Vad du behöver veta om CNC-bearbetning av aluminiumdelar

Det finns många anledningar till varför aluminium är den vanligaste icke-järnmetallen. Den är mycket formbar, så den är lämplig för ett brett spektrum av applikationer. Dess duktilitet gör att den kan göras till aluminiumfolie, och dess duktilitet gör att aluminium kan dras in i stavar och trådar.

Aluminium har också hög korrosionsbeständighet, för när materialet exponeras för luften kommer det naturligt att bilda ett skyddande oxidskikt. Denna oxidation kan också induceras artificiellt för att ge ett starkare skydd. Det naturliga skyddsskiktet av aluminium gör det mer motståndskraftigt mot korrosion än kolstål. Dessutom är aluminium en bra värmeledare och elektrisk ledare, bättre än kolstål och rostfritt stål.

（Aluminiumsfolie）

Det är snabbare och lättare att bearbeta än stål, och dess styrka-till-vikt-förhållande gör det till ett bra val för många applikationer som kräver starka, hårda material. Slutligen, jämfört med andra metaller, kan aluminium återvinnas bra, så att mer spånmaterial kan bevaras, smältas och återanvändas. Jämfört med den energi som krävs för att producera rent aluminium kan återvinning av aluminium spara upp till 95 % av energin.

Naturligtvis har användningen av aluminium också vissa nackdelar, speciellt jämfört med stål. Det är inte lika hårt som stål, vilket gör det till ett dåligt val för delar som tål större stötar eller extremt hög lastkapacitet. Smältpunkten för aluminium är också betydligt lägre (660°C, när smältpunkten för stål är lägre, ca 1400°C), det tål inte extrema höga temperaturer. Den har också en hög termisk expansionskoefficient, så om temperaturen är för hög under bearbetningen kommer den att deformeras och det är svårt att upprätthålla strikta toleranser. Slutligen kan aluminium vara dyrare än stål på grund av högre effektbehov under förbrukning.

Aluminiumlegering

Genom att lite justera mängden aluminiumlegeringselement kan otaliga sorters aluminiumlegeringar tillverkas. Vissa kompositioner har dock visat sig vara mer användbara än andra. Dessa vanliga aluminiumlegeringar är grupperade efter de huvudsakliga legeringselementen. Varje serie har några gemensamma attribut. Till exempel kan aluminiumlegeringar i serierna 3000, 4000 och 5000 inte värmebehandlas, så kallbearbetning används, vilket också kallas arbetshärdning. Till

Huvudtyperna av aluminiumlegeringar är enligt nedan.

1000-serien

Aluminium 1xxx-legeringar innehåller det renaste aluminiumet, med en aluminiumhalt på minst 99 viktprocent. Det finns inga specifika legeringselement, varav de flesta är nästan rent aluminium. Till exempel innehåller aluminium 1199 99,99 viktprocent aluminium och används för att tillverka aluminiumfolie. Dessa är de mjukaste kvaliteterna, men de kan arbetshärdas, vilket innebär att de blir starkare när de deformeras upprepade gånger.

2000-serien

Det huvudsakliga legeringselementet i 2000-seriens aluminium är koppar. Dessa aluminiumkvaliteter kan fällningshärdas, vilket gör dem nästan lika starka som stål. Utfällningshärdning innebär att metallen värms upp till en viss temperatur för att tillåta utfällning av andra metaller att fällas ut ur metalllösningen (medan metallen förblir fast), och hjälper till att öka sträckgränsen. Men på grund av tillsatsen av koppar har 2xxx aluminiumkvaliteter lägre korrosionsbeständighet. Aluminium 2024 innehåller även mangan och magnesium och används i flyg- och rymddelar.

3000-serien

Mangan är det viktigaste tillsatselementet i aluminium 3000-serien. Dessa aluminiumlegeringar kan också arbetshärdas (detta är nödvändigt för att uppnå en tillräcklig nivå av hårdhet, eftersom dessa aluminiumkvaliteter inte kan värmebehandlas). Aluminium 3004 innehåller även magnesium, en legering som används i dryckesburkar av aluminium, och dess härdade varianter.

4000-serien

4000-seriens aluminium innehåller kisel som det huvudsakliga legeringselementet. Kisel sänker smältpunkten för 4xxx aluminium. Aluminium 4043 används som tillsatsstavsmaterial för svetsning av 6000-seriens aluminiumlegeringar, medan aluminium 4047 används som plåt och beklädnad.

5000-serien

Magnesium är det huvudsakliga legeringselementet i 5000-serien. Dessa kvaliteter har några av de bästa korrosionsbeständigheten, så de används ofta i marina applikationer eller andra situationer som möter extrema miljöer. Aluminium 5083 är en legering som vanligtvis används i marina delar.

6000-serien

Både magnesium och kisel används för att göra några av de vanligaste aluminiumlegeringarna. Kombinationen av dessa element används för att skapa 6000-serien, som vanligtvis är lätt att bearbeta och fällningshärdning. I synnerhet är 6061 en av de vanligaste aluminiumlegeringarna och har hög korrosionsbeständighet. Det används ofta i strukturella och rymdtillämpningar.

7000-serien

Dessa aluminiumlegeringar är gjorda av zink och innehåller ibland koppar, krom och magnesium. De kan nederbördshärdas för att bli den starkaste av alla aluminiumlegeringar. Kvaliteten 7000 används ofta i flyg- och rymdtillämpningar på grund av sin höga hållfasthet. 7075 är ett vanligt betyg. Även om dess korrosionsbeständighet är högre än för material i 2000-serien, är dess korrosionsbeständighet lägre än andra legeringar. Denna legering används ofta, men är särskilt lämplig för flyg- och rymdtillämpningar. Till

Dessa aluminiumlegeringar är gjorda av zink, och ibland koppar, krom och magnesium, och kan bli den starkaste av alla aluminiumlegeringar genom utfällningshärdning. Klass 7000 används vanligtvis inom flyg- och rymdtillämpningar på grund av sin höga hållfasthet. 7075 är en allmän kvalitet med lägre korrosionsbeständighet än andra legeringar.

8000-serien

8000-serien är en allmän term som inte gäller några andra typer av aluminiumlegeringar. Dessa legeringar kan innehålla många andra element, inklusive järn och litium. Till exempel innehåller 8176 aluminium 0,6 viktprocent järn och 0,1 viktprocent kisel och används för att tillverka trådar.

Aluminiumhärdningsbehandling och ytbehandling

Värmebehandling är en vanlig konditioneringsprocess, vilket innebär att den förändrar materialegenskaperna hos många metaller på kemisk nivå. Speciellt för aluminium är det nödvändigt att öka hårdheten och styrkan. Obehandlad aluminium är en mjuk metall, så för att klara vissa applikationer behöver den gå igenom en viss justeringsprocess. För aluminium indikeras processen med bokstavsnamnet i slutet av betygsnumret.

Värmebehandling

2xxx, 6xxx och 7xxx aluminium kan alla värmebehandlas. Detta hjälper till att öka metallens hållfasthet och hårdhet och är fördelaktigt för vissa applikationer. Andra legeringar 3xxx, 4xxx och 5xxx kan endast kallbearbetas för att öka styrkan och hårdheten. Olika bokstavsnamn (kallade härdade namn) kan läggas till legeringen för att avgöra vilken behandling som används. Dessa namn är:

F indikerar att det är i tillverkningsskick eller att materialet inte har genomgått någon värmebehandling.

H betyder att materialet har genomgått någon form av arbetshärdning, oavsett om det utförs samtidigt med värmebehandlingen eller inte. Siffran efter "H" anger typen av värmebehandling och hårdhet.

O indikerar att aluminiumet är glödgat, vilket minskar styrkan och hårdheten. Detta verkar vara ett konstigt val - vem skulle vilja ha ett mjukare material? Emellertid ger glödgning ett material som är lättare att bearbeta, eventuellt segare och mer seg, vilket är fördelaktigt för vissa tillverkningsmetoder.

T indikerar att aluminiumet har värmebehandlats, och siffran efter "T" indikerar detaljerna i värmebehandlingsprocessen. Till exempel genomgår Al 6061-T6 lösningsvärmebehandling (hålls vid 980 grader Fahrenheit, släcks sedan i vatten för snabb kylning) och sedan åldringsbehandling mellan 325 och 400 grader Fahrenheit.

Ytbehandling

Det finns många ytbehandlingar som kan appliceras på aluminium och varje ytbehandling har utseende och skyddsegenskaper som lämpar sig för olika applikationer. Till

Det finns ingen effekt på materialet efter polering. Denna ytbehandling kräver mindre tid och ansträngning, men räcker vanligtvis inte till dekorativa delar, och lämpar sig bäst för prototyper som endast testar funktion och lämplighet.

Slipning är nästa steg upp från den bearbetade ytan. Var mer uppmärksam på användningen av vassa verktyg och efterbehandlingar för att få en jämnare ytfinish. Detta är också en mer exakt bearbetningsmetod som vanligtvis används för att testa delar. Denna process lämnar dock fortfarande maskinspår, så den används vanligtvis inte i slutprodukten.

Sandblästring skapar en matt yta genom att spruta små glaspärlor på aluminiumdelar. Detta tar bort de flesta (men inte alla) bearbetningsmärken och ger det ett jämnt men kornigt utseende. Det ikoniska utseendet och känslan hos några populära bärbara datorer kommer från sandblästring före anodisering.

Anodisering är en vanlig ytbehandlingsmetod. Det är ett skyddande oxidskikt som naturligt bildas på aluminiumytan när det utsätts för luft. Under manuell bearbetning hängs aluminiumdelar på ett ledande stöd, nedsänkta i en elektrolytisk lösning och likström införs i den elektrolytiska lösningen. När syran i lösningen löser upp det naturligt bildade oxidskiktet frigör strömmen syre på dess yta och bildar därigenom ett nytt skyddande skikt av aluminiumoxid.

Genom att balansera upplösningshastigheten och ackumuleringshastigheten bildar oxidskiktet nanoporer, vilket gör att beläggningen kan fortsätta att växa utöver vad som är naturligt möjligt. Senare, av estetiska skäl, fylls nanoporerna ibland med andra korrosionsinhibitorer eller färgade färgämnen och förseglas sedan för att fullborda den skyddande beläggningen.

Kunskaper i aluminiumbearbetning

1. Om arbetsstycket överhettas under bearbetning, kommer den höga värmeutvidgningskoefficienten för aluminium att påverka toleransen, särskilt för tunna delar. För att förhindra eventuella negativa effekter kan värmekoncentration undvikas genom att skapa verktygsbanor som inte är koncentrerade till ett område för länge. Denna metod kan avleda värme och verktygsbanan kan ses och modifieras i CAM-mjukvaran som genererar CNC-bearbetningsprogrammet.

2.2. Om kraften är för stor kommer mjukheten hos vissa aluminiumlegeringar att främja deformation under bearbetningen. Därför, enligt den rekommenderade matningshastigheten och hastigheten för att bearbeta en specifik kvalitet av aluminium, för att generera lämplig kraft under processen. En annan tumregel för att förhindra deformation är att hålla delens tjocklek större än 0,020 tum i alla områden.

3. En annan effekt av duktiliteten hos aluminium är att det kan bilda en kombinerad kant av materialet på verktyget. Detta kommer att dölja verktygets skarpa skäryta, göra verktyget trubbigt och minska skäreffektiviteten. Denna ackumuleringskant kan också orsaka dålig ytfinish på detaljen. För att undvika ansamling av kanter, experimentera med verktygsmaterial; prova att byta ut HSS (höghastighetsstål) mot hårdmetallskär, eller vice versa, och justera skärhastigheten. Du kan också försöka justera mängden och typen av skärvätska.

Låt oss veta hur man bearbetar aluminiumdelar genom CNC-bearbetning enligt följande video.

-------------------------------------------------- --------SLUTET----------------------------------------- ----------------------------