Techniques de traitement avancées pour les pièces à parois minces en alliage d'aluminium de haute précision de forme complexe

Les composants structurels à parois minces en alliage d'aluminium, connus pour leur légèreté, leur résistance à la compression et à la corrosion, sont largement utilisés dans les pièces de rechange aérospatiales pour réduire le poids global des avions et améliorer les performances de vol.Cependant, en raison de leurs grandes dimensions et de leurs exigences élevées en matière de qualité de surface, les méthodes d'usinage conventionnelles induisent souvent des contraintes résiduelles, entraînant des changements dimensionnels et des difficultés à répondre aux spécifications du produit.Cet article se concentre sur une pièce à paroi mince en alliage d'aluminium de haute précision de forme complexe utilisée dans les applications aérospatiales.En optimisant le processus d'usinage et en organisant stratégiquement les opérations de traitement thermique, de travail à froid et d'usinage par électroérosion (EDM), un itinéraire de processus contrôlable avec une qualité et une efficacité d'usinage améliorées est établi.

Défis de traitement

Le matériau de la pièce à paroi mince est un alliage dur à haute résistance 2D14 avec un volume global relativement important et des parois minces, exigeant une précision dimensionnelle et des tolérances géométriques élevées.L'usinage implique le fraisage de cavités et de profils, où les contraintes induites par le serrage lors de l'usinage entraînent des écarts dimensionnels.Ces écarts empêchent de répondre aux exigences de haute précision des composants aérospatiaux.

Disposition du processus

1. Itinéraire global du processus

Sur la base des caractéristiques de la pièce et des défis de traitement, une séquence rationnelle d'opérations est conçue, intégrant le travail à froid, l'électroérosion et le traitement thermique.L'agencement global du processus est illustré à la figure 1, avec la structure externe de la pièce représentée à la figure 2.

2. Traitement thermique

La mise en œuvre d’un traitement thermique de stabilisation est cruciale.La première stabilisation consiste à placer la pièce dégrossie dans un four de vieillissement artificiel, à la chauffer à 250-290°C, à la maintenir pendant 2 à 4 heures, puis à la refroidir à l'air.La deuxième stabilisation consiste à placer la pièce semi-finie dans le four de vieillissement, à la chauffer à 250-290°C, à la maintenir pendant 1 à 2 heures et à la soumettre à un cycle thermique.L'alliage d'aluminium subit un cycle thermique en plaçant le composant dans un récipient à basse température entre -70 et -50 °C pendant 1 à 2 heures.Pour des effets améliorés, un traitement cryogénique dans l’azote liquide peut être appliqué, la vitesse de refroidissement affectant de manière insignifiante les résultats du cycle thermique.

3. Travail à froid

Pour éviter toute déformation lors du fraisage CNC, le processus est divisé en étapes d'ébauche, de semi-finition et de finition.Pendant l'ébauche, une vitesse d'outil de 6 000 à 7 000 tr/min élimine efficacement la matière et forme le contour global de la pièce, laissant une marge de 3 à 5 mm pour la semi-finition.La semi-finition à une vitesse d'outil de 2 000 à 2 500 tr/min garantit la rugosité et la brillance de la surface, laissant une marge de 0,5 à 1 mm pour la finition.La finition avec une vitesse d'outil réduite de 1 500 à 1 800 tr/min élimine les tolérances et garantit la qualité de la surface.

4. Usinage par électroérosion (EDM)

Une fois l'usinage de la cavité et du profil terminé, la pièce reste serrée aux deux extrémités.Pour éviter la déformation induite par la contrainte lors du retrait du serrage, l'EDM est utilisé.Cet usinage par décharge sans contact élimine les déformations mécaniques et les erreurs.L'utilisation d'une polarité positive (pièce à usiner comme anode, fil d'électrode comme cathode) et la sélection d'un courant de 3 à 5 A, d'une largeur d'impulsion de 30 à 50 μs et d'un cycle de service de 1:7 à 1:5 garantissent une EDM efficace.

Conclusion

Cet article optimise le traitement de pièces à parois minces de haute précision de forme complexe en alliage d'aluminium, en abordant leurs caractéristiques d'usinage difficiles.En rationalisant la séquence des opérations de travail à froid, de traitement thermique et d'électroérosion et en sélectionnant les outils et méthodes appropriés pour l'ébauche, la semi-finition et la finition, la qualité et l'efficacité de la production de pièces sont efficacement assurées, rompant avec la dépendance à l'égard des machines haut de gamme. outils.La validation pratique démontre la disposition rationnelle de l'itinéraire du processus, la disposition scientifique et compacte des opérations, l'évitement des changements dimensionnels lors de l'usinage mécanique, la réduction des délais d'exécution et l'amélioration de l'efficacité de la production.