Aluminiu per i materiali di machinazione CNC
L'aluminiu hè unu di i materiali i più machinati dispunibili oghje. In fatti, i prucessi di machinazione CNC di l'aluminiu sò secondi dopu à l'acciaiu in termini di frequenza d'esecuzione. Questu hè principalmente duvutu à a so eccellente machinabilità.
In a so forma più pura, l'elementu chimicu aluminiu hè dolce, duttile, non magneticu è d'aspettu biancu argentatu. Tuttavia, l'elementu ùn hè micca solu adupratu in a forma pura. L'aluminiu hè generalmente alliatu cù diversi elementi cum'è u manganese, u rame è u magnesiu per furmà centinaie di leghe d'aluminiu cù diverse proprietà significativamente migliorate.
Questu articulu esplora i prucessi, l'arnesi, i parametri è e sfide implicate in a machinazione CNC di l'aluminiu è di e so leghe. Discute ancu e proprietà di l'aluminiu, e leghe più populari aduprate in a machinazione CNC, è ancu l'applicazione di l'aluminiu in diverse industrie.
Table di cuntinutu
ToggleVantaghji di l'usu di l'aluminiu per e parti lavorate CNC
Ancu s'ellu ci sò numerose leghe d'aluminiu cù diversi gradi di proprietà, ci sò proprietà fundamentali applicabili à guasi tutte e leghe d'aluminiu.
Macinabilità
L'aluminiu hè facilmente furmatu, travagliatu è machinatu cù una varietà di prucessi. Pò esse tagliatu rapidamente è facilmente da e macchine utensili perchè hè dolce è si scheggia facilmente. Hè ancu menu caru è richiede menu putenza per machinà chè l'acciaiu. Queste caratteristiche sò di immensi benefici sia per u machinista sia per u cliente chì ordina a parte. Inoltre, a bona machinabilità di l'aluminiu significa chì si deforma menu durante a machinazione. Questu porta à una maggiore precisione postu chì permette à e macchine CNC di ottene tolleranze più elevate.
Rapportu forza à pesu
L'aluminiu hà circa un terzu di a densità di l'acciaiu. Questu u rende relativamente ligeru. Malgradu a so leggerezza, l'aluminiu hà una resistenza assai alta. Sta cumbinazione di resistenza è pesu ligeru hè descritta cum'è u rapportu resistenza-pesu di i materiali. L'altu rapportu resistenza-pesu di l'aluminiu u rende favurevule per i pezzi richiesti in parechje industrie cum'è l'industria automobilistica è aerospaziale.
A resistenza di corrosione
L'aluminiu hè resistente à i graffi è à a currusione in e cundizioni marine è atmosferiche cumuni. Pudete migliurà queste proprietà per via di l'anodizazione. Hè impurtante nutà chì a resistenza à a currusione varia in i diversi gradi d'aluminiu. I gradi più regularmente lavorati à CNC, però, anu a più resistenza.
Prestazione à a bassa temperatura
A maiò parte di i materiali tendenu à perde alcune di e so proprietà desiderabili à temperature sottu à zero. Per esempiu, sia l'acciai à u carbonu sia a gomma diventanu fragili à basse temperature. L'aluminiu, à u so tornu, mantene a so morbidezza, duttilità è resistenza à temperature assai basse.
Conduttività Elettrica
A cunduttività elettrica di l'aluminiu puru hè di circa 37.7 milioni di siemens per metru à temperatura ambiente. Ancu s'è e leghe d'aluminiu ponu avè cunduttività più basse chè l'aluminiu puru, sò abbastanza cunduttive per chì e so parte possinu esse aduprate in cumpunenti elettrichi. D’altronde, l'aluminiu saria un materiale inadattu s'è a cunduttività elettrica ùn hè micca una caratteristica desiderabile di una parte machinata.
Riciclabilità
Siccomu si tratta di un prucessu di fabricazione sottrattivu, i prucessi di machinazione CNC generanu un gran numeru di trucioli, chì sò materiali di scarto. L'aluminiu hè altamente riciclabile, ciò significa chì richiede energia, sforzu è costu relativamente bassi per esse riciclati. Questu u rende preferibile per quelli chì volenu recuperà e spese o riduce u sprecu di materiale. Face ancu di l'aluminiu un materiale più rispettuosu di l'ambiente da machinà.
Potenziale di anodizazione
L'anodizazione, chì hè una prucedura di finitura superficiale chì aumenta a resistenza à l'usura è à a corrosione di un materiale, hè faciule da ottene in l'aluminiu. Stu prucessu facilita ancu l'aghjunta di culore à e parti in aluminiu lavorate.
Leghe d'aluminiu populari per a machinazione CNC
Da a nostra sperienza in Xometry, i seguenti 5 gradi d'aluminiu sò trà i più aduprati per a machinazione CNC.
EN AW-2007 / 3.1645 / AlCuMgPb
Designazioni alternative: 3.1645; EN 573-3; AlCu4PbMgMn.
Sta lega d'aluminiu hà u rame cum'è u so principale elementu di lega (4-5%) di u rame. Hè una lega à trucioli corti chì hè durevule, ligera, assai funziunale, è hà e stesse proprietà meccaniche elevate cum'è AW 2030. Hè ancu adatta per a filettatura, u trattamentu termicu è a machinazione à alta velocità. Tutte queste proprietà rendenu EN AW 2007 largamente adupratu in a produzzione di pezzi di macchine, bulloni, rivetti, dadi, viti è barre filettate. Tuttavia, questu gradu d'aluminiu hà una bassa saldabilità è una bassa resistenza à a corrosione; dunque hè cunsigliatu di realizà un'anodizazione protettiva dopu a machinazione di i pezzi.
EN AW-5083 / 3.3547 / Al-Mg4,5Mn
Designazioni alternative: 3.3547; Lega 5083; EN 573-3; UNS A95083; ASTM B209; AlMg4.5Mn0.7
L'AW 5083 hè cunnisciutu per e so eccellenti prestazioni in ambienti severi. Contene magnesiu è piccule tracce di cromu è manganese. Stu gradu hà una resistenza assai alta à a corrosione in ambienti sia chimichi sia marini. Di tutte e leghe micca trattabili termicamente, l'AW 5080 hà a più alta resistenza; una pruprietà chì mantene ancu dopu a saldatura. Mentre sta lega ùn deve esse aduprata in applicazioni cù temperature superiori à 65 ° C, eccelle in applicazioni à bassa temperatura.
Per via di u so inseme di proprietà desiderabili, AW 5080 hè adupratu in numerose applicazioni, cumprese apparecchiature criogeniche, applicazioni marine, apparecchiature à pressione, applicazioni chimiche, custruzioni saldate è carrozzerie di veiculi.
EN AW 5754 / 3.3535 / Al-Mg3
Designazioni alternative: 3.3535; Lega 5754; EN 573-3; U21NS A95754; ASTM B 209; Al-Mg3.
Essendu una lega d'aluminiu-magnesiu battu cù a più alta percentuale d'aluminiu, l'AW 5754 pò esse laminata, forgiata è estrusa. Ùn hè ancu trattabile termicamente è pò esse travagliata à fretu per aumentà a so resistenza, ma cù una duttilità più bassa. Inoltre, sta lega hà una eccellente resistenza à a corrosione è hà una alta resistenza. Cunsiderendu queste proprietà, hè capiscitoghju chì l'AW 5754 sia unu di i gradi d'aluminiu lavorati CNC più populari. Hè tipicamente adupratu in strutture saldate, applicazioni di pavimenti, attrezzature di pesca, carrozzerie di veiculi, trasfurmazione di alimenti è rivetti.
EN AW-6060 / 3.3206 / Al-MgSi
Designazioni alternative: 3.3206; ISO 6361; UNS A96060; ASTM B 221; AlMgSi0,5
Questa hè una lega d'aluminiu battu chì cuntene magnesiu è siliciu. Hè trattabile termicamente è hà una resistenza media, una bona saldabilità è una bona furmabilità. Hè ancu assai resistente à a currusione; una pruprietà chì pò esse migliorata ancu di più per mezu di l'anodizazione. EN AW 6060 hè spessu aduprata in a custruzzione, a trasfurmazione alimentaria, l'attrezzatura medica è l'ingegneria automobilistica.
EN AW-7075 / 3.4365 / Al-Zn6MgCu
Designazioni alternative: 3.4365; UNS A96082; H30; Al-Zn6MgCu.
U zincu hè l'elementu principale di lega in questu gradu d'aluminiu. Ancu s'è l'EN AW 7075 hà una machinabilità media, scarse proprietà di formatura à fretu, è ùn hè micca adattatu sia per a saldatura sia per a brasatura; hà un altu rapportu resistenza-densità, una eccellente resistenza à l'ambienti atmosferichi è marini, è una resistenza paragunabile à alcune leghe d'acciaiu. Questa lega hè impiegata in una gamma assai larga di applicazioni, cumprese i telai di deltaplani è di biciclette, l'attrezzatura per l'arrampicata, l'armi è a fabricazione di stampi.
EN AW-6061 / 3.3211 / Al-Mg1SiCu
Designazioni alternative: 3.3211, UNS A96061, A6061, Al-Mg1SiCu.
Questa lega cuntene magnesiu è siliciu cum'è i so principali elementi di lega cù tracce di rame. Cù una resistenza à a trazione di 180 MPa, hè una lega d'alta resistenza è hè assai adatta per strutture altamente caricate cum'è impalcature, vagoni ferroviari, macchine è pezzi aerospaziali.
EN AW-6082 / 3.2315 / Al-Si1Mg
Designazioni alternative: 3.2315, UNS A96082, A-SGM0,7, Al-Si1Mg.
Tipicamente furmata per laminazione è estrusione, sta lega hà una resistenza media cù una saldabilità è una cunduttività termica assai bone. Hà una resistenza à a frattura per corrosione sotto stress. Hà una resistenza à a trazione chì varieghja da 140 à 330 MPa. Hè assai impiegata in a custruzzione offshore è in i container.
Prucessi di machinazione CNC di l'aluminiu
Pudete machinà l'aluminiu cù parechji prucessi di machinazione CNC dispunibili oghje. Alcuni di sti prucessi sò i seguenti.
CNC Turning
In l'operazioni di tornitura CNC, a pezza gira, mentre chì l'utensile di taglio à puntu unicu ferma stazionariu longu u so asse. Sicondu a macchina, sia a pezza sia l'utensile di taglio effettua un muvimentu di avanzamentu contr'à l'altru per ottene a rimozione di materiale.
Frese ACCUDIAGNOSTICS
L'operazioni di fresatura CNC sò e più cumunamente aduprate in a machinazione di pezzi d'aluminiu. Queste operazioni implicanu a rotazione di un tagliu multi-puntu longu u so asse, mentre chì u pezzu di travagliu ferma stazionariu longu u so propiu asse. L'azione di tagliu è a successiva rimozione di materiale hè ottenuta da u muvimentu di avanzamentu di u pezzu di travagliu, di l'utensile di tagliu, o di tramindui cumminati. Stu muvimentu pò esse realizatu longu più assi.
In tasca
Cunnisciuta ancu cum'è fresatura di tasche, a fresatura di tasche hè una forma di fresatura CNC in a quale una tasca cava hè lavorata in una parte.
Affrontu
A sfacciatura in a machinazione implica a creazione di una zona di sezione trasversale piatta nantu à a superficia di un pezzu di travagliu per mezu di a tornitura frontale o di a fresatura frontale.
Foratura CNC
A perforazione CNC hè u prucessu di fà un foru in una pezza di travagliu. In questa operazione, un strumentu di taglio rotante multipunto di una dimensione particulare si move in una linea retta perpendiculare à a superficia da perforà, creendu cusì efficacemente un foru.
Strumenti per a machinazione di l'aluminiu
Ci sò parechji fattori chì influenzanu a scelta di un strumentu per a machinazione CNC di l'aluminiu.
Cuncepimentu di u Strumenta
Ci sò diversi aspetti di a geometria di un utensile chì cuntribuiscenu à a so efficienza in a machinazione di l'aluminiu. Unu di questi hè u so numeru di scanalature. Per impedisce difficultà in l'evacuazione di i trucioli à alta velocità, l'utensili di taglio per a machinazione CNC di l'aluminiu devenu avè 2-3 scanalature. Un numeru più altu di scanalature si traduce in valli di trucioli più chjuche. Questu farà chì i grossi trucioli prudutti da e leghe d'aluminiu si blocchinu. Quandu e forze di taglio sò basse è a distanza di i trucioli hè critica per u prucessu, duvete aduprà 2 scanalature. Per un equilibriu perfettu trà a distanza di i trucioli è a resistenza di l'utensile, aduprate 3 scanalature.
Angulu Helix
L'angulu di l'elica hè l'angulu trà a linea centrale di un utensile è una tangente retta longu u tagliente. Hè una caratteristica impurtante di l'utensili di taglio. Mentre un angulu di l'elica più altu rimuove i trucioli da una parte più rapidamente, aumenta l'attritu è u calore durante u taglio. Questu pò fà chì i trucioli si saldinu à a superficia di l'utensile durante a lavorazione CNC di l'aluminiu à alta velocità. Un angulu di l'elica più bassu, invece, produce menu calore, ma pò ùn rimuovere i trucioli in modu efficace. Per a lavorazione di l'aluminiu, un angulu di l'elica di 35° o 40° hè adattatu per l'applicazioni di sgrossatura, mentre un angulu di l'elica di 45° hè megliu per a finitura.
Angulu di clearance
L'angulu di distanza hè un altru fattore impurtante per u funziunamentu currettu di un strumentu. Un angulu eccessivamente grande farebbe chì l'strumentu scavi in u travagliu è vibrissi. D’altronde, un angulu troppu chjucu causerebbe attritu trà l'strumentu è u travagliu. L'anguli di distanza trà 6° è 10° sò i migliori per a machinazione CNC di l'aluminiu.
Strumenta Materiale
U carburo hè u materiale preferitu per l'utensili di taglio utilizati in a machinazione CNC di l'aluminiu. Siccomu l'aluminiu hè un tagliu dolce, ciò chì hè impurtante in un utensile di taglio per l'aluminiu ùn hè micca a durezza, ma a capacità di mantene un tagliu affilatu cum'è una lama. Sta capacità hè presente in l'utensili di carburo è dipende da dui fattori, a dimensione di u granu di carburo è u rapportu di u legante. Mentre una dimensione di u granu più grande risulta in un materiale più duru, una dimensione di u granu più chjuca garantisce un materiale più duru è più resistente à l'impatti, chì hè in realtà a pruprietà chì ci vole. I grani più chjuchi richiedenu cobaltu per ottene a struttura di u granu finu è a resistenza di u materiale.
Tuttavia, u cobaltu reagisce cù l'aluminiu à alte temperature, furmendu un bordu accumulatu d'aluminiu nantu à a superficia di l'utensile. A chjave hè di utilizà un strumentu di carburo cù a quantità ghjusta di cobaltu (2-20%), per minimizà sta reazione, pur mantenendu a resistenza necessaria. L'utensili di carburo sò tipicamente capaci di resiste megliu cà l'utensili d'acciaio, l'alte velocità assuciate à a machinazione CNC di l'aluminiu.
In più di u materiale di l'utensile, u rivestimentu di l'utensile hè un fattore impurtante in l'efficienza di taglio di l'utensile. ZrN (nitruro di zirconiu), TiB2 (di-boruro di titaniu) è i rivestimenti simili à i diamanti sò alcuni rivestimenti adatti per l'utensili utilizati in a machinazione CNC di l'aluminiu.
Feeds è Speeds
A velocità di taglio hè a velocità à a quale l'utensile di taglio gira. L'aluminiu pò sustene una velocità di taglio assai alta, dunque a velocità di taglio per e leghe d'aluminiu dipende da i limiti di a macchina aduprata. A velocità deve esse a più alta pussibule in a machinazione CNC di l'aluminiu, postu chì questu riduce a pussibilità di furmazione di bordi accumulati, risparmia tempu, minimizza l'aumentu di temperatura in a parte, migliora a rottura di i trucioli è migliora a finitura. A velocità esatta aduprata varia secondu a lega d'aluminiu è u diametru di l'utensile.
A velocità di avanzamentu hè a distanza chì a pezza o l'utensile si move per rivoluzione di l'utensile. L'avanzamentu utilizatu dipende da a finitura desiderata, a resistenza è a rigidità di a pezza. I tagli sgrossati richiedenu un avanzamentu da 0.15 à 2.03 mm/giru, mentre chì i tagli di finitura richiedenu un avanzamentu da 0.05 à 0.15 mm/giru.
Fluid Cutting
Malgradu a so machinabilità, ùn tagliate mai l'aluminiu à seccu perchè questu prumove a furmazione di bordi accumulati. I fluidi di taglio adatti per a machinazione CNC di l'aluminiu sò emulsioni d'oliu solubile è olii minerali. Evitate i fluidi di taglio chì cuntenenu cloru o zolfu attivu perchè questi elementi macchianu l'aluminiu.
Processi di post-lavorazione
Dopu a machinazione di una parte in aluminiu, ci sò certi prucessi chì pudete realizà per migliurà e caratteristiche fisiche, meccaniche è estetiche di a parte. I prucessi i più diffusi sò i seguenti.
Sabbiatura è sabbiatura
A sabbiatura hè un prucessu di finitura per scopi estetichi. In questu prucessu, a parte lavorata hè sabbiata cù piccule perle di vetru aduprendu una pistola à aria altamente pressurizzata, rimuovendu efficacemente u materiale è assicurendu una superficia liscia. Dà à l'aluminiu una finitura satinata o opaca. I principali parametri di prucessu per a sabbiatura sò a dimensione di e perle di vetru è a quantità di pressione d'aria aduprata. Aduprate questu prucessu solu quandu e tolleranze dimensionali di una parte ùn sò micca critiche.
Altri prucessi di finitura includenu a lucidatura è a pittura.
lattice
Questu implica u rivestimentu di una parte d'aluminiu cù un altru materiale cum'è u zincu, u nichelu è u cromu. Questu hè fattu per migliurà i prucessi di fabricazione di e parti è pò esse ottenutu per mezu di prucessi elettrochimichi.
Anodizazione
L'anodizazione hè un prucessu elettrochimicu in u quale una parte d'aluminiu hè immersa in una suluzione d'acidu sulfuricu diluitu, è una tensione elettrica hè applicata à traversu u catodu è l'anodu. Stu prucessu cunverte efficacemente e superfici esposte di a parte in un rivestimentu d'ossidu d'aluminiu duru è elettricamente micca reattivu. A densità è u spessore di u rivestimentu creatu dipendenu da a cunsistenza di a suluzione, u tempu d'anodizazione è a corrente elettrica. Pudete ancu realizà l'anodizazione per culurisce una parte.
Pelli Coating
U prucessu di rivestimentu in polvere implica u rivestimentu di una parte cù polvere di polimeru culurata, aduprendu una pistola à spruzzu elettrostatica. A parte hè poi lasciata à polimerizà à una temperatura di 200 ° C. U rivestimentu in polvere migliora a resistenza è a resistenza à l'usura, a corrosione è l'impattu.
Trattamentu termicu
I pezzi fatti di leghe d'aluminiu trattabili termicamente ponu esse sottumessi à un trattamentu termicu per migliurà e so proprietà meccaniche.
Applicazioni di e parti in alluminio lavorate CNC in l'industria
Cum'è statu dettu prima, e leghe d'aluminiu anu una quantità di proprietà desiderabili. Dunque, i pezzi d'aluminiu lavorati à CNC sò indispensabili in parechje industrie, cumprese e seguenti:
- AerospacePer via di u so altu rapportu resistenza-pesu, parechji raccordi d'aeromobili sò fatti d'aluminiu lavorato;
- Automobili: simile à l'industria aerospaziale, parechje parti cum'è l'alberi è altri cumpunenti in l'industria automobilistica sò fatti d'aluminiu;
- BevandeAvendu alte conducibilità elettriche, i pezzi d'aluminiu lavorati à CNC sò spessu aduprati cum'è cumpunenti elettronichi in l'apparecchi elettrici;
- Alimentazione / FarmaceuticaPerchè ùn reagiscenu micca cù a maiò parte di e sustanze organiche, e parte in aluminiu ghjocanu un rollu impurtante in l'industrie alimentaria è farmaceutica;
- SportsL'aluminiu hè spessu adupratu per fà attrezzatura sportiva cum'è mazze da baseball è fischietti sportivi;
- CriogenichiA capacità di l'aluminiu di mantene e so proprietà meccaniche à temperature sottu zero, rende e parti in aluminiu desiderabili per l'applicazioni criogeniche.