Fordele og mulige alternativer til CNC-bearbejdning af aluminium

CNC-bearbejdning af aluminium
CNC-bearbejdning af aluminium

Aluminum is one of the most popular of material choices for various cnc aluminum machining projects. It is mainly due to the physical properties it possesses. Fundamentally, aluminum is a strong material, which makes it perfect to manufacture durable mechanical parts. Moreover, the material contains an oxidized outer layer, making it resistant to corrosion from elements. Both these properties have led to the widespread use of parts made of aluminum. In particular, automotive, aerospace, healthcare, and electronic industries for general consumers seem to favor aluminum as their material of choice.
Sammen med dets egenskaber tjener aluminium også flere fordele til CNC-bearbejdning ved at gøre processen enklere og forbedret. Aluminium giver fremragende bearbejdelighed, en faktor, der ofte ikke observeres i andre metaller med lignende egenskaber. Aluminium er også relativt blødt og effektivt nemt at skære, spåne, forme og trænge ind med værktøj. I modsætning til andre almindeligt anvendte metaller som jern og stål er bearbejdning af aluminium tre gange hurtigere.
I dag vil denne artikel diskutere de vigtigste fordele ved aluminium CNC-bearbejdning, herunder hvorfor det er berømt for prototyping og produktionsprocesser. Vi vil også undersøge flere alternativer til aluminium og materialerne, såsom tekniske termoplaster og metaller, der kan give et ekstra sæt fordele og funktioner, der ligner aluminium.

Aluminium CNC-bearbejdning: Fordele

  • bearbejdelighed
  • Modstand mod korrosion
  • Styrke-til-vægt-forhold
  • Elektrisk ledningsevne
  • Anodiseringspotentiale
  • Genanvendelighed

bearbejdelighed

Da det er mere tilgængeligt for bearbejdning, er aluminium det prioriterede valg for ingeniører til deres bearbejdede dele. Under alle omstændigheder er pointen at overveje her, at maskinmesteren ikke er den eneste, der nyder godt af dette. Både de virksomheder, der leverer disse dele, og de slutbrugere, der bruger dem, får betydelige fordele blot ved at bearbejde dele af aluminium.
Aluminium er let at spåne og forme, hvilket giver hastighed og nøjagtighed, når der skæres med CNC-bearbejdningsværktøjer. En kortere tidsramme for bearbejdningsjobbet fører også til, at den samlede proces er til meget mindre omkostninger på grund af mindre arbejdskraft (fra maskinmesteren) og driftstid (fra maskinen). En anden fordel er mindre deformation, da skæreværktøjet trænger sig igennem metalstykket. Det giver mulighed for mere nøjagtighed og ensartethed af processen, takket være en snævrere tolerance i materialet (omkring ±0,025 mm).

Modstand mod korrosion

Aluminium kommer i forskellige kvaliteter, der varierer i korrosionsbestandighed, hvilket refererer til evnen til at modstå oxidation og kemiske skader. De mest almindeligt anvendte kvaliteter til aluminium CNC-bearbejdning er korrosionsbestandighed. F.eks. er 6061 en sådan kvalitet, der tilbyder en utrolig korrosionsbestandighed. Andre legeringer på bunden af ​​styrkespektret gør det. I modsætning hertil er stærke aluminiumslegeringer mindre korrosionsbestandige på grund af tilstedeværelsen af ​​legeret kobber.

Styrke-til-vægt-forhold

Aluminium er ideel til kritiske mekaniske og aspektdele på grund af dets mange fysiske egenskaber, såsom høj styrke og letvægt. Disse to gør det især til et godt materiale til fremstilling af kritiske dele i fly- og bilindustrien. To eksempler fra disse industrier, der bruger aluminium til bearbejdning, er flybeslag og bilaksler.
Ikke desto mindre er det vigtigt at bemærke, at hver aluminiumskvalitet ikke kan bruges til de samme formål. Det skyldes, at hver kvalitet har sit styrke-til-vægt-forhold, hvilket skaber en forskel i applikationer. Almindelig brugskvaliteter omfatter 6061, mens 7075 er blandt kvaliteterne med højere styrke og velegnet til trykbaserede applikationer, såsom rumfart og marine dele.

Materialestyrke (Rm/MPa)
AL6061-T6290
AL7075524
AL2024-T351470



Elektrisk ledningsevne

Aluminium er en god leder af elektricitet, med omkring 37,7 millioner siemens pr. meter ved stuetemperatur for rent aluminium (falder ikke for langt bagefter kobber). Det gør CNC-bearbejdede dele af aluminium for at tjene som nyttige til elektriske komponenter og lignende. Desuden kan legeringer have lidt lavere ledningsevne. Alligevel er aluminiumsmaterialer betydeligt mere ledende end almindeligt anvendte materialer såsom rustfrit stål.

Anodiseringspotentiale

Anodisering er processen med at bruge en overfladebehandlingsprocedure til at fortykke det beskyttende, oxiderede ydre lag af en metaldel. Det refererer til noget, der kan gøres med visse metaller, såsom aluminium. Denne funktion øger populariteten af ​​aluminiummetal i hele den nuværende forbrugerelektronikindustri på grund af dets højere styrke-til-vægt-forhold og æstetiske overvejelser. Derfor er aluminium modtageligt for maling og nuancer og kan anodiseres.
Anodiseringsprocessen finder sted efter CNC-bearbejdning af aluminium er udført. Det inkorporerer den generelle elektrolytiske proces. En elektrisk strøm ledes gennem den bearbejdede del under påvirkning af et elektrolytisk syrebad. Det giver derfor et stykke aluminium, der er mere modstandsdygtigt over for korrosion og fysiske stødelementer.
For at komme tilbage til tilpasningsmulighederne, gør anodisering det ydre lag meget porøst, hvilket gør det nemmere at tilføje farve til den bearbejdede aluminiumsdel. Farvestoffer bliver indlejret i det hårde ydre lag af aluminiumsdelen ved at finde vej ind i de porøse sektioner af det ydre lag. Til sidst gør det også meget usandsynligt, at de fliser eller flager af.

Genanvendelighed

CNC-bearbejdning producerer en masse affald i stykker, der går tabt som spåner eller udskårne ekstra bits. Derfor er det en fordel at gøre brug af genanvendelige materialer såsom aluminium. Aluminium har utvivlsomt høj genanvendelighed, hvilket gør det ideelt for virksomheder, der ønsker at skære ned på spild af materialeressourcer og minimere deres udgifter og miljøpåvirkning.

Aluminium CNC-bearbejdning: Alternativer

Selvom aluminium har sine kernefordele og fordele som CNC-bearbejdningsmateriale, er det bestemt ikke optimalt for enhver virksomhed. Som ethvert andet materiale har aluminium sine begrænsninger og ulemper. For eksempel kan virksomheder undersøge andre muligheder for at undgå værktøjsskader på grund af oxidbelægning. Bortset fra det ønsker de måske også at finde et billigere alternativ som stål eller et med lavere energiomkostninger til produktion end aluminium.
Nogle alternativer til aluminium, der kan bruges til bearbejdning, diskuteres nedenfor, sammen med de væsentlige forskelle og ligheder, de har sammenlignet med selve aluminiumet.

Metaller

Stål og rustfrit stål

Stål og rustfrit stål er bedre end aluminium af to væsentlige årsager: styrke og hvor meget temperatur de kan modstå. Aluminium kommer bagud med hensyn til begge disse egenskaber. Stål er dog langt tungere end letvægtsmetallet aluminium og også forholdsvis mindre bearbejdeligt. I mellemtiden har stål også en højere hårdhed end aluminium.
Uanset, til styrkebaserede applikationer, såsom dem, der involverer højspænding og stærke svejsninger, anvendes stål og rustfrit stål i vid udstrækning til CNC-bearbejdning. Stål er også modstandsdygtigt over for meget høje temperaturer, og rustfrit stål kan blive korrosionsbestandigt, når det varmebehandles. Således, hvor temperaturen er en afgørende faktor, stjæler stål sejren over aluminium for bearbejdelighed.

Titanium

Titanium er bedre end aluminium, når det kommer ned til enestående styrke-til-vægt-forhold, men er langt dyrere at arbejde med sammenlignet med aluminium. Selvom aluminium ligeledes har et anstændigt styrke-til-vægt-forhold, bærer titanium det dobbelte af styrken for en tilsvarende vægt. Derudover er begge materialer yderst effektive med hensyn til korrosionsbestandighed.
Alle disse faktorer taget i betragtning er titanium en optimal erstatning, når letvægt er en primær faktor. Samtidig bør der forblive et fleksibelt produktionsbudget. Luftfarts- og sundhedsindustrien gør brug af det til henholdsvis flykomponenter og medicinsk udstyr.

Magnesium

Magnesium er den bedre mulighed for bearbejdning på grund af dets højere bearbejdelighed og er langt let end aluminium. Selvom magnesium ikke betragtes som det almindelige bearbejdningsmateriale, er det et af de mest bearbejdelige materialer. Ved at bruge magnesium i bearbejdning resulterer processer i at blive hurtigere og mere effektive sammenlignet.
Ikke desto mindre har magnesium sine ulemper med hensyn til bearbejdningssikkerhed og utilstrækkelig korrosionsbestandighed. Det er også et meget brandfarligt og flygtigt alkalimetal. Derfor kan spåner fremstillet under bearbejdning være en brandfare, som ikke kan nedbringes af vandet, men snarere forværres. Derfor er forsigtighed nødvendig ved rengøring af affald.

Messing

Selvom det er relativt dyrt end aluminium, er messing et bedre valg til specifikke æstetiske applikationer på grund af dets gyldne udseende og høje bearbejdelighed. Hvad angår dets anvendelser, drager ventiler, dyser, strukturelle komponenter og store mængder fordele af messing.

Kobber

Da det kommer op med den højeste elektriske ledningsevne, erstatter kobber alle andre metaller i denne henseende. Det deler også forskellige egenskaber med aluminium. Med den ledningsevne, den har, er den gunstig til brug i elektriske applikationer. Husk at rent kobber er svært at bearbejde. Men kobberlegeringer kan tilbyde relativt lignende bearbejdelighed til populære aluminiumskvaliteter.

Teknisk termoplast

Materials other than metal also partake in CNC machining projects. It might include several engineering thermoplastics that are often on par with, if not better than aluminum, contingent upon applications. So, let’s look at some alternative engineering thermoplastics to aluminum.

POM (Delrin)

Med hensyn til bearbejdelighed konkurrerer POM (Delrin) med aluminium og metaller med lignende egenskaber. Desuden har POM meget høj styrke sammenlignet med enhver anden plast, selvom den har et lavt smeltepunkt. Materialet fungerer også som en elektrisk isolator, er velegnet til elektriske kabinetdele og har lav friktion. Det mangler dog varmebestandighed og styrke sammenlignet med aluminium.

PTFE (Teflon)

PTFE (Teflon) er en anden meget bearbejdelig termoplast, der fungerer som en fremragende elektrisk isolator med meget lav friktion. Men PTFE har overtaget ved at være modstandsdygtig over for høje temperaturer (op til 260°C), hvilket gør den til en anstændig kandidat til højtemperaturapplikationer. PTFE er også meget kemisk modstandsdygtig, hvilket gør den ideel til dele i fødevareindustrien. Mens man ser på bagsiden af ​​billedet, mangler PTFE styrke sammenlignet med aluminium.

KIG

Selvom PEEK er svært at bearbejde, er det en termoplast med høj styrke og termisk stabilitet, med en modstandsdygtighed over for temperaturer på op til 260°C. Det er berømt for bearbejdning af dele såsom ventiler, lejer, pumper, dyser eller visse dele i medicin.
Men bemærk, at PEEK er langt dyrere end de fleste materialer på denne liste. Den er således kun bearbejdet til anvendelsesspecifikke formål, hvor aluminium eller andre alternativer er ubrugelige.

Mere

Anden bearbejdelig plast, der typisk er forskellig fra aluminium, involverer ABS, PC, ABS+PC, PS, PP, PMMA (akryl), PCGF30, PAGF30, HDPE, DHPE og PPS.

Kombination af aluminium CNC-bearbejdning med andre processer

Antag, at en producent ønsker at gøre brug af aluminium uanset anvendelser, der afskrækker den til en ulempe. I så fald er en løsning på problemet at bruge en kombination af fremstillingsprocesser sideløbende med CNC-fremstilling. I sidste ende vil det hjælpe med at skabe mere komplekse og højtydende dele lavet af aluminium. Bortset fra det, vil det maksimere aluminiumsfunktionaliteten og tilføje fordelene ved forskellige involverede processer.
CNC-bearbejdning refererer til en alt-i-en fremstillingsproces. Det kan modificere, forfine eller arbejde på dele fremstillet ved hjælp af andre metoder såsom ekstrudering, støbning og smedning. Produkterne fra hver af disse kan suppleres med en bearbejdningsproces for at opgradere aluminiumsdele.

Aluminiumsekstrudering plus aluminium CNC-bearbejdning

Ekstrudering frembringer en aflang komponent med en kontinuerlig profil gennem passage af smeltet metal gennem en åbning i en matrice. Det aluminium ekstruderingsprocessen viser sig at være effektiv til komplekse tværsnit og funktionelle dele med høj overfladefinish. Alligevel har det begrænset omfang på grund af nødvendigheden af ​​disse tværsnit for at være konsistente på tværs af stykket.
Men en måde at omgå dette problem på er at modificere delen efter ekstrudering og efterbearbejdning i et aluminium CNC-bearbejdningscenter. Det er praktisk til aluminiumskvaliteter som 6061 og 6063 på grund af deres formbare, bearbejdelige og duktile egenskaber. Derfor er en kombination af begge metoder en fantastisk måde at producere elastiske komponenter med komplekse og uregelmæssige geometrier.

Trykstøbning plus CNC-bearbejdning i aluminium

En anden metode er trykstøbning. Processen involverer smeltet metal, der tvinges ind i et formhulrum med højt tryk. Værktøjsståldyserne er dyre at fremstille, hvorfor processen hovedsageligt anvendes til bulkfremstilling. I mellemtiden har trykstøbte aluminiumsdele en fremragende overfladefinish og dimensionel konsistens.
Kombination af trykstøbning med aluminium CNC-bearbejdning eller tilføjelse af yderligere snit med et bearbejdningscenter skaber dele med en enestående finish. Det kan producere mere komplekse geometrier, som ingen af ​​processerne kunne få på egen hånd. Gravity trykstøbning foretrækkes på trykstøbning, hvis omkostningsreduktion prioriteres over høj præcision eller tyndvægge.

Smedning plus CNC-bearbejdning i aluminium

Smedning er stadig en populær proces med mange bearbejdelige aluminiumslegeringer. Det involverer den konventionelle metode til at forme metal ved hjælp af trykkraft, ofte leveret ved at slå med en hammer. For eksempel er aluminium 6061 en standardlegering, der gør brug af denne metode.
Efter smedning kan stykkerne efterbearbejdes med et CNC-bearbejdningscenter. Smedede dele er mere robuste end færdigbearbejdede eller fuldstøbte dele. Tilføjelse af efterbearbejdning bagefter giver os mulighed for at skabe komplekse geometrier. Det kompromitterer dog ikke helt delens integritet.

Afsluttende ord

Vi håber, at denne læsning vil tjene som en fuldgyldig guide. Det vil besvare alle dine spørgsmål om aluminium CNC-bearbejdning, selve processen, dens fordele og alternativerne, såsom andre metaller og termoplaster, der er til rådighed på dagens marked. Efter at have læst denne artikel, er vi sikre på, at du kan vælge det produkt og den metode, der passer til dine fremstillingskrav.