Aluminioa CNC Mekanizazio Materialetarako
Aluminioa gaur egun gehien mekanizatzen den materialen artean dago. Izan ere, aluminioaren CNC mekanizazio prozesuak altzairuaren ondoren bigarren postuan daude exekuzio maiztasunari dagokionez. Batez ere, mekanizagarritasun bikainagatik da hori.
Bere forma puruenean, aluminio elementu kimikoa biguna, harikorra, ez-magnetikoa eta itxura zuri-zilarkara du. Hala ere, elementua ez da soilik forma puruan erabiltzen. Aluminioa normalean hainbat elementurekin aleatzen da, hala nola manganesoarekin, kobrearekin eta magnesioarekin, ehunka aluminio aleazio osatzeko, propietate nabarmen hobetuak dituztenak.
Artikulu honek aluminioaren eta bere aleazioen CNC mekanizazioan inplikatutako prozesuak, tresnak, parametroak eta erronkak aztertzen ditu. CNC mekanizazioan erabiltzen diren aleazio ezagunenak diren aluminioaren propietateak ere aztertzen ditu, baita aluminioaren aplikazioa hainbat industriatan ere.
mekanizagarritasun
Aluminioa erraz eratzen, lantzen eta mekanizatzen da hainbat prozesu erabiliz. Makina-erremintekin azkar eta erraz moztu daiteke, biguna delako eta erraz txirbiltzen delako. Gainera, merkeagoa da eta altzairua baino potentzia gutxiago behar du mekanizatzeko. Ezaugarri hauek onura handiak dira bai makinariarentzat bai pieza eskatzen duen bezeroarentzat. Gainera, aluminioaren mekanizagarritasun onak esan nahi du gutxiago deformatzen dela mekanizazioan zehar. Horrek zehaztasun handiagoa dakar, CNC makinek tolerantzia handiagoak lortzea ahalbidetzen baitu.
Indar-pisu erlazioa
Aluminioa altzairuaren dentsitatearen herena da gutxi gorabehera. Horrek nahiko arina egiten du. Arina izan arren, aluminioak erresistentzia oso handia du. Erresistentzia eta pisu arinaren konbinazio hau materialen erresistentzia-pisu erlazio gisa deskribatzen da. Aluminioaren erresistentzia-pisu erlazio handiak hainbat industriatan behar diren piezetarako egokia egiten du, hala nola automobilgintzan eta aeroespazialean.
Korrosioarekiko erresistentzia
Aluminioa marraduraren eta korrosioaren aurkakoa da itsasoko eta atmosferako baldintzetan. Ezaugarri horiek hobetu ditzakezu anodizatuz. Garrantzitsua da kontuan izatea korrosioarekiko erresistentzia aluminio mota desberdinetan aldatzen dela. Hala ere, CNC bidez mekanizatzen diren mota ohikoenek dute erresistentzia handiena.
Tenperatura baxuetan errendimendua
Material gehienek beren propietate desiragarri batzuk galtzen dituzte zero azpiko tenperaturetan. Adibidez, karbono altzairuak eta kautxua hauskor bihurtzen dira tenperatura baxuetan. Aluminioak, aldi berean, bere biguntasuna, harikortasuna eta erresistentzia mantentzen ditu tenperatura oso baxuetan.
Eroankortasuna
Aluminio puruaren eroankortasun elektrikoa metroko 37.7 milioi siemens ingurukoa da giro-tenperaturan. Aluminiozko aleazioek aluminio puruak baino eroankortasun txikiagoa izan dezaketen arren, nahikoa eroaleak dira haien piezak osagai elektrikoetan erabiltzeko. Bestalde, aluminioa ez litzateke material egokia izango eroankortasun elektrikoa ez bada mekanizatutako pieza baten ezaugarri desiragarria.
Birziklagarritasuna
CNC mekanizazio prozesuek, fabrikazio prozesu kenkari bat denez, txirbil kopuru handia sortzen dute, eta horiek hondakin materialak dira. Aluminioa oso birziklagarria da, hau da, energia, ahalegin eta kostu nahiko txikia behar du birziklatzeko. Horrek gastua berreskuratu edo material xahuketa murriztu nahi dutenentzat hobesten du. Gainera, aluminioa mekanizatzeko material ekologikoagoa bihurtzen du.
Anodizazio-potentziala
Anodizazioa, material baten higadura eta korrosioarekiko erresistentzia handitzen duen gainazaleko akabera-prozedura bat, erraza da aluminioan lortzen. Prozesu honek mekanizatutako aluminiozko piezei kolorea gehitzea ere errazten du.
CNC mekanizaziorako aluminiozko aleazio ezagunak
Xometry-n dugun esperientziatik abiatuta, honako 5 aluminio mota hauek dira CNC mekanizaziorako gehien erabiltzen direnetakoak.
EN AW-2007 / 3.1645 / AlCuMgPb
Izendapen alternatiboak: 3.1645; EN 573-3; AlCu4PbMgMn.
Aluminiozko aleazio honek kobrea du aleazio-elementu nagusi gisa (% 4-5). Txirbil motzeko aleazioa da, iraunkorra, arina eta oso funtzionala, eta AW 2030-aren propietate mekaniko berdinak ditu. Hariztaketa, tratamendu termikoa eta abiadura handiko mekanizazioa egiteko ere egokia da. Propietate horiek guztiek EN AW 2007 asko erabiltzen dute makina-piezen, torlojuen, errematxe-azkoinen, torlojuen eta barra haridunen ekoizpenean. Hala ere, aluminio-maila honek soldagarritasun eta korrosioarekiko erresistentzia txikia du; beraz, piezak mekanizatu ondoren anodizatze babeslea egitea gomendatzen da.
EN AW-5083 / 3.3547 / Al-Mg4,5Mn
Izendapen alternatiboak: 3.3547; 5083 aleazioa; EN 573-3; UNS A95083; ASTM B209; AlMg4.5Mn0.7
AW 5083 aleazioa ingurune gogorretan duen errendimendu bikainagatik da ezaguna. Magnesioa eta kromo eta manganeso arrasto txikiak ditu. Kalifikazio honek korrosioarekiko erresistentzia oso handia du bai ingurune kimikoetan bai itsas inguruneetan. Tratamendu termikorik gabeko aleazio guztien artean, AW 5080ak du erresistentzia handiena; soldadura egin ondoren ere mantentzen duen propietatea. Aleazio hau ez da 65 °C-tik gorako tenperatura duten aplikazioetan erabili behar, baina tenperatura baxuko aplikazioetan bikaina da.
Bere propietate desiragarrien multzoari esker, AW 5080 aplikazio ugaritan erabiltzen da, besteak beste, ekipamendu kriogenikoetan, itsas aplikazioetan, presio-ekipoetan, aplikazio kimikoetan, eraikuntza soldatuetan eta ibilgailuen karrozerietan.
EN AW 5754 / 3.3535 / Al-Mg3
Izendapen alternatiboak: 3.3535; 5754 aleazioa; EN 573-3; U21NS A95754; ASTM B 209; Al-Mg3.
Aluminiozko ehuneko handiena duen aluminio-magnesio aleazio forjatua izanik, AW 5754 ijeztu, forjatu eta estrusio bidez egin daiteke. Gainera, ez da tratamendu termikoa jasaten eta hotzean lan egin daiteke bere erresistentzia handitzeko, baina harikortasun txikiagoarekin. Gainera, aleazio honek korrosioarekiko erresistentzia bikaina du eta erresistentzia handia du. Propietate hauek kontuan hartuta, ulergarria da AW 5754 CNC bidez mekanizatutako aluminiozko kalifikazio ezagunenetako bat izatea. Normalean egitura soldatuetan, zoruetako aplikazioetan, arrantza ekipamenduetan, ibilgailuen karrozerietan, elikagaien prozesamenduan eta errematxeetan erabiltzen da.
EN AW-6060 / 3.3206 / Al-MgSi
Izendapen alternatiboak: 3.3206; ISO 6361; UNS A96060; ASTM B 221; AlMgSi0,5
Magnesioa eta silizioa dituen aluminiozko aleazio forjatua da hau. Bero-tratagarria da eta batez besteko erresistentzia, soldagarritasun ona eta formagarritasun ona ditu. Korrosioarekiko erresistentzia handia ere badu; propietate hori anodizatuz are gehiago hobetu daiteke. EN AW 6060 eraikuntzan, elikagaien prozesamenduan, ekipamendu medikoan eta automobilgintzan erabiltzen da maiz.
EN AW-7075 / 3.4365 / Al-Zn6MgCu
Izendapen alternatiboak: 3.4365; UNS A96082; H30; Al-Zn6MgCu.
Zinka da aluminio mota honetako aleazio-elementu nagusia. EN AW 7075ak mekanizagarritasun ertaina, konformazio hotzeko propietate eskasak eta ez den egokia soldadurarako; hala ere, erresistentzia-dentsitate erlazio handia du, ingurune atmosferiko eta itsasokoarekiko erresistentzia bikaina eta altzairuzko aleazio batzuekin pareko erresistentzia. Aleazio hau aplikazio sorta zabal batean erabiltzen da, besteak beste, delta hegal eta bizikleta markoetan, eskalada ekipamenduetan, armagintzan eta molde tresnen fabrikazioan.
EN AW-6061 / 3.3211 / Al-Mg1SiCu
Izendapen alternatiboak: 3.3211, UNS A96061, A6061, Al-Mg1SiCu.
Aleazio honek magnesioa eta silizioa ditu aleazio-elementu nagusi gisa, kobrezko arrastoekin batera. 180Mpa-ko trakzio-erresistentziarekin, erresistentzia handiko aleazioa da eta oso egokia da karga handiko egituretarako, hala nola aldamioetarako, tren-bagoietarako, makinetarako eta aeroespazio-piezetarako.
EN AW-6082 / 3.2315 / Al-Si1Mg
Izendapen alternatiboak: 3.2315, UNS A96082, A-SGM0,7, Al-Si1Mg.
Aleazio honek normalean ijezketa eta estrusio bidez eratzen da, erresistentzia ertaina du, soldagarritasun eta eroankortasun termiko oso onarekin. Tentsio-korrosioarekiko erresistentzia handia du. 140 eta 330 MPa arteko trakzio-erresistentzia du. Itsasertzeko eraikuntzan eta edukiontzietan oso erabilia da.
Aluminiozko CNC Mekanizazio Prozesuak
Gaur egun eskuragarri dauden CNC mekanizazio prozesu ugariren bidez mekanizatu dezakezu aluminioa. Prozesu horietako batzuk hauek dira.
CNC aktibatuta
CNC torneaketa eragiketetan, pieza biratzen da, eta ebaketa-erreminta bakarra bere ardatzean geldirik mantentzen da. Makinaren arabera, piezak edo ebaketa-erremintak elkarren aurka aurrerapen-mugimendua egiten dute materiala kentzeko.
CNC Fresatzeko
CNC fresatzeko eragiketak dira aluminiozko piezak mekanizatzeko gehien erabiltzen direnak. Eragiketa hauek hainbat puntuko ebaketa bat bere ardatzean zehar biratzea dakar, pieza bere ardatzean geldirik dagoen bitartean. Ebaketa-ekintza eta ondoren materiala kentzea piezaren, ebaketa-erremintaren edo bien konbinazioaren aurrerapen-mugimenduaren bidez lortzen da. Mugimendu hau hainbat ardatzetan zehar egin daiteke.
Poltsikoratzea
Poltsikoen fresaketa bezala ere ezaguna, poltsikoen mekanizazioa CNC fresatzeko modu bat da, non pieza batean poltsiko huts bat mekanizatzen den.
orientazioa
Mekanizazioan aurreztapena pieza baten gainazalean zeharkako sekzio lau bat sortzean datza, aurpegi-torneaketa edo aurpegi-fresaketa bidez.
Zulaketa CNC
CNC zulaketa pieza batean zulo bat egiteko prozesua da. Eragiketa honetan, tamaina jakin bateko ebaketa-erreminta birakari bat zulatu beharreko gainazalarekiko perpendikularrean lerro zuzen batean mugitzen da, horrela zulo bat eraginkortasunez sortuz.
Aluminioa mekanizatzeko tresnak
Hainbat faktorek eragiten dute aluminiozko CNC mekanizaziorako erreminta bat aukeratzerakoan.
Tresneriaren diseinua
Erreminta baten geometriaren hainbat alderdik laguntzen dute aluminioaren mekanizazioan duen eraginkortasunean. Horietako bat bere ildaska kopurua da. Abiadura handietan txirbil-ebakuazioan zailtasunak ekiditeko, aluminioaren CNC mekanizaziorako ebaketa-erremintak 2-3 ildaska izan behar dituzte. Ildaska kopuru handiagoak txirbil-harana txikiagoak sortzen ditu. Horrek aluminiozko aleazioek sortutako txirbil handiak itsatsita geratzea eragingo du. Ebaketa-indarrak txikiak direnean eta txirbil-baimena funtsezkoa denean prozesuan, 2 ildaska erabili behar dituzu. Txirbil-baimenaren eta erremintaren erresistentziaren arteko oreka perfektua lortzeko, erabili 3 ildaska.
Helizearen Angelua
Helize angelua erreminta baten erdiko lerroaren eta ebaketa-ertzaren zehar doan lerro zuzen ukitzaile baten arteko angelua da. Ebaketa-erremintetan ezaugarri garrantzitsua da. Helize angelu handiago batek txirbilak pieza batetik azkarrago kentzen dituen arren, marruskadura eta beroa handitzen ditu ebaketa-prozesuan. Horrek txirbilak erremintaren gainazalera soldatzea eragin dezake abiadura handiko aluminiozko CNC mekanizazioan. Helize angelu txikiago batek, berriz, bero gutxiago sortzen du, baina baliteke txirbilak eraginkortasunez ez kentzea. Aluminioa mekanizatzeko, 35° edo 40°-ko helize angelua egokia da arbastatze-aplikazioetarako, eta 45°-ko helize angelua egokiena da akaberarako.
Sakearen Angelua
Erpinaren funtzionamendu egokia lortzeko beste faktore garrantzitsu bat askatasun-angelua da. Angelu handiegi batek erremintak piezan sartu eta dardarka egingo luke. Bestalde, angelu txikiegi batek marruskadura eragingo luke erremintaren eta piezaren artean. 6° eta 10° arteko askatasun-angeluak dira egokienak aluminiozko CNC mekanizaziorako.
Erremintaren Materiala
Karburoa da aluminiozko CNC mekanizazioan erabiltzen diren ebaketa-erremintetarako hobetsitako materiala. Aluminioa ebaketa biguna denez, aluminioa ebaketa-erreminta batean garrantzitsuena ez da gogortasuna, baizik eta ertz zorrotz bat mantentzeko gaitasuna. Gaitasun hau karburo erremintetan dago eta bi faktoreren araberakoa da: karburo alearen tamaina eta aglutinatzailearen erlazioa. Alearen tamaina handiago batek material gogorragoa ematen duen bitartean, alearen tamaina txikiago batek material gogorragoa eta inpaktuarekiko erresistenteagoa bermatzen du, eta horixe da, hain zuzen ere, behar dugun propietatea. Ale txikiagoek kobaltoa behar dute ale finaren egitura eta materialaren erresistentzia lortzeko.
Hala ere, kobaltoak aluminioarekin erreakzionatzen du tenperatura altuetan, aluminiozko ertz metatu bat sortuz erremintaren gainazalean. Gakoa karburozko erreminta bat erabiltzea da, kobalto kopuru egokia (% 2-% 20) duena, erreakzio hori minimizatzeko, beharrezko erresistentzia mantenduz. Karburozko erremintek, normalean, altzairuzko erremintek baino hobeto jasaten dituzte aluminioaren CNC mekanizazioarekin lotutako abiadura handiak.
Erremintaren materialaz gain, erremintaren estaldura faktore garrantzitsua da erremintaren ebaketaren eraginkortasunean. ZrN (zirkonio nitruroa), TiB2 (titanio diboruroa) eta diamante itxurako estaldurak aluminiozko CNC mekanizazioan erabiltzen diren erremintetarako estaldura egokiak dira.
Jarioak eta Abiadurak
Ebaketa-abiadura ebaketa-erremintak biratzen duen abiadura da. Aluminioak ebaketa-abiadura oso handia jasan dezake, beraz, aluminiozko aleazioen ebaketa-abiadura erabiltzen den makinaren mugen araberakoa da. Abiadura ahalik eta handiena izan behar da aluminioaren CNC mekanizazioan, horrek ertz metatuak sortzeko aukera murrizten baitu, denbora aurrezten baitu, piezan tenperaturaren igoera minimizatzen baitu, txirbil-haustura hobetzen baitu eta akabera hobetzen baitu. Erabilitako abiadura zehatza aluminiozko aleazioaren eta erremintaren diametroaren araberakoa da.
Aurkitze-abiadura piezak edo erremintak erremintaren bira bakoitzeko mugitzen den distantzia da. Erabilitako aitzinamendua nahi den akaberaren, erresistentziaren eta piezaren zurruntasunaren araberakoa da. Zatikako ebaketek 0.15 eta 2.03 mm/bira arteko aitzinamendua behar dute, eta akabera-ebaketek, berriz, 0.05 eta 0.15 mm/bira arteko aitzinamendua.
Ebaketa-fluidoa
Mekanizagarria izan arren, ez moztu inoiz aluminioa lehorrean, horrek ertz metatuak sortzea sustatzen baitu. Aluminioa CNC mekanizatzeko ebaketa-fluido egokiak olio disolbagarrien emultsioak eta olio mineralak dira. Saihestu kloroa edo sufre aktiboa duten ebaketa-fluidoak, elementu hauek aluminioa zikintzen baitute.
Mekanizatu osteko prozesuak
Aluminiozko pieza bat mekanizatu ondoren, piezaren ezaugarri fisikoak, mekanikoak eta estetikoak hobetzeko egin daitezkeen prozesu batzuk daude. Prozesu zabalduenak hauek dira.
Perla eta hareazko leherketa
Granulazio-leherketa helburu estetikoetarako akabera-prozesu bat da. Prozesu honetan, mekanizatutako pieza beira-ale txikiekin lehertzen da presio handiko aire-pistola bat erabiliz, materiala eraginkortasunez kenduz eta gainazal leuna bermatuz. Aluminioari akabera satinatua edo matea ematen dio. Granulazio-leherketaren prozesu-parametro nagusiak beira-aleen tamaina eta erabilitako aire-presioaren kantitatea dira. Prozesu hau pieza baten dimentsio-tolerantziak kritikoak ez direnean bakarrik erabili.
Beste akabera-prozesu batzuk leuntzea eta margotzea dira.
Estaldura
Honek aluminiozko pieza bat beste material batekin estaltzea dakar, hala nola zinkarekin, nikelez eta kromoz. Piezen prozesuak hobetzeko egiten da hau eta prozesu elektrokimikoen bidez lor daiteke.
Anodizazioa
Anodizatzea prozesu elektrokimiko bat da, non aluminiozko pieza bat azido sulfuriko diluitu baten disoluzio batean murgiltzen den, eta tentsio elektriko bat aplikatzen den katodoan eta anodoan. Prozesu honek piezaren gainazal agerian daudenak aluminio oxidozko estaldura gogor eta elektrikoki erreaktibo ez den batean bihurtzen ditu. Sortutako estalduraren dentsitatea eta lodiera disoluzioaren koherentziaren, anodizatze-denboraren eta korronte elektrikoaren araberakoak dira. Anodizatzea ere egin dezakezu pieza bat koloreztatzeko.
Powder estaldurak
Hauts-estaldura prozesuak pieza bat koloretako polimero hautsarekin estaltzea dakar, pistola elektrostatiko bat erabiliz. Ondoren, pieza 200 °C-ko tenperaturan sendatzen uzten da. Hauts-estaldurak higadura, korrosio eta inpaktuarekiko erresistentzia eta erresistentzia hobetzen ditu.
Tratamendu termikoa
Tratamendu termikoa duten aluminiozko aleazioz egindako piezen propietate mekanikoak hobetzeko tratamendu termikoa jasan dezakete.
CNC mekanizatutako aluminiozko piezen aplikazioak industrian
Aurretik esan bezala, aluminiozko aleazioek hainbat propietate desiragarri dituzte. Horregatik, CNC bidez mekanizatutako aluminiozko piezak ezinbestekoak dira hainbat industriatan, besteak beste, honako hauetan:
- Aerospaceerresistentzia-pisu erlazio handia duelako, hegazkinentzako hainbat osagarri aluminio mekanizatuz eginda daude;
- Automotiveindustria aeroespazialean bezala, automobilgintzako hainbat pieza, hala nola ardatzak eta beste osagai batzuk, aluminioz egiten dira;
- elektrikoaeroankortasun elektriko handia dutenez, CNC mekanizatutako aluminiozko piezak sarritan erabiltzen dira etxetresna elektrikoetako osagai elektroniko gisa;
- Elikadura/FarmaziaSubstantzia organiko gehienekin erreakzionatzen ez dutenez, aluminiozko piezek zeregin garrantzitsua dute elikagaien eta farmazia industrietan;
- KirolakAluminioa sarritan erabiltzen da kirol ekipamendua egiteko, hala nola beisbol makilak eta kirol txilibituak;
- cryogenicsAluminioak zero azpiko tenperaturetan bere propietate mekanikoak mantentzeko duen gaitasunak aluminiozko piezak desiragarri bihurtzen ditu aplikazio kriogenikoetarako.