Hva du trenger å vite om CNC-bearbeiding av aluminiumsdeler

Det er mange grunner til at aluminium er det mest brukte ikke-jernholdige metallet. Den er veldig formbar, så den er egnet for et bredt spekter av bruksområder. Dens duktilitet gjør at den kan lages til aluminiumsfolie, og duktiliteten gjør at aluminium kan trekkes inn i stenger og ledninger.

Aluminium har også høy korrosjonsbestandighet, fordi når materialet utsettes for luft, vil det naturlig danne et beskyttende oksidlag. Denne oksidasjonen kan også induseres kunstig for å gi sterkere beskyttelse. Det naturlige beskyttende laget av aluminium gjør det mer motstandsdyktig mot korrosjon enn karbonstål. I tillegg er aluminium en god varmeleder og elektrisk leder, bedre enn karbonstål og rustfritt stål.

（Aluminiumsfolie）

Det er raskere og enklere å behandle enn stål, og dets styrke-til-vekt-forhold gjør det til et godt valg for mange bruksområder som krever sterke, harde materialer. Til slutt, sammenlignet med andre metaller, kan aluminium resirkuleres godt, slik at mer flismateriale kan konserveres, smeltes og gjenbrukes. Sammenlignet med energien som kreves for å produsere rent aluminium, kan resirkulering av aluminium spare opptil 95 % av energien.

Selvfølgelig har bruken av aluminium også noen ulemper, spesielt sammenlignet med stål. Det er ikke så hardt som stål, noe som gjør det til et dårlig valg for deler som tåler større støt eller ekstremt høy lastekapasitet. Smeltepunktet til aluminium er også betydelig lavere (660°C, når smeltepunktet for stål er lavere, ca. 1400°C), det tåler ikke ekstreme høytemperaturapplikasjoner. Den har også en høy termisk ekspansjonskoeffisient, så hvis temperaturen er for høy under bearbeiding, vil den deformeres og det er vanskelig å opprettholde strenge toleranser. Til slutt kan aluminium være dyrere enn stål på grunn av høyere kraftbehov under forbruk.

Aluminiumslegering

Ved å justere litt på mengden av aluminiumslegeringselementer, kan utallige typer aluminiumslegeringer produseres. Noen komposisjoner har imidlertid vist seg å være mer nyttige enn andre. Disse vanlige aluminiumslegeringene er gruppert i henhold til de viktigste legeringselementene. Hver serie har noen felles attributter. For eksempel kan 3000-, 4000- og 5000-seriens aluminiumslegeringer ikke varmebehandles, så kaldbearbeiding brukes, som også kalles arbeidsherding. Til

Hovedtyper av aluminiumslegering er som nedenfor.

1000-serien

Aluminium 1xxx legeringer inneholder det reneste aluminium, med et aluminiuminnhold på minst 99 vekt%. Det er ingen spesifikke legeringselementer, hvorav de fleste er nesten rent aluminium. For eksempel inneholder aluminium 1199 99,99 vekt% aluminium og brukes til å lage aluminiumsfolie. Dette er de mykeste kvalitetene, men de kan arbeidsherdes, noe som betyr at de blir sterkere når de deformeres gjentatte ganger.

2000-serien

Hovedlegeringselementet i 2000-seriens aluminium er kobber. Disse kvalitetene av aluminium kan nedbørsherdes, noe som gjør dem nesten like sterke som stål. Utfellingsherding innebærer oppvarming av metallet til en viss temperatur for å la utfellingen av andre metaller felle ut av metallløsningen (mens metallet forblir fast), og bidrar til å øke flytegrensen. På grunn av tilsetningen av kobber har imidlertid 2xxx aluminiumskvaliteter lavere korrosjonsmotstand. Aluminium 2024 inneholder også mangan og magnesium og brukes i romfartsdeler.

3000-serien

Mangan er det viktigste tilsetningsstoffet i aluminium 3000-serien. Disse aluminiumslegeringene kan også arbeidsherdes (dette er nødvendig for å oppnå et tilstrekkelig hardhetsnivå, fordi disse aluminiumskvalitetene ikke kan varmebehandles). Aluminium 3004 inneholder også magnesium, en legering som brukes i drikkebokser av aluminium, og dens herdede varianter.

4000-serien

4000-seriens aluminium inkluderer silisium som det viktigste legeringselementet. Silisium senker smeltepunktet til 4xxx aluminium. Aluminium 4043 brukes som fyllstavmateriale for sveising av 6000-serien aluminiumslegeringer, mens aluminium 4047 brukes som plate og kledning.

5000-serien

Magnesium er det viktigste legeringselementet i 5000-serien. Disse kvalitetene har noen av de beste korrosjonsmotstandene, så de brukes ofte i marine applikasjoner eller andre situasjoner som møter ekstreme miljøer. Aluminium 5083 er en legering som vanligvis brukes i marine deler.

6000-serien

Både magnesium og silisium brukes til å lage noen av de vanligste aluminiumslegeringene. Kombinasjonen av disse elementene brukes til å lage 6000-serien, som vanligvis er enkel å bearbeide og nedbørsherding. Spesielt er 6061 en av de vanligste aluminiumslegeringene og har høy korrosjonsbestandighet. Det brukes ofte i strukturelle og romfartsapplikasjoner.

7000-serien

Disse aluminiumslegeringene er laget av sink, og inneholder noen ganger kobber, krom og magnesium. De kan nedbørsherdes for å bli den sterkeste av alle aluminiumslegeringer. 7000-klassen brukes ofte i romfartsapplikasjoner på grunn av sin høye styrke. 7075 er en vanlig karakter. Selv om korrosjonsmotstanden er høyere enn for materialer i 2000-serien, er korrosjonsmotstanden lavere enn andre legeringer. Denne legeringen er ofte brukt, men er spesielt egnet for romfartsapplikasjoner. Til

Disse aluminiumslegeringene er laget av sink, og noen ganger kobber, krom og magnesium, og kan bli den sterkeste av alle aluminiumslegeringer ved nedbørsherding. Klasse 7000 brukes vanligvis i romfartsapplikasjoner på grunn av sin høye styrke. 7075 er en generell karakter med lavere korrosjonsbestandighet enn andre legeringer.

8000-serien

8000-serien er et generelt begrep som ikke gjelder andre typer aluminiumslegeringer. Disse legeringene kan inneholde mange andre elementer, inkludert jern og litium. For eksempel inneholder 8176 aluminium 0,6 % jern og 0,1 % silisium i vekt og brukes til å lage ledninger.

Herding av aluminium og overflatebehandling

Varmebehandling er en vanlig kondisjoneringsprosess, som betyr at den endrer materialegenskapene til mange metaller på kjemisk nivå. Spesielt for aluminium er det nødvendig å øke hardheten og styrken. Ubehandlet aluminium er et mykt metall, så for å tåle visse bruksområder, må det gjennom en viss justeringsprosess. For aluminium er prosessen angitt med bokstavnavnet på slutten av karakternummeret.

Varmebehandling

2xxx, 6xxx og 7xxx seriene aluminium kan alle varmebehandles. Dette bidrar til å øke styrken og hardheten til metallet, og er gunstig for visse bruksområder. Andre legeringer 3xxx, 4xxx og 5xxx kan kun kaldbearbeides for å øke styrke og hardhet. Ulike bokstavnavn (kalt tempererte navn) kan legges til legeringen for å bestemme hvilken behandling som brukes. Disse navnene er:

F indikerer at det er i produksjonstilstand, eller at materialet ikke har gjennomgått noen varmebehandling.

H betyr at materialet har gjennomgått en form for arbeidsherding, enten det er utført samtidig med varmebehandlingen eller ikke. Tallet etter "H" indikerer type varmebehandling og hardhet.

O indikerer at aluminiumet er glødet, noe som reduserer styrken og hardheten. Dette ser ut til å være et merkelig valg - hvem vil ha et mykere materiale? Imidlertid gir gløding et materiale som er lettere å bearbeide, muligens tøffere og mer duktilt, noe som er fordelaktig for visse produksjonsmetoder.

T indikerer at aluminiumet har blitt varmebehandlet, og tallet etter "T" indikerer detaljene i varmebehandlingsprosessen. For eksempel gjennomgår Al 6061-T6 løsningsvarmebehandling (opprettholdt ved 980 grader Fahrenheit, deretter bråkjølt i vann for rask avkjøling), og deretter aldringsbehandling mellom 325 og 400 grader Fahrenheit.

Overflatebehandling

Det er mange overflatebehandlinger som kan påføres aluminium, og hver overflatebehandling har utseende og beskyttelsesegenskaper som egner seg for ulike bruksområder. Til

Det er ingen effekt på materialet etter polering. Denne overflatebehandlingen krever mindre tid og krefter, men er vanligvis ikke nok for dekorative deler, og egner seg best for prototyper som kun tester funksjon og egnethet.

Sliping er neste trinn opp fra den maskinerte overflaten. Vær mer oppmerksom på bruken av skarpe verktøy og etterbehandlinger for å gi en jevnere overflatefinish. Dette er også en mer presis behandlingsmetode, vanligvis brukt til å teste deler. Imidlertid etterlater denne prosessen fortsatt maskinspor, så den brukes vanligvis ikke i sluttproduktet.

Sandblåsing skaper en matt overflate ved å spraye bittesmå glassperler på aluminiumsdeler. Dette vil fjerne de fleste (men ikke alle) behandlingsmerker og gi det et jevnt, men kornete utseende. Det ikoniske utseendet og følelsen til noen populære bærbare datamaskiner kommer fra sandblåsing før anodisering.

Anodisering er en vanlig overflatebehandlingsmetode. Det er et beskyttende oksidlag som naturlig vil dannes på aluminiumsoverflaten når den utsettes for luft. Under manuell prosessering henges aluminiumsdeler på en ledende støtte, nedsenket i en elektrolytisk løsning, og likestrøm innføres i den elektrolytiske løsningen. Når syren i løsningen løser opp det naturlig dannede oksidlaget, frigjør strømmen oksygen på overflaten, og danner derved et nytt beskyttende lag av aluminiumoksid.

Ved å balansere oppløsningshastigheten og akkumuleringshastigheten, danner oksidlaget nanoporer, som lar belegget fortsette å vokse utover det som er naturlig mulig. Senere, av estetiske årsaker, blir nanoporene noen ganger fylt med andre korrosjonshemmere eller fargede fargestoffer, og deretter forseglet for å fullføre det beskyttende belegget.

Ferdigheter i aluminiumsbehandling

1. Hvis arbeidsstykket blir overopphetet under bearbeiding, vil den høye termiske ekspansjonskoeffisienten til aluminium påvirke toleransen, spesielt for tynne deler. For å forhindre eventuelle negative effekter kan varmekonsentrasjon unngås ved å lage verktøybaner som ikke er konsentrert i ett område for lenge. Denne metoden kan spre varme, og verktøybanen kan sees og modifiseres i CAM-programvaren som genererer CNC-maskineringsprogrammet.

2.2. Hvis kraften er for stor, vil mykheten til noen aluminiumslegeringer fremme deformasjon under bearbeiding. Derfor, i henhold til anbefalt matehastighet og hastighet for å behandle en spesifikk kvalitet av aluminium, for å generere den passende kraften under prosessen. En annen tommelfingerregel for å forhindre deformasjon er å holde delens tykkelse større enn 0,020 tommer i alle områder.

3. En annen effekt av duktiliteten til aluminium er at det kan danne en kombinert kant av materialet på verktøyet. Dette vil skjule den skarpe skjæreoverflaten til verktøyet, gjøre verktøyet sløvt og redusere skjæreeffektiviteten. Denne akkumuleringskanten kan også forårsake dårlig overflatefinish på delen. For å unngå opphopning av kanter, eksperimenter med verktøymaterialer; prøv å bytte ut HSS (høyhastighetsstål) med karbidskjær, eller omvendt, og juster skjærehastigheten. Du kan også prøve å justere mengden og typen skjærevæske.

Gi oss beskjed om hvordan du behandler aluminiumsdeler ved CNC-bearbeiding som følgende video.

-------------------------------------------------- --------SLUTT----------------------------------------- ----------------------------