複雑形状・高精度アルミニウム合金薄肉部品の高度な加工技術

軽量、圧縮強度、耐食性で知られるアルミニウム合金の薄肉構造部品は、航空機全体の重量を軽減し、飛行性能を向上させるために航空宇宙用のスペアパーツに広く使用されています。しかし、サイズが大きく表面品質の要求が高いため、従来の機械加工方法では残留応力が誘発されることが多く、その結果、寸法が変化し、製品仕様を満たすことが困難になります。この記事では、航空宇宙用途で使用される複雑な形状の高精度アルミニウム合金薄肉部品に焦点を当てます。加工プロセスを最適化し、熱処理、冷間加工、放電加工 (EDM) 操作を戦略的に配置することにより、加工品質と効率が向上した制御可能なプロセス ルートが確立されます。

処理の課題

薄肉部品の材質は 2D14 高強度硬質合金で、全体積が比較的大きく、肉厚が薄いため、高い寸法精度と幾何公差が要求されます。機械加工にはキャビティとプロファイルのフライス加工が含まれますが、加工中のクランプによる応力によって寸法の偏差が生じます。これらの偏差により、航空宇宙部品の高精度要件を満たすことができなくなります。

工程の手配

1.全体の工程ルート

部品の特徴と加工上の課題に基づいて、冷間加工、EDM、熱処理を組み込んだ合理的な一連の作業が考案されます。全体的なプロセス配置を図 1 に示し、部品の外部構造を図 2 に示します。

2. 熱処理

安定化熱処理の実施が重要です。最初の安定化では、荒加工されたワークピースを人工時効炉に入れ、250 ～ 290°C に加熱し、2 ～ 4 時間保持した後、空冷します。2 番目の安定化では、半完成ワークピースを時効炉に置き、250 ～ 290°C に加熱し、1 ～ 2 時間保持し、熱サイクルにさらします。アルミニウム合金は、コンポーネントを -70 ～ -50°C の低温容器に 1 ～ 2 時間置くことで熱サイクルを受けます。効果を高めるために、液体窒素中での極低温処理を適用することができ、冷却速度は熱サイクルの結果にほとんど影響を与えません。

3. 冷間加工

CNC フライス加工中の変形を避けるために、プロセスは荒加工、中仕上げ、仕上げの段階に分かれています。荒加工中は、6000 ～ 7000 rpm の工具速度で材料を効率的に除去し、部品全体の輪郭を形成し、中仕上げ用に 3 ～ 5 mm の余裕を残します。2000 ～ 2500 rpm の工具速度で中仕上げ加工を行うと、表面粗さと光沢が確保され、仕上げ代として 0.5 ～ 1 mm の余裕が残ります。工具速度を 1500 ～ 1800 rpm に落として仕上げ加工を行うと、遊びがなくなり、表面品質が確保されます。

4. 放電加工（EDM）

キャビティとプロファイルの加工が完了した後、ワークピースは両端でプロセスクランプを保持します。クランプを取り外す際の応力による変形を避けるために、EDM が使用されます。非接触放電加工により機械的な変形や誤差がなくなりました。正極性（ワークピースをアノード、電極ワイヤをカソード）を利用し、電流 3 ～ 5 A、パルス幅 30 ～ 50 μs、デューティ サイクル 1:7 ～ 1:5 を選択すると、効率的な EDM が保証されます。

結論

この記事では、アルミニウム合金製の複雑な形状の高精度薄肉部品の加工を最適化し、その困難な加工特性に対処します。冷間加工、熱処理、放電加工の一連の作業を合理化し、荒加工、中仕上げ、仕上げ加工に適切な工具と方法を選択することで、部品生産の品質と効率を効果的に確保し、ハイエンド機械への依存から脱却します。ツール。実際の検証では、プロセスルートの合理的なレイアウト、科学的でコンパクトな作業配置、機械加工中の寸法変化の回避、所要時間の短縮、生産効率の向上が実証されています。