Edut ja mahdolliset vaihtoehdot alumiinin CNC-työstölle

Alumiinin CNC-työstö
Alumiinin CNC-työstö

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.
Ominaisuuksiensa ohella alumiinilla on myös useita etuja CNC-työstössä yksinkertaistamalla ja parantamalla prosessia. Alumiini tarjoaa erinomaisen työstettävyyden, jota ei usein havaita muissa metalleissa, joilla on samanlaiset ominaisuudet. Lisäksi alumiini on suhteellisen pehmeää ja sitä on helppo leikata, leikata, muotoilla ja tunkeutua työkaluilla. Toisin kuin muut tavallisesti käytetyt metallit, kuten rauta ja teräs, alumiinin työstö on kolme kertaa nopeampaa.
Tänään tässä artikkelissa käsitellään alumiinin tärkeimpiä etuja CNC-työstö, mukaan lukien miksi se on kuuluisa prototyyppien valmistuksesta ja tuotantoprosesseista. Tutkimme myös useita vaihtoehtoja alumiinille ja materiaaleille, kuten teknisille kestomuoville ja metalleille, jotka voivat tarjota alumiinin kaltaisia ​​etuja ja ominaisuuksia.

Alumiinin CNC-työstö: edut

  • Koneistettavuus
  • Korroosionkestävyys
  • Voima-painosuhde
  • Sähkönjohtavuus
  • Anodisointipotentiaali
  • Kierrätettävyys

Koneistettavuus

Koska alumiini on helpompi työstää, se on insinöörien ensisijainen valinta koneistetuissa osissa. Joka tapauksessa tässä on otettava huomioon se, että koneistaja ei ole ainoa, joka hyötyy tästä. Sekä näitä osia toimittavat yritykset että niitä käyttävät loppukäyttäjät saavat merkittäviä etuja pelkästään osien työstämisestä alumiinista.
Alumiini on helppo hakea ja muotoilla, mikä tuo nopeutta ja tarkkuutta leikattaessa CNC-työstötyökaluilla. Lyhyempi työstötyön aikakehys johtaa myös siihen, että koko prosessi on paljon pienemmällä kustannuksilla, koska työmäärä (koneiselta) ja käyttöaika (koneelta) on pienempi. Toinen etu on pieni muodonmuutos, kun leikkaustyökalu kulkee metallikappaleen läpi. Se mahdollistaa prosessin tarkkuuden ja johdonmukaisuuden materiaalin tiukemman toleranssin ansiosta (noin ±0,025 mm).

Korroosionkestävyys

Alumiinista on saatavana erilaisia ​​laatuja, joiden korroosionkestävyys vaihtelee, mikä viittaa kykyyn kestää hapettumista ja kemiallisia vaurioita. Alumiinin CNC-työstössä yleisimmin käytetyt lajit ovat korroosionkestävyys. Esimerkiksi 6061 on yksi tällainen laatu, joka tarjoaa uskomattoman korroosionkestävyyden. Muut lujuusspektrin alaosassa olevat seokset tekevät niin. Sitä vastoin vahvat alumiiniseokset ovat vähemmän korroosionkestäviä, koska niissä on seostettua kuparia.

Voiman ja painon suhde

Alumiini on ihanteellinen kriittisiin mekaanisiin osiin ja ulkonäköosiin monien fysikaalisten ominaisuuksiensa vuoksi, kuten korkea lujuus ja kevyt. Erityisesti nämä kaksi tekevät siitä hyvän materiaalin kriittisten osien valmistukseen ilmailu- ja autoteollisuudessa. Kaksi esimerkkiä näiltä teollisuudenaloilta, jotka käyttävät alumiinia koneistukseen, ovat lentokoneiden varusteet ja autojen akselit.
On kuitenkin tärkeää huomata, että jokaista alumiinilaatua ei voida käyttää samoihin tarkoituksiin. Tämä johtuu siitä, että jokaisella laadulla on lujuus-painosuhde, mikä luo eroja sovelluksissa. Yleiskäyttöisiä laatuja ovat 6061, kun taas 7075 kuuluu vahvempiin laatuluokkiin ja soveltuu painepohjaisiin sovelluksiin, kuten ilmailu- ja laivaosiin.

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



Sähkönjohtavuus

Alumiini on hyvä sähkönjohdin, noin 37,7 miljoonaa siemeniä metriä kohden huoneenlämpötilassa puhtaalle alumiinille (ei ole kovin paljon kuparin jälkeen). Se tekee CNC-koneistettuja osia alumiinista, jotta ne ovat hyödyllisiä sähkökomponenteille ja vastaaville. Lisäksi metalliseosten johtavuus voi olla hieman alhaisempi. Silti alumiinimateriaalit ovat huomattavasti johtavampia kuin yleisesti käytetyt materiaalit, kuten ruostumaton teräs.

Anodisointipotentiaali

Anodisointi on prosessi, jossa metalliosan suojaavaa, hapettunutta ulkokerrosta paksunnetaan pinnan viimeistelymenetelmällä. Se viittaa johonkin, joka voidaan tehdä tietyillä metalleilla, kuten alumiinilla. Tämä ominaisuus lisää alumiinimetallin suosiota koko nykypäivän kulutuselektroniikkateollisuudessa sen korkeamman lujuus-painosuhteen ja esteettisten näkökohtien ansiosta. Näin ollen alumiini on herkkä maaleille ja sävyille ja se voidaan anodisoida.
Anodisointiprosessi tapahtuu alumiinin CNC-työstön jälkeen. Se sisältää yleisen elektrolyysiprosessin. Koneistetun osan läpi johdetaan sähkövirtaa elektrolyyttihappokylvyn vaikutuksesta. Näin ollen se antaa alumiinikappaleen, joka kestää paremmin korroosiota ja fyysisiä iskuja.
Palatakseni muokattavuuteen, anodisointi tekee ulkokerroksesta erittäin huokoisen, mikä helpottaa värin lisäämistä koneistettuun alumiiniosaan. Väriaineet uppoavat alumiiniosan kovaan ulkokerrokseen löytämällä tiensä ulkokerroksen huokoisiin osiin. Lopulta se tekee niistä myös erittäin epätodennäköistä, että ne halkeilevat tai hilseilevät.

Kierrätettävyys

CNC-työstö tuottaa paljon jätettä, joka katoaa lastuina tai leikattuina ylimääräisinä kappaleina. Tästä syystä on hyödyllistä käyttää kierrätettäviä materiaaleja, kuten alumiinia. Epäilemättä alumiinilla on hyvä kierrätettävyys, mikä tekee siitä ihanteellisen yrityksille, jotka haluavat vähentää materiaaliresurssien hukkaa ja minimoida kulujaan ja ympäristövaikutuksiaan.

Alumiinin CNC-työstö: Vaihtoehtoja

Vaikka alumiinilla on keskeiset etunsa ja etunsa CNC-työstömateriaalina, se ei todellakaan ole optimaalinen jokaiselle yritykselle. Kuten kaikilla muillakin materiaaleilla, alumiinilla on rajoituksensa ja haittapuolensa. Yritykset voivat esimerkiksi harkita muita vaihtoehtoja välttääkseen oksidipinnoitteen aiheuttamat työkaluvauriot. Muutoin he saattavat myös haluta löytää halvemman vaihtoehdon, kuten teräksen tai sellaisen, jonka tuotantokustannukset ovat alhaisemmat kuin alumiinin.
Joitakin alumiinin vaihtoehtoja, joita voidaan käyttää koneistukseen, käsitellään jäljempänä sekä merkittäviä eroja ja yhtäläisyyksiä alumiiniin verrattuna.

metallit

Teräs & ruostumaton teräs

Teräs ja ruostumaton teräs ovat parempia kuin alumiini kahdesta tärkeästä syystä: lujuudesta ja siitä, kuinka paljon lämpötilaa ne kestävät. Alumiini jää jälkeen molemmilta ominaisuuksiltaan. Teräs on kuitenkin paljon raskaampaa kuin kevyt metallialumiini ja myös verrattain vähemmän koneistettavissa. Samaan aikaan teräksillä on myös korkeampi kovuus kuin alumiinilla.
Siitä huolimatta, lujuuspohjaisissa sovelluksissa, kuten suuria jännityksiä ja vahvoja hitsejä koskevissa sovelluksissa, terästä ja ruostumatonta terästä käytetään laajalti CNC-työstössä. Teräs kestää myös erittäin korkeita lämpötiloja, ja ruostumaton teräs voi muuttua korroosionkestäväksi lämpökäsiteltäessä. Näin ollen, kun lämpötila on ratkaiseva tekijä, teräs vie alumiinin voiton työstettävyyden kannalta.

Titaani

Titaani on parempi kuin alumiini, kun on kyse poikkeuksellisesta lujuus-painosuhteesta, mutta sen kanssa työskentely on paljon kalliimpaa verrattuna alumiiniin. Vaikka alumiinilla on myös kunnollinen lujuus-painosuhde, titaanilla on kaksinkertainen lujuus samaan painoon verrattuna. Lisäksi molemmat materiaalit ovat erittäin tehokkaita korroosionkestävyyden suhteen.
Kaikki nämä tekijät huomioon ottaen titaani on optimaalinen vaihtoehto, kun keveys on ensisijainen tekijä. Samalla pitäisi säilyä joustava valmistusbudjetti. Ilmailu- ja terveydenhuoltoteollisuus käyttävät sitä lentokoneiden komponenteissa ja lääketieteellisissä laitteissa.

Magnesium

Magnesium on parempi vaihtoehto koneistukseen, koska se on parempi työstettävyys ja se on paljon kevyempi kuin alumiini. Vaikka magnesiumia ei pidetä yleisenä työstömateriaalina, se on yksi koneistettavimmista materiaaleista. Magnesiumia käyttämällä koneistuksessa prosessit ovat nopeampia ja suhteellisen tehokkaampia.
Magnesiumilla on kuitenkin huonot puolensa, jotka liittyvät koneistusturvallisuuteen ja riittämättömään korroosionkestävyyteen. Lisäksi se on erittäin syttyvä ja haihtuva alkalimetalli. Siksi koneistuksen aikana syntyvät lastut voivat olla palovaara, jota vesi ei voi sammuttaa, vaan se pahenee. Siksi roskien puhdistamisessa on noudatettava varovaisuutta.

Messinki

Vaikka messinki on suhteellisen kallista kuin alumiini, se on parempi valinta tiettyihin esteettisiin sovelluksiin kultaisen ulkonäön ja korkean työstettävyyden vuoksi. Mitä tulee sen sovelluksiin, messingistä hyötyvät venttiilit, suuttimet, rakenneosat ja suuret tilaukset.

Kupari

Koska kupari saavuttaa korkeimman sähkönjohtavuuden, se syrjäyttää kaikki muut metallit tässä suhteessa. Sillä on myös erilaisia ​​ominaisuuksia alumiinin kanssa. Johtavuuden ansiosta se on suotuisa käytettäväksi sähkösovelluksissa. Muista, että puhdasta kuparia on vaikea työstää. Mutta kupariseokset voivat tarjota suhteellisen samanlaisen työstettävyyden kuin suositut alumiinilaadut.

Tekniset termoplastit

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)

Työstettävyyden osalta POM (Delrin) kilpailee alumiinin ja metallien kanssa, joilla on samanlaiset ominaisuudet. Lisäksi POM:lla on erittäin korkea lujuus muihin muoviin verrattuna, vaikka sillä on alhainen sulamispiste. Materiaali toimii myös sähköeristeenä, sopii sähkökotelon osiin ja sillä on pieni kitka. Siitä puuttuu kuitenkin lämmönkestävyys ja lujuus alumiiniin verrattuna.

PTFE (teflon)

PTFE (teflon) on toinen erittäin koneistettava kestomuovi, joka toimii erinomaisena sähköeristeenä erittäin alhaisella kitkalla. Mutta PTFE:llä on ylivoima korkeiden lämpötilojen (jopa 260 °C) kestävyydessä, mikä tekee siitä sopivan ehdokkaan korkeisiin lämpötiloihin. PTFE on myös erittäin kemiallisesti kestävä, joten se on ihanteellinen elintarviketeollisuuden osiin. Kuvan huonoja puolia tarkasteltaessa PTFE:ltä puuttuu lujuus alumiiniin verrattuna.

KURKISTAA

Vaikka PEEK on vaikea työstää, se on kestomuovi, jolla on korkea lujuus ja lämpöstabiilisuus, ja se kestää jopa 260 °C lämpötiloja. Se on kuuluisa osien, kuten venttiilien, laakereiden, pumppujen, suuttimien tai tiettyjen lääketieteen osien, työstämisestä.
Huomaa kuitenkin, että PEEK on paljon kalliimpaa kuin useimmat tämän luettelon materiaalit. Näin ollen se koneistetaan vain sovelluskohtaisiin tarkoituksiin, joissa alumiini tai muut vaihtoehdot ovat käyttökelvottomia.

Lisää

Muut koneistettavat muovit, jotka tyypillisesti poikkeavat alumiinista, ovat ABS, PC, ABS+PC, PS, PP, PMMA (akryyli), PCGF30, PAGF30, HDPE, DHPE ja PPS.

Alumiinin CNC-työstön yhdistäminen muihin prosesseihin

Oletetaan, että yksi valmistaja haluaa käyttää alumiinia riippumatta sovelluksista, jotka estävät sen epäedullisessa asemassa. Siinä tapauksessa ratkaisu ongelmaan on käyttää valmistusprosessien yhdistelmää CNC-valmistuksen rinnalla. Viime kädessä se auttaa luomaan monimutkaisempia ja tehokkaampia alumiiniosia. Muuten se maksimoi alumiinin toiminnallisuuden ja lisää erilaisten prosessien etuja.
CNC-työstö tarkoittaa all-in-one-valmistusprosessia. Se voi muokata, jalostaa tai työstää osia, jotka on valmistettu muilla menetelmillä, kuten ekstruusio-, valu- ja taontaprosesseilla. Jokaisen tuotteen tuotteita voidaan täydentää alumiiniosien päivitysprosessilla.

Alumiinin suulakepuristus ja alumiinin CNC-työstö

Ekstruusio tuottaa pitkänomaisen komponentin, jolla on jatkuva profiili sulan metallin kulkemisen kautta suuttimen aukon läpi. The alumiini suulakepuristusprosessi osoittautuu tehokkaaksi monimutkaisille poikkileikkauksille ja toiminnallisille osille, joilla on korkea pintakäsittely. Silti sillä on rajallinen laajuus, koska näiden poikkileikkausten on oltava johdonmukaisia ​​koko kappaleessa.
Eräs tapa kiertää tämä ongelma on kuitenkin muokata osaa suulakepuristuksen ja jälkityöstön jälkeen alumiinin CNC-työstökeskuksessa. Se on kätevä alumiinilajeille, kuten 6061 ja 6063, niiden muokattavuuden, työstettävyyden ja sitkeyden vuoksi. Siksi molempien menetelmien yhdistäminen on loistava tapa tuottaa kimmoisia komponentteja, joilla on monimutkainen ja epäsäännöllinen geometria.

Painevalu ja alumiinin CNC-työstö

Toinen menetelmä on painevalu. Prosessissa sula metalli pakotetaan muottionteloon korkealla paineella. Työkaluteräsmuotit ovat kalliita valmistaa, minkä vuoksi prosessia käytetään pääasiassa massavalmistukseen. Alumiinisilla painevaletuilla osilla on tällä välin erinomainen pintakäsittely ja mittojen tasaisuus.
Yhdistämällä painevalua alumiinin CNC-työstöön tai lisäämällä lisäleikkauksia työstökeskuksen kanssa saadaan osia, joilla on poikkeuksellinen viimeistely. Se voi tuottaa monimutkaisempia geometrioita, joita kumpikaan prosesseista ei pystyisi saamaan yksinään. Painovoimapuristusvalua suositaan painevalussa, jos kustannusten vähentäminen on etusijalla korkean tarkkuuden tai ohuiden seinien luomisen sijaan.

Taonta ja alumiinin CNC-työstö

Takominen on edelleen suosittu prosessi, jossa on paljon koneistettavia alumiiniseoksia. Se sisältää tavanomaisen menetelmän metallin muotoiluun käyttämällä puristusvoimaa, joka toimitetaan usein vasaralla lyömällä. Esimerkiksi alumiini 6061 on standardiseos, joka käyttää tätä menetelmää.
Takomisen jälkeen kappaleet voidaan jälkityöstää CNC-työstökeskuksella. Taotut osat ovat kestävämpiä kuin täysin koneistetut tai täysin valetut osat. Jälkityöstön lisääminen jälkeenpäin mahdollistaa monimutkaisten geometrioiden luomisen. Se ei kuitenkaan täysin vaaranna osan eheyttä.

Viimeiset sanat

Toivomme, että tämä luku toimii täysimittaisena oppaana. Se vastaa kaikkiin kysymyksiisi alumiinin CNC-työstyksestä, itse prosessista, sen eduista ja vaihtoehdoista, kuten muista metalleista ja kestomuoveista, jotka ovat käsillä tämän päivän markkinoilla. Luettuasi tämän artikkelin olemme varmoja, että voit valita tuotteen ja menetelmän, joka sopii valmistusvaatimuksiisi.