Industri nyheder

Hvad du behøver at vide om CNC-bearbejdning af aluminiumsdele

2021-12-08
Der er mange grunde til, at aluminium er det mest almindeligt anvendte ikke-jernholdige metal. Den er meget formbar, så den er velegnet til en lang række anvendelser. Dens duktilitet gør det muligt at lave den til aluminiumsfolie, og dens duktilitet gør det muligt at trække aluminium ind i stænger og tråde.

Aluminium har desuden høj korrosionsbestandighed, for når materialet udsættes for luften, vil det naturligt danne et beskyttende oxidlag. Denne oxidation kan også induceres kunstigt for at give stærkere beskyttelse. Det naturlige beskyttende lag af aluminium gør det mere modstandsdygtigt over for korrosion end kulstofstål. Derudover er aluminium en god varmeleder og elektrisk leder, bedre end kulstofstål og rustfrit stål.


(Aluminiumsfolie)


Det er hurtigere og lettere at behandle end stål, og dets styrke-til-vægt-forhold gør det til et godt valg til mange applikationer, der kræver stærke, hårde materialer. Endelig, sammenlignet med andre metaller, kan aluminium genbruges godt, så mere spånmateriale kan konserveres, smeltes og genbruges. Sammenlignet med den energi, der kræves for at producere rent aluminium, kan genanvendelse af aluminium spare op til 95 % af energien.

Brugen af ​​aluminium har selvfølgelig også nogle ulemper, især i forhold til stål. Det er ikke så hårdt som stål, hvilket gør det til et dårligt valg til dele, der tåler større stød eller ekstrem høj belastningsevne. Smeltepunktet for aluminium er også betydeligt lavere (660°C, når smeltepunktet for stål er lavere, ca. 1400°C), det kan ikke modstå ekstrem høje temperaturapplikationer. Den har også en høj termisk udvidelseskoefficient, så hvis temperaturen er for høj under forarbejdningen, vil den deformeres, og det er svært at opretholde strenge tolerancer. Endelig kan aluminium være dyrere end stål på grund af højere effektbehov under forbrug.

Aluminiumslegering

Ved let at justere mængden af ​​aluminiumslegeringselementer kan der fremstilles utallige slags aluminiumslegeringer. Nogle sammensætninger har dog vist sig at være mere anvendelige end andre. Disse almindelige aluminiumslegeringer er grupperet efter de vigtigste legeringselementer. Hver serie har nogle fælles egenskaber. For eksempel kan 3000-, 4000- og 5000-seriens aluminiumslegeringer ikke varmebehandles, så der anvendes koldbearbejdning, som også kaldes arbejdshærdning. Til

De vigtigste aluminiumslegeringstyper er som nedenfor.

1000-serien

Aluminium 1xxx legeringer indeholder det reneste aluminium, med et aluminiumindhold på mindst 99 vægt%. Der er ingen specifikke legeringselementer, hvoraf de fleste er næsten rent aluminium. For eksempel indeholder aluminium 1199 99,99 vægtprocent aluminium og bruges til fremstilling af aluminiumsfolie. Det er de blødeste kvaliteter, men de kan arbejde hærde, hvilket betyder, at de bliver stærkere, når de deformeres gentagne gange.

2000-serien

Det vigtigste legeringselement i 2000-seriens aluminium er kobber. Disse aluminiumskvaliteter kan udfældningshærdes, hvilket gør dem næsten lige så stærke som stål. Udfældningshærdning involverer opvarmning af metallet til en bestemt temperatur for at lade udfældningen af ​​andre metaller fælde ud af metalopløsningen (mens metallet forbliver fast), og hjælper med at øge flydespændingen. Men på grund af tilsætningen af ​​kobber har 2xxx aluminiumskvaliteter lavere korrosionsbestandighed. Aluminium 2024 indeholder også mangan og magnesium og bruges i rumfartsdele.

3000-serien

Mangan er det vigtigste tilsætningsstof i aluminium 3000-serien. Disse aluminiumslegeringer kan også arbejdshærdes (dette er nødvendigt for at opnå et tilstrækkeligt hårdhedsniveau, fordi disse aluminiumskvaliteter ikke kan varmebehandles). Aluminium 3004 indeholder også magnesium, en legering, der bruges i aluminiumsdåser, og dets hærdede varianter.


4000-serien

4000-seriens aluminium inkluderer silicium som det vigtigste legeringselement. Silicium sænker smeltepunktet for 4xxx aluminium. Aluminium 4043 bruges som fyldstangsmateriale til svejsning af 6000-seriens aluminiumslegeringer, mens aluminium 4047 bruges som plade og beklædning.

5000-serien

Magnesium er det vigtigste legeringselement i 5000-serien. Disse kvaliteter har nogle af de bedste korrosionsbestandigheder, så de bruges ofte i marine applikationer eller andre situationer, der står over for ekstreme miljøer. Aluminium 5083 er en legering, der almindeligvis anvendes i marinedele.

6000-serien

Både magnesium og silicium bruges til at lave nogle af de mest almindelige aluminiumslegeringer. Kombinationen af ​​disse elementer bruges til at skabe 6000-serien, som normalt er let at bearbejde og udfældningshærdning. Især 6061 er en af ​​de mest almindelige aluminiumslegeringer og har høj korrosionsbestandighed. Det er almindeligt anvendt i strukturelle og rumfartsapplikationer.

7000-serien

Disse aluminiumslegeringer er lavet af zink og indeholder nogle gange kobber, krom og magnesium. De kan udfældningshærdes til at blive den stærkeste af alle aluminiumslegeringer. 7000-kvaliteten bruges ofte i rumfartsapplikationer på grund af dens høje styrke. 7075 er en almindelig karakter. Selvom dens korrosionsbestandighed er højere end for 2000-seriens materialer, er dens korrosionsbestandighed lavere end andre legeringer. Denne legering er almindeligt anvendt, men er særligt velegnet til rumfartsapplikationer. Til

Disse aluminiumslegeringer er lavet af zink, og nogle gange kobber, krom og magnesium, og kan blive den stærkeste af alle aluminiumslegeringer ved udfældningshærdning. Klasse 7000 bruges normalt i rumfartsapplikationer på grund af dens høje styrke. 7075 er en generel kvalitet med lavere korrosionsbestandighed end andre legeringer.

8000 serien

8000-serien er en generel betegnelse, der ikke gælder for andre typer aluminiumslegeringer. Disse legeringer kan omfatte mange andre elementer, herunder jern og lithium. For eksempel indeholder 8176 aluminium 0,6% jern og 0,1% silicium efter vægt og bruges til at fremstille ledninger.

Aluminiumshærdningsbehandling og overfladebehandling

Varmebehandling er en almindelig konditioneringsproces, hvilket betyder, at den ændrer mange metallers materialeegenskaber på det kemiske niveau. Især for aluminium er det nødvendigt at øge hårdheden og styrken. Ubehandlet aluminium er et blødt metal, så for at kunne modstå visse anvendelser, skal det igennem en vis tilpasningsproces. For aluminium er processen angivet med bogstavnavnet i slutningen af ​​karakternummeret.

Varmebehandling

2xxx, 6xxx og 7xxx serierne aluminium kan alle varmebehandles. Dette hjælper med at øge metallets styrke og hårdhed og er gavnligt til visse anvendelser. Andre legeringer 3xxx, 4xxx og 5xxx kan kun koldbearbejdes for at øge styrke og hårdhed. Forskellige bogstavnavne (kaldet hærdede navne) kan tilføjes til legeringen for at bestemme, hvilken behandling der anvendes. Disse navne er:

F angiver, at det er i fremstillingstilstand, eller at materialet ikke har gennemgået nogen varmebehandling.

H betyder, at materialet har gennemgået en form for arbejdshærdning, uanset om det er udført samtidig med varmebehandlingen eller ej. Tallet efter "H" angiver typen af ​​varmebehandling og hårdhed.

O angiver, at aluminiumet er udglødet, hvilket reducerer styrken og hårdheden. Dette ser ud til at være et mærkeligt valg - hvem vil have et blødere materiale? Udglødning giver dog et materiale, der er lettere at bearbejde, muligvis mere sejt og mere duktilt, hvilket er fordelagtigt for visse fremstillingsmetoder.

T angiver, at aluminiumet er blevet varmebehandlet, og tallet efter "T" angiver detaljerne i varmebehandlingsprocessen. For eksempel gennemgår Al 6061-T6 opløsningsvarmebehandling (opretholdt ved 980 grader Fahrenheit, derefter bratkølet i vand for hurtig afkøling), og derefter ældningsbehandling mellem 325 og 400 grader Fahrenheit.

Overfladebehandling

Der er mange overfladebehandlinger, der kan påføres på aluminium, og hver overfladebehandling har udseende og beskyttelsesegenskaber, der egner sig til forskellige anvendelser. Til

Der er ingen effekt på materialet efter polering. Denne overfladebehandling kræver mindre tid og kræfter, men er normalt ikke nok til dekorative dele, og er mest velegnet til prototyper, der kun tester funktion og egnethed.

Slibning er det næste trin op fra den bearbejdede overflade. Vær mere opmærksom på brugen af ​​skarpe værktøjer og efterbehandlinger for at give en glattere overfladefinish. Dette er også en mere præcis behandlingsmetode, som normalt bruges til at teste dele. Denne proces efterlader dog stadig maskinspor, så den bruges normalt ikke i slutproduktet.

Sandblæsning skaber en mat overflade ved at sprøjte små glasperler på aluminiumsdele. Dette vil fjerne de fleste (men ikke alle) behandlingsmærker og give det et glat, men kornet udseende. Det ikoniske udseende og følelsen af ​​nogle populære bærbare computere kommer fra sandblæsning før anodisering.



Anodisering er en almindelig overfladebehandlingsmetode. Det er et beskyttende oxidlag, der naturligt dannes på aluminiumsoverfladen, når det udsættes for luften. Under manuel behandling hænges aluminiumsdele på en ledende understøtning, nedsænket i en elektrolytisk opløsning, og jævnstrøm indføres i den elektrolytiske opløsning. Når syren i opløsningen opløser det naturligt dannede oxidlag, frigiver strømmen ilt på overfladen og danner derved et nyt beskyttende lag af aluminiumoxid.



Ved at balancere opløsningshastigheden og akkumuleringshastigheden danner oxidlaget nanoporer, hvilket tillader belægningen at fortsætte med at vokse ud over, hvad der er naturligt muligt. Senere, af æstetiske årsager, fyldes nanoporerne nogle gange med andre korrosionshæmmere eller farvede farvestoffer og forsegles derefter for at fuldende den beskyttende belægning.


Forarbejdningsfærdigheder i aluminium

1. Hvis emnet overophedes under bearbejdning, vil den høje termiske udvidelseskoefficient af aluminium påvirke tolerancen, især for tynde dele. For at forhindre eventuelle negative effekter kan varmekoncentration undgås ved at skabe værktøjsbaner, der ikke er koncentreret i ét område for længe. Denne metode kan sprede varme, og værktøjsbanen kan ses og ændres i CAM-softwaren, der genererer CNC-bearbejdningsprogrammet.


2.2. Hvis kraften er for stor, vil blødheden af ​​nogle aluminiumslegeringer fremme deformation under forarbejdning. Derfor, i henhold til den anbefalede tilførselshastighed og hastighed for at behandle en specifik kvalitet af aluminium, for at generere den passende kraft under processen. En anden tommelfingerregel for at forhindre deformation er at holde delens tykkelse større end 0,020 tommer i alle områder.


3. En anden effekt af aluminiums duktilitet er, at det kan danne en kombineret kant af materialet på værktøjet. Dette vil skjule værktøjets skarpe skæreoverflade, gøre værktøjet stumpt og reducere dets skæreeffektivitet. Denne akkumuleringskant kan også forårsage en dårlig overfladefinish på delen. For at undgå ophobning af kanter, eksperimenter med værktøjsmaterialer; prøv at udskifte HSS (højhastighedsstål) med hårdmetalskær, eller omvendt, og juster skærehastigheden. Du kan også prøve at justere mængden og typen af ​​skærevæske.


Fortæl os om, hvordan man behandler aluminiumsdele ved CNC-bearbejdning som følgende video.



-------------------------------------------------- --------ENDE----------------------------------------- ----------------------------