแม่นยำสูง
2.2 ผลการแก่ชราประดิษฐ์ (การแก่ชราแบบควบคุมอุณหภูมิ กระบวนการกระแสหลัก T5 / T6)
โปรไฟล์จะถูกเก็บไว้ที่อุณหภูมิคงที่ 150–185 องศาในเตาเผาแบบเก่าเพื่อเร่งการก่อตัวของตะกอนและบรรลุคุณสมบัติทางกลเป้าหมายภายในระยะเวลาอันสั้น นี่เป็นวิธีการบ่มโปรไฟล์อะลูมิเนียม CNC ที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย
อายุน้อย: เวลาถือครองไม่เพียงพอ; ตะกอนมีปริมาณน้อยและมีปริมาณน้อย ความแข็งแรงและความแข็งค่อนข้างต่ำและมีความเหนียวดี การตัดมีน้ำหนักเบา แต่ความแข็งแกร่งของชิ้นส่วนไม่เพียงพอ ทำให้เกิดการสะท้านในการตัด การยึดจับผิดรูป และการดีดกลับหลังการตัดเฉือน
การแก่ชราสูงสุด: หน้าต่างกระบวนการที่เหมาะสมที่สุดด้วยปริมาณที่ใหญ่ที่สุดและขนาดสม่ำเสมอของตะกอน '' ความแข็งแรงและความแข็งถึงค่าสูงสุด มักใช้สำหรับชิ้นส่วนโครงสร้าง ตัวระบายความร้อน และตัวเรือนอะลูมิเนียม การตัดเฉือนมีความเสถียรโดยมีความแข็งแกร่งของวัสดุเพียงพอ ในขณะที่ความเหนียวลดลงและลักษณะการแตกหักของเศษเปลี่ยนไป ต้องใช้เครื่องมือตัดเกรดอะลูมิเนียมพิเศษและพารามิเตอร์การตัดที่ตรงกัน
มีอายุมากเกินไป: เวลาจับยึดที่มากเกินไปหรืออุณหภูมิสูงทำให้เกิดการตกตะกอนที่หยาบและทำให้เป็นทรงกลม ความแข็งแรงและความแข็งลดลง ในขณะที่ความทนทานต่อการกัดกร่อนและความเค้นเพิ่มขึ้น ความต้านทานการตัดลดลงและความเค้นในการตัดเฉือนน้อยลงและมีความคงตัวของขนาดที่ดีขึ้น ซึ่งนำไปใช้กับส่วนประกอบที่มีความแม่นยำซึ่งต้องการความมั่นคงในระยะยาว ข้อเสียเปรียบคือความแข็งแรงไม่สามารถตอบสนองความต้องการของชิ้นส่วนโครงสร้างรับน้ำหนักได้
2.3 Stress Aging (การชะลอความเครียด, กระบวนการหลักสำหรับชิ้นส่วน CNC ที่มีความแม่นยำ)
มันง่ายที่จะสับสนฝนตกทำให้อายุยืนยาวขึ้นและบรรเทาความเครียดตามวัย. การอัดขึ้นรูป การชุบแข็ง และการตัดเฉือนหยาบจะล็อคความเค้นตกค้างภายในโปรไฟล์ การผ่อนคลายความเครียดและการปลดปล่อยความเครียดเกิดขึ้นพร้อมกันในช่วงสูงวัยหรือที่เรียกว่าผลการบรรเทาความเครียดของวัย.
การเสื่อมสภาพของโปรไฟล์จากโรงงาน: ขจัดความเค้นตกค้างจากการอัดขึ้นรูปและการชุบแข็ง
การเสื่อมสภาพขั้นกลางหลังจากการกัดหยาบ (การกลึงหยาบ → การเร่งอายุ → การกลึงขั้นสุดท้าย): ค่าเผื่อขนาดใหญ่จะถูกลบออกในการกัดหยาบด้วย CNC และฟิลด์ความเค้นดั้งเดิมจะหยุดชะงัก การเสื่อมสภาพที่อุณหภูมิต่ำหรือการจัดเก็บที่อุณหภูมิห้องจะปล่อยความเครียดล่วงหน้า ดังนั้น ขนาดจะไม่เบี่ยงเบนไปหลังจากการตัดเฉือนเสร็จสิ้น นี่คือเส้นทางกระบวนการมาตรฐานสำหรับชิ้นส่วนอะลูมิเนียม CNC ที่มีความแม่นยำสูง เช่น ตัวเรือนตัวควบคุมทางอุตสาหกรรม โปรไฟล์ไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ และฉากยึดที่มีความแม่นยำ
ความแตกต่างที่สำคัญ: หน้าที่หลักของการแก่ชราคือการเสริมสร้างการตกตะกอน การผ่อนคลายความเครียดเป็นผลที่ตามมา โปรไฟล์ที่ยืดไว้ล่วงหน้า T651 ใช้การยืดก่อนการเสื่อมสภาพเพื่อชดเชยความเครียดจากการดับ และลดแนวโน้มของการเสียรูปตามอายุได้อย่างมาก
2.4 การพลิกกลับและการเสื่อมสภาพใหม่ (RRA, โปรไฟล์อลูมิเนียมความแข็งแรงสูงเกรดสูง)
ส่วนใหญ่ใช้กับอะลูมิเนียมอัลลอยด์ความแข็งแรงสูงซีรีส์ 7 กระบวนการนี้รวมถึงการบ่มสูงสุด การพลิกกลับที่อุณหภูมิสูงในระยะเวลาอันสั้น และการแก่ชราที่อุณหภูมิต่ำขั้นที่สอง ทำให้เกิดความสมดุลระหว่างความแข็งแรงสูงและความต้านทานการกัดกร่อนจากความเค้น มันถูกใช้ในชิ้นส่วนโครงสร้าง CNC ระดับไฮเอนด์ ในขณะที่ไม่ค่อยนำมาใช้กับโปรไฟล์อะลูมิเนียมซีรีส์ 6 ธรรมดา เนื่องจากมีต้นทุนสูงและกรอบเวลากระบวนการที่แคบ
3. ผลกระทบทางอุตสาหกรรมที่สำคัญห้าประการที่เกิดจากผลกระทบที่ชราภาพ (ด้านการตัดเฉือน CNC)
3.1 ผลการเชื่อมต่อระหว่างคุณสมบัติทางกลและความสามารถในการแปรรูป
สถานะการเสื่อมสภาพจะเปลี่ยนอัตราส่วนผลผลิตต่อแรงดึงและการยืดตัวของโลหะผสมอะลูมิเนียมโดยตรง อะลูมิเนียมที่มีอายุต่ำกว่าเกณฑ์จะมีความอ่อนและมีแนวโน้มที่จะเกิดการสะสมของคมตัดและการยึดเกาะของเครื่องมือ วัสดุที่มีอายุสูงสุดช่วยให้การตัดมีความเสถียรและการหักเศษที่ดี วัสดุที่มีอายุมากเกินไปจะมีความเหนียวที่ดีกว่าและมีพื้นผิวที่เหนือกว่าหลังจากเสร็จสิ้น หากใช้โปรแกรม CNC เดียวกันสำหรับโปรไฟล์ที่มีอายุการใช้งานต่างกัน เครื่องหมายเครื่องมือ ครีบ การเคลื่อนตัวของขนาด และอายุการใช้งานของเครื่องมือที่ไม่สอดคล้องกันจะเกิดขึ้น สำหรับการสั่งซื้อโปรไฟล์อะลูมิเนียม OEM สำหรับลูกค้าในต่างประเทศ แบบร่างจะระบุอุณหภูมิ T5 / T6 ไว้อย่างชัดเจน ซึ่งจะล็อคขอบเขตของประสิทธิภาพการตัดและคุณสมบัติทางกลที่กำหนดโดยอายุ
3.2 ผลการเปลี่ยนรูปตามอายุ (สาเหตุหลักของเศษซาก)
การเสียรูปตามอายุแบ่งออกเป็น 2 ประเภท: 1 การเสียรูปในระหว่างการอบชุบด้วยความร้อน: หน้าตัดไม่สมมาตรหรือความแตกต่างของความหนาของผนังขนาดใหญ่ นำไปสู่การคลายความเครียดที่ไม่สม่ำเสมอในระหว่างการทำความร้อน ส่งผลให้เกิดการโค้งงอและการบิดตัว และพื้นผิวอ้างอิงที่ไม่ถูกต้องบนฟิกซ์เจอร์ CNC 2 การเสียรูปจากการคืบคลานหลังจากการตัดเฉือน: ชิ้นส่วนต่างๆ มีคุณสมบัติตามขนาดบนเครื่องจักร แต่จะเสียรูปอย่างช้าๆ ภายในไม่กี่ชั่วโมงหรือหลายสัปดาห์หลังจากออฟไลน์ เนื่องจากการเสื่อมสภาพอย่างต่อเนื่องและการปลดปล่อยความเครียดอย่างค่อยเป็นค่อยไป แท่งอะลูมิเนียมแบบยาว รางยาว และแถบตกแต่งบางๆ ถือเป็นผลิตภัณฑ์ที่มีความเสี่ยงสูง
โซลูชันการควบคุม: จัดลำดับความสำคัญโปรไฟล์ด้วยส่วนตัดขวางแบบสมมาตร ใช้อายุปานกลางหลังจากการตัดเฉือนหยาบโดยมีค่าเผื่อการตกแต่ง ใช้ระยะกินลึกน้อยในการเก็บผิวละเอียด และหลีกเลี่ยงการกัดข้างเดียวที่หนักหน่วง
3.3 ผลกระทบจากการเสื่อมสภาพต่อการนำไฟฟ้าและพื้นผิวอโนไดซ์
การตกตะกอนของ Mg₂Si จะเปลี่ยนค่าการนำไฟฟ้าของเมทริกซ์ ค่าการนำไฟฟ้าจะเพิ่มขึ้นตามความก้าวหน้าของอายุ สำหรับโปรไฟล์แผงระบายความร้อน วัสดุที่มีอายุเต็มที่จะให้ค่าการนำความร้อนที่สูงขึ้นและประสิทธิภาพการกระจายความร้อนที่ดีขึ้น ในขณะเดียวกัน สถานะการเสื่อมสภาพจะส่งผลต่อผลลัพธ์ของการชุบอโนไดซ์: โปรไฟล์ที่มีอายุต่ำกว่ามีแนวโน้มที่จะแสดงความแตกต่างของสีและการเคลือบผิวที่ไม่สม่ำเสมอ โปรไฟล์ที่มีอายุสูงสุดจะผลิตฟิล์มออกไซด์ที่สม่ำเสมอและเสถียร ซึ่งเป็นตัวเลือกมาตรฐานสำหรับตัวเรือนอะลูมิเนียมและส่วนประกอบตกแต่ง
3.4 ความไวต่ออายุและผลกระทบต่อความแตกต่างของโลหะผสม
6063 มีกรอบอายุที่กว้าง และเหมาะสำหรับการบ่มด้วยการระบายความร้อนด้วยอากาศ T5 สำหรับประตู หน้าต่าง และแถบตกแต่ง. 6061 มีความไวในการดับที่สูงกว่า และควรใช้ T6 ดับด้วยน้ำสำหรับชิ้นส่วนโครงสร้าง CNC. 7075 และโลหะผสมอลูมิเนียมที่มีความแข็งแรงสูงอื่นๆ มีความไวต่อการเสื่อมสภาพสูง การจัดเก็บโดยธรรมชาติจะเปลี่ยนผลการเสื่อมสภาพตามมาอย่างมีนัยสำคัญ ดังนั้นวัสดุที่เข้ามาจึงไม่สามารถจัดเก็บแบบสุ่มก่อนการอบชุบได้
3.5 ผลการชะลอวัย (จุดความเสี่ยงของกระบวนการ)
การชะลอการแก่หลังจากการดับ: หากช่วงเวลาระหว่างการดับและการแก่ของเตาหลอมนานเกินไป โซน GP จำนวนมากจะเกิดขึ้นในระหว่างการชราตามธรรมชาติที่อุณหภูมิห้อง และระงับการตกตะกอนของเฟส '' ในการแก่ชราเทียมที่ตามมา ดังนั้นความแข็งแรงขั้นสุดท้ายจึงไม่เป็นไปตามข้อกำหนดในการวาด นี่คือความล้มเหลวด้านคุณภาพที่ซ่อนอยู่ที่พบบ่อยที่สุดในโรงบำบัดความร้อนและโรงปฏิบัติงาน CNC การสุ่มตัวอย่างค่าความต้านทานแรงดึงและความแข็งอย่างไม่มีเงื่อนไขในคำสั่งส่งออกส่วนใหญ่มีสาเหตุมาจากเหตุผลนี้
4. โซลูชันการควบคุมอายุสำหรับอุตสาหกรรมเครื่องจักรกลซีเอ็นซี (กระบวนการเชิงปฏิบัติ)
การควบคุมวัสดุที่เข้ามา: เก็บวัสดุตามอุณหภูมิ T และบันทึกวันที่ดับและระยะเวลาการเก็บรักษา เลือกโปรไฟล์ลดความเครียด T651 โดยเฉพาะสำหรับชิ้นส่วนที่มีความแม่นยำสูง
ฝังการชราภาพไว้ในโฟลว์กระบวนการ: ขั้นตอนมาตรฐานสำหรับชิ้นส่วนที่มีความแม่นยำสูง: การอัดขึ้นรูปและการบำบัดความร้อนด้วยสารละลาย → การเสื่อมสภาพจากโรงงาน → การกลึงหยาบ → การเสื่อมสภาพที่อุณหภูมิต่ำเพื่อบรรเทาความเครียด / การจัดเก็บที่อุณหภูมิห้องเป็นเวลา 24–72 ชั่วโมง → การกลึงกึ่งสำเร็จ → การกลึงขั้นสุดท้าย
กระบวนการตัดเฉือนที่ตรงกัน: ใช้หัวกัดคาร์ไบด์คมหรืออัตราป้อนสูงความเร็วสูงสำหรับอะลูมิเนียมบนโปรไฟล์ที่มีอายุสูงสุด ลดอุณหภูมิในการตัดสำหรับโปรไฟล์ที่มีอายุต่ำกว่าปกติเพื่อลดการสะสมของคมตัด
ล็อคพารามิเตอร์ความชรา: แก้ไขอุณหภูมิการเสื่อมสภาพและระยะเวลาการยึดเกาะตามเกรดโลหะผสมและความหนาของหน้าตัด ขยายเวลาการยึดเกาะสำหรับโปรไฟล์ที่มีผนังหนาเพื่อหลีกเลี่ยงการเสื่อมสภาพที่ไม่สอดคล้องกันตั้งแต่พื้นผิวจนถึงแกนกลาง
การตรวจสอบผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป: การตรวจสอบขนาดไม่สามารถดำเนินการได้เฉพาะกับเครื่องจักรสำหรับชิ้นส่วนที่มีความแม่นยำเท่านั้น ทดสอบอีกครั้งหลังจากการจัดเก็บหมดอายุเพื่อตรวจสอบความเสถียรของมิติในระยะยาว
5. สรุป
ผลกระทบจากการเสื่อมสภาพของโปรไฟล์อะลูมิเนียมกลึง CNC นั้นมากกว่าการชุบแข็งแบบธรรมดามาก เป็นการเปลี่ยนแปลงที่ครอบคลุมควบคู่ไปกับการตกตะกอนด้วยกล้องจุลทรรศน์ การคลายความเครียด สมบัติทางกล คุณลักษณะการตัด ความคงตัวของมิติ สมรรถนะทางความร้อนและทางไฟฟ้า สำหรับโปรเซสเซอร์ CNC โปรไฟล์อะลูมิเนียม ผู้ผลิตการอัดขึ้นรูปแบบกำหนดเอง และบริษัท OEM การค้าต่างประเทศ การเสื่อมสภาพจะทำหน้าที่เป็นโหนดหลักที่เชื่อมต่อกับการอัดขึ้นรูป การอบชุบด้วยความร้อน การกัด CNC และการรักษาพื้นผิว ความล้มเหลวหลายประการ เช่น ความแม่นยำต่ำ ความแข็งแรงไม่เพียงพอ ความแตกต่างของสีอโนไดซ์ และการเสียรูปหลังการผลิต ล้วนมีสาเหตุมาจากการควบคุมการเสื่อมสภาพที่ไม่เหมาะสม การใช้ประโยชน์อย่างสมเหตุสมผลของผลกระทบจากอายุและกระบวนการ CNC ที่เข้ากันทำให้สามารถจัดส่งตัวระบายความร้อน ตัวเรือนอุตสาหกรรม ขายึดโครงสร้าง และโปรไฟล์ตกแต่งได้อย่างมีเสถียรภาพ
