Информации за CNC машинска обработка
Продолжете да ја подобрувате нашата технологија за CNC обработка и експертиза за производство

Алуминиум за материјали за CNC обработка

Алуминиумот е еден од најобработуваните материјали достапни денес. Всушност, процесите на CNC обработка на алуминиум се втори по челикот во однос на фреквенцијата на извршување. Ова главно се должи на неговата одлична обработливост.

Во својата најчиста форма, хемискиот елемент алуминиум е мек, еластичен, немагнетен и сребрено-бел по изглед. Сепак, елементот не се користи само во чиста форма. Алуминиумот обично се легира со разни елементи како што се манган, бакар и магнезиум за да се формираат стотици алуминиумски легури со различни значително подобрени својства.

Оваа статија ги истражува процесите, алатките, параметрите и предизвиците вклучени во CNC обработката на алуминиум и неговите легури. Исто така, ги разгледува својствата на алуминиумот, најпопуларните легури што се користат во CNC обработката, како и примената на алуминиумот во различни индустрии.

Предности од користење на алуминиум за CNC машински обработени делови

Иако постојат бројни алуминиумски легури со различни степени на својства, постојат фундаментални својства што се применливи за скоро сите алуминиумски легури.

Машинибилност

Алуминиумот лесно се обликува, обработува и машински се обработува со користење на различни процеси. Може брзо и лесно да се сече со машински алати бидејќи е мек и лесно се крши. Исто така е поевтин и бара помалку енергија за обработка од челикот. Овие карактеристики се од огромна корист и за машиновозачот и за клиентот што го нарачува делот. Понатаму, добрата машинска способност на алуминиумот значи дека се деформира помалку за време на обработката. Ова води до поголема точност бидејќи им овозможува на CNC машините да постигнат поголеми толеранции.

Сооднос сила-тежина

Алуминиумот има околу една третина од густината на челикот. Ова го прави релативно лесен. И покрај неговата мала тежина, алуминиумот има многу висока цврстина. Оваа комбинација од цврстина и мала тежина се опишува како однос цврстина-тежина на материјалите. Високиот однос цврстина-тежина на алуминиумот го прави поволен за делови потребни во неколку индустрии како што се автомобилската и воздухопловната индустрија.

Отпорност на корозија

Алуминиумот е отпорен на гребење и корозија во вообичаени морски и атмосферски услови. Можете да ги подобрите овие својства со анодизирање. Важно е да се напомене дека отпорноста на корозија варира кај различните класи на алуминиум. Сепак, класите што најчесто се обработуваат со CNC имаат најголема отпорност.

Перформанси на ниски температури

Повеќето материјали имаат тенденција да изгубат некои од своите посакувани својства на температури под нулата. На пример, и јаглеродните челици и гумата стануваат кршливи на ниски температури. Алуминиумот, пак, ја задржува својата мекост, еластичност и цврстина на многу ниски температури.

Електрична спроводливост

Електричната спроводливост на чистиот алуминиум е околу 37.7 милиони сименси на метар на собна температура. Иако алуминиумските легури може да имаат помала спроводливост од чистиот алуминиум, тие се доволно спроводливи за нивните делови да најдат употреба во електрични компоненти. Од друга страна, алуминиумот би бил несоодветен материјал ако електричната спроводливост не е пожелна карактеристика на машински обработен дел.

Рециклираност

Бидејќи станува збор за субтрактивен процес на производство, процесите на CNC обработка генерираат голем број струготини, кои се отпадни материјали. Алуминиумот е високо рециклиран, што значи дека бара релативно мала енергија, напор и трошоци за рециклирање. Ова го прави подобар за оние кои сакаат да ги надоместат трошоците или да го намалат отпадот од материјал. Исто така, го прави алуминиумот поеколошки материјал за обработка.

Потенцијал за анодизација

Анодизацијата, што е постапка за завршна обработка на површината што ја зголемува отпорноста на абење и корозија на материјалот, е лесна за постигнување кај алуминиумот. Овој процес, исто така, го олеснува додавањето боја на машински обработените алуминиумски делови.

Од нашето искуство во Xometry, следните 5 класи на алуминиум се едни од најчесто користените за CNC обработка.

EN AW-2007 / 3.1645 / AlCuMgPb

Алтернативни ознаки: 3.1645; EN 573-3; AlCu4PbMgMn.

Оваа алуминиумска легура има бакар како главен легирачки елемент (4-5%) од бакар. Тоа е легура со кратки струготини која е издржлива, лесна, високо функционална и има исти високи механички својства како AW 2030. Исто така е погодна за навојување, термичка обработка и обработка со голема брзина. Сите овие својства го прават EN AW 2007 широко користен во производството на машински делови, завртки, навртки, навртки и навојни шипки. Сепак, оваа класа на алуминиум има ниска заварливост и ниска отпорност на корозија; затоа се препорачува да се изврши заштитно анодизирање по обработката на деловите.

EN AW-5083 / 3.3547 / Al-Mg4,5Mn

Алтернативни ознаки: 3.3547; Легура 5083; EN 573-3; UNS A95083; ASTM B209; AlMg4.5Mn0.7

AW 5083 е познат по своите одлични перформанси во сурови средини. Содржи магнезиум и мали траги од хром и манган. Оваа класа има многу висока отпорност на корозија и во хемиски и во морски средини. Од сите легури што не подлежат на термичка обработка, AW 5080 има највисока цврстина; својство кое го задржува дури и по заварувањето. Иако оваа легура не треба да се користи во апликации со температури повисоки од 65°C, таа е одлична во апликации на ниски температури.

Поради својот сет на посакувани својства, AW 5080 се користи во бројни апликации, вклучувајќи криогена опрема, поморски апликации, опрема под притисок, хемиски апликации, заварени конструкции и каросерии на возила.

EN AW 5754 / 3.3535 / Al-Mg3

Алтернативни ознаки: 3.3535; Легура 5754; EN 573-3; U21NS A95754; ASTM B 209; Al-Mg3.

Како кована легура на алуминиум-магнезиум со највисок процент на алуминиум, AW 5754 може да се вала, кова и екструдира. Исто така, не е подложна на термичка обработка и може да се обработи ладно за да се зголеми нејзината цврстина, но со помала еластичност. Покрај тоа, оваа легура има одлична отпорност на корозија и има висока цврстина. Со оглед на овие својства, разбирливо е што AW 5754 е еден од најпопуларните видови алуминиум обработен со CNC. Типично се користи во заварени конструкции, подни апликации, опрема за риболов, каросерии на возила, преработка на храна и навртки.

EN AW-6060 / 3.3206 / Al-MgSi

Алтернативни ознаки: 3.3206; ISO 6361; UNS A96060; ASTM B 221; AlMgSi0,5

Ова е кована алуминиумска легура што содржи магнезиум и силициум. Може да се обработува термички и има просечна цврстина, добра заварливост и добра формабилност. Исто така, е многу отпорна на корозија; својство кое може дополнително да се подобри преку анодизирање. EN AW 6060 често се користи во градежништвото, преработката на храна, медицинската опрема и автомобилското инженерство.

EN AW-7075 / 3.4365 / Al-Zn6MgCu

Алтернативни ознаки: 3.4365; UNS A96082; H30; Al-Zn6MgCu.

Цинкот е примарен легирачки елемент во овој степен на алуминиум. Иако EN AW 7075 има просечна обработливост, слаби својства на ладно обликување и не е погоден и за заварување и за лемење; тој има висок однос на цврстина и густина, одлична отпорност на атмосферски и морски средини и цврстина споредлива со некои челични легури. Оваа легура се користи во многу широк спектар на апликации, вклучувајќи рамки за висјалници и велосипеди, опрема за качување по карпи, оружје и производство на алати за калапи.

EN AW-6061 / 3.3211 / Al-Mg1SiCu

Алтернативни ознаки: 3.3211, UNS A96061, A6061, Al-Mg1SiCu.

Оваа легура содржи магнезиум и силициум како главни легирачки елементи со траги од бакар. Со затегнувачка цврстина од 180Mpa, ова е легура со висока цврстина и е многу погодна за високо оптоварени конструкции како што се скелиња, железнички вагони, машински и воздухопловни делови.

EN AW-6082 / 3.2315 / Al-Si1Mg

Алтернативни ознаки: 3.2315, UNS A96082, A-SGM0,7, Al-Si1Mg.

Типично формирана со валање и екструдирање, оваа легура има средна цврстина со многу добра заварливост и топлинска спроводливост. Има висока отпорност на пукање од корозија предизвикана од стрес. Има затегнувачка цврстина што се движи од 140 до 330 MPa. Интензивно се користи во крајбрежна конструкција и контејнери.

Процеси на обработка на алуминиум со CNC

Можете да обработувате алуминиум со голем број на CNC процеси на обработка достапни денес. Некои од овие процеси се следниве.

ЦПУ вртење

При CNC операциите на стругање, обработуваниот дел ротира, додека алатот за сечење со една точка останува неподвижен по својата оска. Во зависност од машината, или обработуваниот дел или алатот за сечење вршат движење на поместување наспроти другиот за да се постигне отстранување на материјалот. 

фрезови

Операциите на CNC глодање се најчесто користени при обработка на алуминиумски делови. Овие операции вклучуваат ротација на повеќеточковен сечечки дел по својата оска, додека обработуваниот дел останува неподвижен по својата оска. Дејството на сечење, а потоа и отстранувањето на материјалот, се постигнува со движење на полнење или на обработуваниот дел, на алатката за сечење или на обете заедно. Ова движење може да се изврши по повеќе оски.

Pебување

Исто така познато како џебно глодање, џебирањето е форма на CNC глодање во кое се обработува шуплив џеб во делот.

Со кои се соочува

Обложувањето при машинската обработка вклучува создавање рамен пресек на површината на работниот материјал преку лицево стружење или лицево глодање.

Дупчење со ЦПУ

CNC дупчењето е процес на правење дупка во обработениот дел. Во оваа операција, повеќеточкаста ротирачка алатка за сечење со одредена големина се движи по права линија нормална на површината што треба да се дупчи, со што ефикасно се создава дупка.

Алатки за машинска обработка на алуминиум

Постојат неколку фактори кои влијаат на изборот на алатка за CNC обработка на алуминиум.

Дизајн на алатки

Постојат различни аспекти на геометријата на алатот што придонесуваат за нејзината ефикасност при обработка на алуминиум. Еден од нив е бројот на жлебови. За да се спречат тешкотии при евакуација на струготини при големи брзини, алатите за сечење за CNC обработка на алуминиум треба да имаат 2-3 жлебови. Поголем број жлебови резултира со помали долини на струготини. Ова ќе предизвика големите струготини произведени од алуминиумските легури да се заглават. Кога силите на сечење се мали, а растојанието помеѓу струготините е клучно за процесот, треба да користите 2 жлебови. За совршена рамнотежа помеѓу растојанието помеѓу струготините и цврстината на алатот, користете 3 жлебови.

Агол на спирала

Аголот на хеликс е аголот помеѓу централната линија на алатот и правата линија тангента по должината на сечилото. Тоа е важна карактеристика на алатите за сечење. Иако поголемиот агол на хеликс побрзо ги отстранува струготините од делот, тој го зголемува триењето и топлината за време на сечењето. Ова може да предизвика струготините да се заварат на површината на алатот за време на CNC обработка на алуминиум со голема брзина. Од друга страна, помалиот агол на хеликс произведува помалку топлина, но можеби нема ефикасно да ги отстрани струготините. За обработка на алуминиум, аголот на хеликс од 35° или 40° е погоден за груба обработка, додека аголот на хеликс од 45° е најдобар за завршна обработка.

Агол на клиренс

Аголот на просторот е уште еден важен фактор за правилно функционирање на алатката. Премногу голем агол би предизвикал алатката да се закопа во делот и да тропа. Од друга страна, премал агол би предизвикал триење помеѓу алатката и делот. Аглите на просторот помеѓу 6° и 10° се најдобри за CNC обработка на алуминиум.

Материјал за алат

Карбидот е претпочитаниот материјал за алати за сечење што се користат во CNC обработката на алуминиум. Бидејќи алуминиумот е мек сечач, она што е важно кај алатот за сечење на алуминиум не е тврдоста, туку способноста да се задржи остриот раб. Оваа способност е присутна кај карбидните алати и зависи од два фактора, големината на зрната од карбид и односот на врзивно средство. Додека поголемата големина на зрното резултира со поцврст материјал, помалата големина на зрното гарантира поцврст, поотпорен на удари материјал, што е всушност својството што ни е потребно. Помалите зрна бараат кобалт за да се постигне фината структура на зрната и цврстината на материјалот.

Сепак, кобалтот реагира со алуминиум на високи температури, формирајќи насобран раб од алуминиум на површината на алатот. Клучот е да се користи карбиден алат со вистинската количина на кобалт (2-20%), со цел да се минимизира оваа реакција, а сепак да се одржи потребната цврстина. Карбидните алати обично се способни подобро да издржат од челичните алати високите брзини поврзани со CNC обработката на алуминиум.

Покрај материјалот на алатот, облогата на алатот е важен фактор во ефикасноста на сечењето со алатки. ZrN (циркониум нитрид), TiB2 (титаниум диборид) и дијамантски облоги се соодветни облоги за алатки што се користат во CNC обработката на алуминиум.

Доводи и брзини

Брзината на сечење е брзината со која ротира алатката за сечење. Алуминиумот може да издржи многу висока брзина на сечење, па оттука брзината на сечење за алуминиумските легури зависи од ограничувањата на машината што се користи. Брзината треба да биде што е можно поголема во однос на практичноста при CNC обработка на алуминиум, бидејќи тоа ја намалува можноста за формирање на натрупани рабови, заштедува време, го минимизира зголемувањето на температурата во делот, го подобрува кршењето на струготините и ја подобрува завршната обработка. Точната брзина што се користи варира во зависност од алуминиумската легура и дијаметарот на алатката.

Брзината на напојување е растојанието што го движи работниот дел или алатот по вртење на алатот. Користениот внес зависи од посакуваната завршна обработка, цврстината и цврстината на работниот дел. Грубите сечења бараат внес од 0.15 до 2.03 mm/вртежи, додека завршните сечења бараат внес од 0.05 до 0.15 mm/вртежи.

Течност за сечење

И покрај неговата машинска способност, никогаш не го сечете алуминиумот на суво бидејќи тоа го поттикнува формирањето на натрупани рабови. Соодветните течности за сечење за CNC обработка на алуминиум се растворливи емулзии од масло и минерални масла. Избегнувајте течности за сечење што содржат хлор или активен сулфур бидејќи овие елементи го обојуваат алуминиумот.

Пост-машински процеси

По машинската обработка на алуминиумски дел, постојат одредени процеси што можете да ги спроведете за да ги подобрите физичките, механичките и естетските карактеристики на делот. Најраспространетите процеси се следниве.

Пескарење со монистра и песок

Пескарењето со перли е процес на завршна обработка од естетски причини. Во овој процес, машински обработениот дел се пескари со ситни стаклени перли со помош на воздушен пиштол под висок притисок, ефикасно отстранувајќи материјал и обезбедувајќи мазна површина. Му дава на алуминиумот сатенска или мат завршница. Главните параметри на процесот за пескарење со перли се големината на стаклените перли и количината на употребен воздушен притисок. Користете го овој процес само кога димензионалните толеранции на делот не се критични.

Другите завршни процеси вклучуваат полирање и боење.

слој

Ова вклучува обложување на алуминиумски дел со друг материјал како што се цинк, никел и хром. Ова се прави за да се подобрат процесите на деловите и може да се постигне преку електрохемиски процеси.

Анодизирање

Анодизацијата е електрохемиски процес во кој алуминиумски дел се потопува во раствор од разредена сулфурна киселина, а електричен напон се применува преку катодата и анодата. Овој процес ефикасно ги претвора изложените површини на делот во тврд, електрично нереактивен слој од алуминиум оксид. Густината и дебелината на создадениот слој зависат од конзистентноста на растворот, времето на анодизација и електричната струја. Можете исто така да извршите анодизација за да обоите дел.

Боени

Процесот на прашкасто премачкување вклучува премачкување на дел со полимерен прав во боја, со употреба на електростатски пиштол за прскање. Потоа делот се остава да се стврдне на температура од 200°C. Прашкастото премачкување ја подобрува цврстината и отпорноста на абење, корозија и удар.

Термичка обработка

Деловите направени од алуминиумски легури што можат да се обработуваат со топлина може да бидат подложени на термичка обработка за да се подобрат нивните механички својства.

Примени на CNC машински обработени алуминиумски делови во индустријата

Како што беше претходно наведено, алуминиумските легури имаат голем број посакувани својства. Оттука, алуминиумските делови обработени со CNC се неопходни во неколку индустрии, вклучувајќи ги следниве:

  • Воздухопловнапоради високиот сооднос на цврстина и тежина, неколку делови за авиони се изработени од машински обработен алуминиум;
  • автомобилскиСлично на воздухопловната индустрија, неколку делови како што се вратилата и другите компоненти во автомобилската индустрија се направени од алуминиум;
  • ЕлектричниИмајќи висока електрична спроводливост, алуминиумските делови обработени со CNC често се користат како електронски компоненти во електричните апарати;
  • Храна/Фармацевтски производиБидејќи не реагираат со повеќето органски супстанции, алуминиумските делови играат важна улога во прехранбената и фармацевтската индустрија;
  • Спорталуминиумот често се користи за производство на спортска опрема како што се бејзбол палки и спортски свирчиња;
  • КриогеникаСпособноста на алуминиумот да ги задржи своите механички својства на температури под нулата, ги прави алуминиумските делови пожелни за криогени апликации.