Alumini për Materialet e Përpunimit CNC
Alumini është një nga materialet më të përpunuara sot. Në fakt, proceset e përpunimit CNC të aluminit janë të dytat pas çelikut për sa i përket frekuencës së ekzekutimit. Kryesisht kjo për shkak të përpunueshmërisë së tij të shkëlqyer.
Në formën e tij më të pastër, elementi kimik alumini është i butë, i dukshëm, jo-magnetik dhe me pamje të bardhë argjendtë. Megjithatë, elementi nuk përdoret vetëm në formën e pastër. Alumini zakonisht aliazhohet me elementë të ndryshëm si mangani, bakri dhe magnezi për të formuar qindra aliazhe alumini me veti të ndryshme të përmirësuara ndjeshëm.
Ky artikull shqyrton proceset, mjetet, parametrat dhe sfidat e përfshira në përpunimin CNC të aluminit dhe lidhjeve të tij. Ai gjithashtu diskuton vetitë e aluminit, lidhjet më të njohura të përdorura në përpunimin CNC, si dhe aplikimin e aluminit në industri të ndryshme.
machinability
Alumini formohet, përpunohet dhe përpunohet lehtësisht duke përdorur një sërë procesesh. Mund të pritet shpejt dhe lehtë nga makineritë sepse është i butë dhe çahet lehtë. Është gjithashtu më pak i kushtueshëm dhe kërkon më pak energji për t'u përpunuar sesa çeliku. Këto karakteristika janë me përfitime të mëdha si për mekanikun ashtu edhe për klientin që porosit pjesën. Për më tepër, përpunimi i mirë i aluminit do të thotë se deformohet më pak gjatë përpunimit. Kjo çon në saktësi më të lartë pasi u lejon makinave CNC të arrijnë toleranca më të larta.
Raporti i forcës ndaj peshës
Alumini përbën rreth një të tretën e dendësisë së çelikut. Kjo e bën atë relativisht të lehtë. Pavarësisht peshës së lehtë, alumini ka rezistencë shumë të lartë. Ky kombinim i rezistencës dhe peshës së lehtë përshkruhet si raporti rezistencë ndaj peshës së materialeve. Raporti i lartë rezistencë ndaj peshës i aluminit e bën atë të favorshëm për pjesët e kërkuara në disa industri, të tilla si industria e automobilave dhe ajo e hapësirës ajrore.
Rezistenca korrozioni
Alumini është rezistent ndaj gërvishtjeve dhe korrozionit në kushte të zakonshme detare dhe atmosferike. Ju mund t'i përmirësoni këto veti duke i anodizuar. Është e rëndësishme të theksohet se rezistenca ndaj korrozionit ndryshon në klasa të ndryshme të aluminit. Megjithatë, klasat që përpunohen më rregullisht me makinë CNC kanë rezistencën më të madhe.
Performanca në temperatura të ulëta
Shumica e materialeve kanë tendencë të humbasin disa nga vetitë e tyre të dëshirueshme në temperatura nën zero. Për shembull, si çelikët e karbonit ashtu edhe goma bëhen të brishtë në temperatura të ulëta. Alumini, nga ana tjetër, ruan butësinë, duktilitetin dhe forcën e tij në temperatura shumë të ulëta.
Përçueshmëria elektrike
Përçueshmëria elektrike e aluminit të pastër është rreth 37.7 milionë siemens për metër në temperaturë ambienti. Edhe pse lidhjet e aluminit mund të kenë përçueshmëri më të ulët se alumini i pastër, ato janë mjaftueshëm përçuese që pjesët e tyre të gjejnë përdorim në komponentët elektrikë. Nga ana tjetër, alumini do të ishte një material i papërshtatshëm nëse përçueshmëria elektrike nuk është një karakteristikë e dëshirueshme e një pjese të përpunuar.
Riciklueshmëria
Meqenëse është një proces prodhimi zbritës, proceset e përpunimit CNC gjenerojnë një numër të madh ashklash, të cilat janë materiale mbeturinash. Alumini është shumë i riciklueshëm, që do të thotë se kërkon energji, përpjekje dhe kosto relativisht të ulët për t'u ricikluar. Kjo e bën atë të preferueshëm për ata që duan të rikuperojnë shpenzimet ose të zvogëlojnë humbjet e materialeve. Gjithashtu e bën aluminin një material më miqësor ndaj mjedisit për t'u përpunuar.
Potenciali i anodizimit
Anodizimi, i cili është një procedurë e përfundimit të sipërfaqes që rrit rezistencën ndaj konsumimit dhe korrozionit të një materiali, është i lehtë për t'u arritur në alumin. Ky proces gjithashtu e bën më të lehtë shtimin e ngjyrës në pjesët e aluminit të përpunuara.
Lidhjet e njohura të aluminit për përpunimin CNC
Nga përvoja jonë në Xometry, 5 klasat e mëposhtme të aluminit janë ndër më të përdorurat për përpunimin CNC.
EN AW-2007 / 3.1645 / AlCuMgPb
Emërtime alternative: 3.1645; EN 573-3; AlCu4PbMgMn.
Ky aliazh alumini ka bakrin si elementin kryesor lidhës (4-5%) të bakrit. Është një aliazh i shkurtër i copëtuar që është i qëndrueshëm, i lehtë, shumë funksional dhe ka të njëjtat veti të larta mekanike si AW 2030. Është gjithashtu i përshtatshëm për fileto, trajtim termik dhe përpunim me shpejtësi të lartë. Të gjitha këto veti e bëjnë EN AW 2007 të përdorur gjerësisht në prodhimin e pjesëve të makinerive, bulonave, vidave, arrave dhe shufrave të filetuara. Megjithatë, kjo gradë alumini ka saldueshmëri të ulët dhe rezistencë të ulët ndaj korrozionit; prandaj rekomandohet të kryhet anodizim mbrojtës pas përpunimit të pjesëve.
EN AW-5083 / 3.3547 / Al-Mg4,5Mn
Emërtime alternative: 3.3547; Aliazh 5083; EN 573-3; UNS A95083; ASTM B209; AlMg4.5Mn0.7
AW 5083 është i njohur për performancën e tij të shkëlqyer në mjedise të ashpra. Ai përmban magnez dhe gjurmë të vogla kromi dhe mangani. Kjo gradë ka rezistencë shumë të lartë ndaj korrozionit si në mjedise kimike ashtu edhe në ato detare. Nga të gjitha lidhjet që nuk trajtohen me nxehtësi, AW 5080 ka forcën më të lartë; një veti që e ruan edhe pas saldimit. Ndërsa kjo lidhje nuk duhet të përdoret në aplikime me temperatura më të larta se 65°C, ajo shkëlqen në aplikime në temperatura të ulëta.
Për shkak të grupit të vetive të dëshirueshme, AW 5080 përdoret në aplikime të shumta, duke përfshirë pajisjet kriogjenike, aplikimet detare, pajisjet nën presion, aplikimet kimike, konstruksionet e salduara dhe karroceritë e automjeteve.
EN AW 5754 / 3.3535 / Al-Mg3
Emërtime alternative: 3.3535; Aliazh 5754; EN 573-3; U21NS A95754; ASTM B 209; Al-Mg3.
Duke qenë një aliazh alumini-magnezi i farkëtuar me përqindjen më të lartë të aluminit, AW 5754 mund të rrokulliset, të farkëtohet dhe të ekstrudohet. Gjithashtu nuk është i trajtueshëm me nxehtësi dhe mund të përpunohet në të ftohtë për të rritur fortësinë e tij, por me një duktilitet më të ulët. Përveç kësaj, ky aliazh ka rezistencë të shkëlqyer ndaj korrozionit dhe ka fortësi të lartë. Duke marrë parasysh këto veti, është e kuptueshme që AW 5754 është një nga klasat më të njohura të aluminit të përpunuar me CNC. Përdoret zakonisht në strukturat e salduara, aplikimet në dysheme, pajisjet e peshkimit, karroceritë e automjeteve, përpunimin e ushqimit dhe thumba.
EN AW-6060 / 3.3206 / Al-MgSi
Emërtime alternative: 3.3206; ISO 6361; UNS A96060; ASTM B 221; AlMgSi0,5
Ky është një aliazh alumini i farkëtuar që përmban magnez dhe silikon. Është i trajtueshëm me nxehtësi dhe ka fortësi mesatare, saldueshmëri të mirë dhe formueshmëri të mirë. Është gjithashtu shumë rezistent ndaj korrozionit; një veti që mund të përmirësohet edhe më tej përmes anodizimit. EN AW 6060 përdoret shpesh në ndërtim, përpunimin e ushqimit, pajisjet mjekësore dhe inxhinierinë e automobilave.
EN AW-7075 / 3.4365 / Al-Zn6MgCu
Emërtime alternative: 3.4365; UNS A96082; H30; Al-Zn6MgCu.
Zinku është elementi kryesor aliazhues në këtë gradë alumini. Edhe pse EN AW 7075 ka përpunim mesatar, veti të dobëta të formimit në të ftohtë dhe nuk është i përshtatshëm si për saldim ashtu edhe për bashkim; ai ka një raport të lartë të fortësisë ndaj dendësisë, rezistencë të shkëlqyer ndaj mjediseve atmosferike dhe detare dhe fortësi të krahasueshme me disa aliazhe çeliku. Ky aliazh përdoret në një gamë shumë të gjerë aplikimesh, duke përfshirë kornizat e biçikletave dhe të deltave, pajisjet e ngjitjes në shkëmbinj, armët dhe prodhimin e mjeteve të kallëpeve.
EN AW-6061 / 3.3211 / Al-Mg1SiCu
Emërtime alternative: 3.3211, UNS A96061, A6061, Al-Mg1SiCu.
Ky aliazh përmban magnez dhe silic si elementët kryesorë të tij aliazhues me sasi të vogla bakri. Me një rezistencë ndaj tërheqjes prej 180Mpa, ky është një aliazh me rezistencë të lartë dhe është shumë i përshtatshëm për struktura me ngarkesë të lartë, siç janë skelat, vagonët hekurudhorë, pjesët e makinerive dhe të hapësirës ajrore.
EN AW-6082 / 3.2315 / Al-Si1Mg
Emërtime alternative: 3.2315, UNS A96082, A-SGM0,7, Al-Si1Mg.
I formuar zakonisht me anë të petëzimit dhe nxjerrjes, ky aliazh ka fortësi mesatare me saldueshmëri dhe përçueshmëri termike shumë të mirë. Ka rezistencë të lartë ndaj çarjeve nga korrozioni ndaj stresit. Ka një fortësi në tërheqje që varion nga 140 – 330 MPa. Përdoret gjerësisht në ndërtimin në det të hapur dhe në kontejnerë.
Proceset e Përpunimit CNC të Alumini
Ju mund ta përpunoni aluminin me anë të një numri procesesh përpunimi CNC që janë në dispozicion sot. Disa nga këto procese janë si më poshtë.
Ndertimi i CNC
Në operacionet e tornimit CNC, pjesa e punës rrotullohet, ndërsa mjeti prerës me një pikë të vetme qëndron i palëvizshëm përgjatë boshtit të tij. Në varësi të makinës, ose pjesa e punës ose mjeti prerës kryejnë lëvizjen e furnizimit kundrejt tjetrës në mënyrë që të arrihet heqja e materialit.
mulliri CNC
Operacionet e frezimit CNC janë më të përdorurat në përpunimin e pjesëve të aluminit. Këto operacione përfshijnë rrotullimin e një prerjeje shumëpikëshe përgjatë boshtit të saj, ndërsa pjesa e punës qëndron e palëvizshme përgjatë boshtit të vet. Veprimi i prerjes dhe më pas heqja e materialit arrihet me lëvizjen e furnizimit të pjesës së punës, mjetit prerës ose të të dyjave së bashku. Kjo lëvizje mund të kryhet përgjatë boshteve të shumta.
Xhepimi
I njohur gjithashtu si frezim xhepi, prerja me xhep është një formë e frezimit CNC në të cilën një xhep i zbrazët përpunohet në një pjesë.
Duke u përballur me
Veshjet në përpunimin mekanik përfshijnë krijimin e një sipërfaqeje tërthore të sheshtë në sipërfaqen e një pjese të punës nëpërmjet tornimit sipërfaqësor ose frezimit sipërfaqësor.
Shpimi CNC
Shpimi me CNC është procesi i bërjes së një vrime në një copë pune. Në këtë operacion, një mjet prerës rrotullues shumëpikësh i një madhësie të caktuar lëviz në një vijë të drejtë pingule me sipërfaqen që do të shpohet, duke krijuar kështu në mënyrë efektive një vrimë.
Mjete për përpunimin e aluminit
Ekzistojnë disa faktorë që ndikojnë në përzgjedhjen e një mjeti për përpunimin CNC të aluminit.
Projektimi i mjeteve
Ekzistojnë aspekte të ndryshme të gjeometrisë së një mjeti që kontribuojnë në efikasitetin e tij në përpunimin e aluminit. Një prej tyre është numri i kanaleve të tij. Për të parandaluar vështirësinë në evakuimin e copave me shpejtësi të lartë, mjetet prerëse për përpunimin CNC të aluminit duhet të kenë 2-3 kanale. Një numër më i madh kanalesh rezulton në lugina më të vogla të copave. Kjo do të bëjë që copat e mëdha të prodhuara nga lidhjet e aluminit të ngecin. Kur forcat e prerjes janë të ulëta dhe hapësira midis copave është kritike për procesin, duhet të përdorni 2 kanale. Për një ekuilibër të përsosur të hapësirës midis copave dhe forcës së mjetit, përdorni 3 kanale.
Këndi spirale
Këndi i helikës është këndi midis vijës qendrore të një mjeti dhe një vije të drejtë tangjente përgjatë skajit prerës. Është një tipar i rëndësishëm i mjeteve prerëse. Ndërsa një kënd më i lartë i helikës i largon ashklat nga një pjesë më shpejt, ai rrit fërkimin dhe nxehtësinë gjatë prerjes. Kjo mund të shkaktojë që ashklat të bashkohen me sipërfaqen e mjetit gjatë përpunimit CNC të aluminit me shpejtësi të lartë. Një kënd më i ulët i helikës, nga ana tjetër, prodhon më pak nxehtësi, por mund të mos i heqë ashklat në mënyrë efektive. Për përpunimin e aluminit, një kënd helikë prej 35° ose 40° është i përshtatshëm për aplikimet e ashpërsimit, ndërsa një kënd helikë prej 45° është më i miri për përfundimin.
Këndi i pastrimit
Këndi i hapësirës është një faktor tjetër i rëndësishëm për funksionimin e duhur të një mjeti. Një kënd tepër i madh do të bënte që mjeti të ngulej në pjesën e punës dhe të dridhej. Nga ana tjetër, një kënd shumë i vogël do të shkaktonte fërkim midis mjetit dhe pjesës së punës. Këndet e hapësirës midis 6° dhe 10° janë më të mirat për përpunimin CNC të aluminit.
Materiali i veglave
Karbidi është materiali i preferuar për mjetet prerëse të përdorura në përpunimin CNC të aluminit. Meqenëse alumini është prerje e butë, ajo që është e rëndësishme në një mjet prerës për aluminin nuk është fortësia, por aftësia për të ruajtur një teh të mprehtë si brisk. Kjo aftësi është e pranishme në mjetet e karbit dhe varet nga dy faktorë, madhësia e kokrrizave të karbidit dhe raporti i lidhësit. Ndërsa një madhësi më e madhe e kokrrizave rezulton në një material më të fortë, një madhësi më e vogël e kokrrizave garanton një material më të fortë dhe më rezistent ndaj goditjeve, e cila është në fakt vetia që kërkojmë. Kokrrizat më të vogla kërkojnë kobalt për të arritur strukturën e kokrrizave të imëta dhe forcën e materialit.
Megjithatë, kobalti reagon me aluminin në temperatura të larta, duke formuar një skaj të grumbulluar alumini në sipërfaqen e mjetit. Çelësi është të përdoret një mjet karabit me sasinë e duhur të kobaltit (2-20%), në mënyrë që të minimizohet ky reagim, duke ruajtur njëkohësisht fortësinë e kërkuar. Mjetet e karabit zakonisht janë në gjendje t'i rezistojnë më mirë se mjetet e çelikut, shpejtësive të larta që shoqërohen me përpunimin CNC të aluminit.
Përveç materialit të mjetit, veshja e mjetit është një faktor i rëndësishëm në efikasitetin e prerjes së mjeteve. Veshjet ZrN (Nitridi i Zirkonit), TiB2 (Di-Boridi i Titaniumit) dhe veshjet në formë diamanti janë disa veshje të përshtatshme për mjetet e përdorura në përpunimin CNC të aluminit.
Feeds dhe Speeds
Shpejtësia e prerjes është shpejtësia me të cilën rrotullohet mjeti prerës. Alumini mund t'i rezistojë shpejtësive shumë të larta të prerjes, prandaj shpejtësia e prerjes për lidhjet e aluminit varet nga kufizimet e makinës që përdoret. Shpejtësia duhet të jetë aq e lartë sa është praktike në përpunimin CNC të aluminit, pasi kjo zvogëlon mundësinë e formimit të skajeve të grumbulluara, kursen kohë, minimizon rritjen e temperaturës në pjesë, përmirëson thyerjen e ashklave dhe përmirëson përfundimin. Shpejtësia e saktë e përdorur ndryshon në varësi të lidhjes së aluminit dhe diametrit të mjetit.
Shkalla e furnizimit është distanca që lëviz pjesa e punës ose mjeti për çdo rrotullim të mjetit. Furnizimi i përdorur varet nga përfundimi i dëshiruar, forca dhe ngurtësia e pjesës së punës. Prerjet e ashpra kërkojnë një furnizim prej 0.15 deri në 2.03 mm/rrotullim, ndërsa prerjet përfundimtare kërkojnë një furnizim prej 0.05 deri në 0.15 mm/rrotullim.
Lëngu prerës
Pavarësisht përpunueshmërisë së tij, mos e prisni kurrë aluminin të thatë pasi kjo nxit formimin e skajeve të grumbulluara. Lëngjet e përshtatshme prerëse për përpunimin CNC të aluminit janë emulsionet e vajrave të tretshëm dhe vajrat minerale. Shmangni lëngjet prerëse që përmbajnë klor ose squfur aktiv pasi këto elementë e njollosin aluminin.
Proceset pas përpunimit
Pas përpunimit mekanik të një pjese alumini, ka disa procese që mund të kryeni për të përmirësuar karakteristikat fizike, mekanike dhe estetike të pjesës. Proceset më të përhapura janë si më poshtë.
Pastrim me rruaza dhe rërë
Pastrimi me sfera qelqi është një proces përfundimi për qëllime estetike. Në këtë proces, pjesa e përpunuar pastrohet me sfera të vogla qelqi duke përdorur një pistoletë ajri me presion të lartë, duke hequr në mënyrë efektive materialin dhe duke siguruar një sipërfaqe të lëmuar. I jep aluminit një përfundim saten ose mat. Parametrat kryesorë të procesit për pastrimin me sfera qelqi janë madhësia e sferave të qelqit dhe sasia e presionit të ajrit të përdorur. Përdoreni këtë proces vetëm kur tolerancat dimensionale të një pjese nuk janë kritike.
Procese të tjera të përfundimit përfshijnë lustrimin dhe lyerjen.
shtresë
Kjo përfshin veshjen e një pjese alumini me një material tjetër si zinku, nikeli dhe kromi. Kjo bëhet për të përmirësuar proceset e pjesëve dhe mund të arrihet përmes proceseve elektrokimike.
Anodizimi
Anodizimi është një proces elektrokimik në të cilin një pjesë alumini zhytet në një tretësirë acidi sulfurik të holluar dhe një tension elektrik aplikohet në katodë dhe anodë. Ky proces në mënyrë efektive shndërron sipërfaqet e ekspozuara të pjesës në një shtresë të fortë, elektrikisht jo-reaktive të oksidit të aluminit. Dendësia dhe trashësia e shtresës së krijuar varen nga konsistenca e tretësirës, koha e anodizimit dhe rryma elektrike. Ju gjithashtu mund të kryeni anodizim për të ngjyrosur një pjesë.
Powder Coating
Procesi i veshjes me pluhur përfshin veshjen e një pjese me pluhur polimeri me ngjyra, duke përdorur një pistoletë spërkatëse elektrostatike. Pjesa më pas lihet të thahet në një temperaturë prej 200°C. Veshje me pluhur përmirëson fortësinë dhe rezistencën ndaj konsumimit, korrozionit dhe goditjeve.
Trajtimit të ngrohjes
Pjesët e bëra nga lidhjet e aluminit që trajtohen me nxehtësi mund t'i nënshtrohen trajtimit termik për të përmirësuar vetitë e tyre mekanike.
Zbatimet e pjesëve të aluminit të përpunuara me CNC në industri
Siç u tha më parë, lidhjet e aluminit kanë një numër vetish të dëshirueshme. Prandaj, pjesët e aluminit të përpunuara me makinë CNC janë të domosdoshme në disa industri, duke përfshirë sa vijon:
- AerospacePër shkak të raportit të lartë të fortësisë ndaj peshës, disa pajisje për avionë janë bërë nga alumini i përpunuar mekanikisht;
- AutomobilistikNgjashëm me industrinë ajrore, disa pjesë të tilla si boshtet dhe komponentë të tjerë në industrinë e automobilave janë bërë nga alumini;
- elektrikDuke pasur përçueshmëri të lartë elektrike, pjesët e aluminit të përpunuara me CNC përdoren shpesh si komponentë elektronikë në pajisjet elektrike;
- Ushqimore/FarmaceutikeMeqenëse nuk reagojnë me shumicën e substancave organike, pjesët e aluminit luajnë role të rëndësishme në industrinë ushqimore dhe farmaceutike;
- Sportivalumini përdoret shpesh për të bërë pajisje sportive siç janë shkopinjtë e bejsbollit dhe bilbilat sportive;
- cryogenicsAftësia e aluminit për të ruajtur vetitë e tij mekanike në temperatura nën zero, i bën pjesët e aluminit të dëshirueshme për aplikime kriogjenike.