L'aluminium est l'un des choix de matériaux les plus populaires pour divers usinage de l'aluminium cnc projets. Cela est principalement dû aux propriétés physiques qu'il possède. Fondamentalement, l'aluminium est un matériau solide, ce qui le rend parfait pour fabriquer des pièces mécaniques durables. De plus, le matériau contient une couche externe oxydée, ce qui le rend résistant à la corrosion des éléments. Ces deux propriétés ont conduit à l'utilisation généralisée de pièces en aluminium. En particulier, les secteurs de l'automobile, de l'aérospatiale, de la santé et de l'électronique grand public semblent privilégier l'aluminium comme matériau de prédilection.
Outre ses propriétés, l'aluminium présente également plusieurs avantages pour l'usinage CNC en simplifiant et en améliorant le processus. L'aluminium offre une excellente usinabilité, un facteur souvent non observé dans d'autres métaux de propriétés similaires. De plus, l'aluminium est relativement mou et effectivement facile à couper, à ébrécher, à façonner et à pénétrer par des outils. Contrairement à d'autres métaux couramment utilisés tels que le fer et l'acier, l'usinage de l'aluminium est trois fois plus rapide.
Aujourd'hui, cet article discutera des principaux avantages de l'aluminium Usinage CNC, y compris pourquoi il est célèbre pour ses processus de prototypage et de production. Nous examinerons également plusieurs alternatives à l'aluminium et aux matériaux, tels que les thermoplastiques techniques et les métaux, qui peuvent offrir un ensemble supplémentaire d'avantages et de caractéristiques similaires à l'aluminium.
Usinage CNC de l'aluminium : Avantages
Usinabilité
Plus accessible à l'usinage, l'aluminium est le choix prioritaire des ingénieurs pour leurs pièces usinées. Dans tous les cas, le point à considérer ici est que le machiniste n'est pas le seul à en bénéficier. Les entreprises fournissant ces pièces et les utilisateurs finaux qui les utilisent tirent des avantages significatifs du simple fait d'usiner des pièces en aluminium.
L'aluminium est facile à ébrécher et à façonner, apportant vitesse et précision lors de la coupe avec des outils d'usinage CNC. Une durée plus courte du travail d'usinage conduit également à un coût beaucoup plus faible du processus global en raison de la réduction des exigences en matière de main-d'œuvre (de la part du machiniste) et de temps de fonctionnement (de la machine). Un autre avantage est une déformation mineure lorsque l'outil de coupe se fraye un chemin à travers la pièce métallique. Il permet plus de précision et de cohérence du processus, grâce à une tolérance plus serrée dans le matériau (environ ± 0,025 mm).
Résistance à la corrosion
L'aluminium est disponible en différentes qualités qui varient en résistance à la corrosion, qui fait référence à la capacité de résister à l'oxydation et aux dommages chimiques. Les nuances les plus couramment utilisées pour l'usinage CNC de l'aluminium sont la résistance à la corrosion. Par exemple, 6061 est l'un de ces grades qui offre une incroyable résistance à la corrosion. D'autres alliages au bas du spectre de résistance le font. En revanche, les alliages d'aluminium solides sont moins résistants à la corrosion en raison de l'existence de cuivre allié.
Rapport force-poids
L'aluminium est idéal pour les pièces mécaniques et d'aspect critiques en raison de ses nombreuses propriétés physiques, telles que sa haute résistance et sa légèreté. Ces deux, en particulier, en font un bon matériau pour la fabrication de pièces critiques dans les industries aérospatiale et automobile. Deux exemples de ces industries utilisant l'aluminium pour l'usinage sont les raccords d'avion et les arbres d'automobile.
Néanmoins, il est essentiel de noter que chaque qualité d'aluminium ne peut pas être utilisée aux mêmes fins. En effet, chaque grade porte son rapport résistance/poids, ce qui crée une différence dans les applications. Les grades à usage général incluent le 6061, tandis que le 7075 fait partie des grades les plus résistants et convient aux applications basées sur la pression, telles que les pièces aérospatiales et marines.
| Matériel | force(Rm/MPa) |
| AL6061-T6 | 290 |
| AL7075 | 524 |
| AL2024-T351 | 470 |
Conductivité électrique
L'aluminium est un bon conducteur d'électricité, à environ 37,7 millions de siemens par mètre à température ambiante pour l'aluminium pur (ne tombant pas trop loin derrière le cuivre). Il fabrique des pièces usinées CNC en aluminium pour servir aux composants électriques et autres. De plus, les alliages peuvent avoir une conductivité légèrement inférieure. Pourtant, les matériaux en aluminium sont considérablement plus conducteurs que les matériaux couramment utilisés tels que l'acier inoxydable.
Potentiel d'anodisation
L'anodisation est le processus d'utilisation d'une procédure de finition de surface pour épaissir la couche externe protectrice et oxydée d'une pièce métallique. Il fait référence à quelque chose qui peut être fait avec certains métaux, comme l'aluminium. Cette caractéristique ajoute à la popularité de l'aluminium métallique dans l'industrie actuelle de l'électronique grand public en raison de son rapport résistance/poids plus élevé et de considérations esthétiques. En conséquence, l'aluminium est réceptif aux peintures et aux teintes et peut être anodisé.
Le processus d'anodisation a lieu après l'usinage CNC de l'aluminium. Il intègre le processus électrolytique général. Un courant électrique traverse la pièce usinée sous l'action d'un bain d'acide électrolytique. Par conséquent, cela donne une pièce d'aluminium plus résistante à la corrosion et aux éléments d'impact physique.
Pour en revenir à la personnalisation, l'anodisation rend la couche externe très poreuse, ce qui facilite l'ajout de couleur à la pièce en aluminium usinée. Les colorants s'incrustent dans la couche extérieure dure de la pièce en aluminium en se frayant un chemin dans les sections poreuses de la couche extérieure. Finalement, cela les rend également très peu susceptibles de s'écailler ou de s'écailler.
Recyclabilité
L'usinage CNC produit beaucoup de déchets en pièces perdues sous forme de copeaux ou de morceaux supplémentaires découpés. Par conséquent, il est avantageux d'utiliser des matériaux recyclables tels que l'aluminium. Sans aucun doute, l'aluminium a une grande recyclabilité, ce qui le rend idéal pour les entreprises qui souhaitent réduire le gaspillage de ressources matérielles et minimiser leurs dépenses et leur impact sur l'environnement.
Usinage CNC de l'aluminium : Alternatives
Bien que l'aluminium ait ses principaux avantages et avantages en tant que matériau d'usinage CNC, il n'est certainement pas optimal pour toutes les entreprises. Comme tout autre matériau, l'aluminium a ses limites et ses inconvénients. Par exemple, les entreprises peuvent rechercher d'autres options pour éviter les dommages à l'outillage dus au revêtement d'oxyde. En dehors de cela, ils peuvent également souhaiter trouver une alternative moins coûteuse comme l'acier ou une alternative moins coûteuse en énergie pour la production que l'aluminium.
Certaines alternatives à l'aluminium qui peuvent être utilisées pour l'usinage sont discutées ci-dessous, ainsi que les différences et les similitudes significatives qu'elles présentent par rapport à l'aluminium lui-même.
Métaux
Acier & Inox
L'acier et l'acier inoxydable sont meilleurs que l'aluminium pour deux raisons importantes : la résistance et la température à laquelle ils peuvent résister. L'aluminium est en retard sur ces deux propriétés. Cependant, l'acier est beaucoup plus lourd que l'aluminium léger et relativement moins usinable. Pendant ce temps, les aciers ont également une dureté plus élevée que l'aluminium.
Quoi qu'il en soit, pour les applications basées sur la résistance telles que celles impliquant des soudures fortes et à fortes contraintes, l'acier et l'acier inoxydable sont largement utilisés pour l'usinage CNC. L'acier est également résistant aux températures très élevées et l'acier inoxydable peut devenir résistant à la corrosion lorsqu'il est traité thermiquement. Ainsi, là où la température est un facteur crucial, l'acier prend le pas sur l'aluminium pour l'usinabilité.
Titane
Le titane est meilleur que l'aluminium lorsqu'il s'agit d'un rapport résistance/poids exceptionnel, mais il est beaucoup plus coûteux à travailler que l'aluminium. Bien que l'aluminium ait également un rapport résistance/poids décent, le titane est deux fois plus résistant pour un poids similaire. Parallèlement à cela, les deux matériaux sont très efficaces en termes de résistance à la corrosion.
Tous ces facteurs pris en compte, le titane est un remplacement optimal lorsque la légèreté est un facteur primordial. Parallèlement, il doit rester un budget de fabrication flexible. Les industries de l'aérospatiale et de la santé l'utilisent respectivement pour les composants d'avions et les dispositifs médicaux.
Magnésium
Le magnésium est la meilleure option pour l'usinage en raison de sa plus grande usinabilité et de sa légèreté par rapport à l'aluminium. Bien que le magnésium ne soit pas considéré comme le matériau d'usinage courant, c'est l'un des matériaux les plus usinables. En utilisant le magnésium dans l'usinage, les processus sont comparativement plus rapides et plus efficaces.
Néanmoins, le magnésium a ses inconvénients en termes de sécurité d'usinage et de résistance insuffisante à la corrosion. En outre, c'est un métal alcalin hautement inflammable et volatil. Par conséquent, les copeaux produits lors de l'usinage peuvent constituer un risque d'incendie, qui ne peut pas être maîtrisé par l'eau mais plutôt aggravé. Par conséquent, la prudence est de mise lors du nettoyage des débris.
Laiton
Bien que relativement cher que l'aluminium, le laiton est un meilleur choix pour des applications esthétiques spécifiques pour son aspect doré et sa haute usinabilité. En ce qui concerne ses applications, les vannes, les buses, les composants structurels et les commandes à volume élevé bénéficient du laiton.
Cuivre
Puisqu'il présente la conductivité électrique la plus élevée, le cuivre remplace tous les autres métaux à cet égard. Il partage également différentes propriétés avec l'aluminium. Grâce à sa conductivité, il est favorable à une utilisation dans des applications électriques. Rappelez-vous que le cuivre pur est difficile à usiner. Mais les alliages de cuivre peuvent offrir une usinabilité relativement similaire aux nuances d'aluminium populaires.
Thermoplastiques techniques
Les matériaux autres que le métal participent également à Projets d'usinage CNC. Il peut inclure plusieurs thermoplastiques techniques qui sont souvent comparables, voire meilleurs que l'aluminium, en fonction des applications. Alors, regardons quelques thermoplastiques techniques alternatifs à l'aluminium.
POM (Delrin)
Pour l'usinabilité, le POM (Delrin) rivalise avec l'aluminium et les métaux aux propriétés similaires. De plus, le POM a une résistance très élevée par rapport à tout autre plastique, bien qu'il ait un point de fusion bas. Le matériau agit également comme isolant électrique, convient aux pièces de boîtiers électriques et présente un faible frottement. Cependant, il manque de résistance à la chaleur et de résistance par rapport à l'aluminium.
PTFE (téflon)
Le PTFE (téflon) est un autre thermoplastique hautement usinable qui agit comme un excellent isolant électrique avec un très faible frottement. Mais le PTFE a l'avantage sur sa résistance aux hautes températures (jusqu'à 260°C), ce qui en fait un bon candidat pour les applications à haute température. Le PTFE est également très résistant aux produits chimiques, ce qui le rend idéal pour les pièces de l'industrie alimentaire. En regardant l'inconvénient de l'image, le PTFE manque de résistance par rapport à l'aluminium.
COUP D'OEIL
Bien que le PEEK soit difficile à usiner, c'est un thermoplastique à haute résistance et stabilité thermique, avec une résistance à des températures allant jusqu'à 260°C. Il est réputé pour l'usinage de pièces telles que les vannes, les roulements, les pompes, les buses ou certaines pièces en médecine.
Mais notez que le PEEK est beaucoup plus cher que la plupart des matériaux de cette liste. Ainsi, il est usiné uniquement à des fins spécifiques à l'application, où l'aluminium ou d'autres alternatives sont inutilisables.
Suite
D'autres plastiques usinables, généralement différents de l'aluminium, impliquent l'ABS, le PC, l'ABS + PC, le PS, le PP, le PMMA (acrylique), le PCGF30, le PAGF30, le HDPE, le DHPE et le PPS.
Combinaison de l'usinage CNC de l'aluminium avec d'autres processus
Supposons qu'un fabricant souhaite utiliser l'aluminium indépendamment des applications qui le dissuadent de le désavantager. Dans ce cas, une solution au problème consiste à utiliser une combinaison de processus de fabrication parallèlement à la fabrication CNC. En fin de compte, cela aidera à créer des pièces en aluminium plus complexes et plus performantes. En dehors de cela, il maximisera la fonctionnalité de l'aluminium et ajoutera les avantages des différents processus impliqués.
L'usinage CNC fait référence à un processus de fabrication tout-en-un. Il peut modifier, affiner ou travailler sur des pièces fabriquées à l'aide d'autres méthodes telles que les processus d'extrusion, de coulée et de forgeage. Les produits de chacun d'entre eux peuvent être complétés par un procédé d'usinage pour valoriser les pièces en aluminium.
Extrusion d'aluminium et usinage CNC d'aluminium
L'extrusion produit un composant allongé avec un profil continu à travers le passage du métal fondu à travers une ouverture dans une filière. La aluminium Le processus d'extrusion s'avère efficace pour les sections complexes et les pièces fonctionnelles avec des finitions de surface élevées. Néanmoins, sa portée est limitée en raison de la nécessité pour ces sections transversales d'être cohérentes sur l'ensemble de la pièce.
Cependant, un moyen de contourner ce problème consiste à modifier la pièce après extrusion et post-usinage dans un centre d'usinage CNC en aluminium. Il convient aux nuances d'aluminium telles que 6061 et 6063 pour leurs propriétés malléables, usinables et ductiles. Par conséquent, combiner les deux méthodes est un excellent moyen de produire des composants résilients avec des géométries complexes et irrégulières.
Moulage sous pression et usinage CNC en aluminium
Une autre méthode est le moulage sous pression. Le processus implique que le métal en fusion soit forcé dans une cavité de moule à haute pression. Les matrices en acier à outils sont coûteuses à produire, c'est pourquoi le procédé est principalement utilisé pour la fabrication en vrac. Dans l'intervalle, les pièces moulées sous pression en aluminium ont une excellente finition de surface et une cohérence dimensionnelle.
La combinaison du moulage sous pression avec l'usinage CNC de l'aluminium ou l'ajout de coupes supplémentaires avec un centre d'usinage crée des pièces avec une finition exceptionnelle. Il peut produire des géométries plus complexes qu'aucun des processus ne pourrait obtenir par eux-mêmes. Le moulage sous pression par gravité est préféré au moulage sous pression si la réduction des coûts est prioritaire par rapport à la haute précision ou à la création de parois minces.
Forgeage et usinage CNC de l'aluminium
Le forgeage est toujours un processus populaire avec de nombreux alliages d'aluminium usinables. Il s'agit de la méthode conventionnelle de mise en forme du métal à l'aide d'une force de compression, souvent obtenue en frappant avec un marteau. Par exemple, l'aluminium 6061 est un alliage standard qui utilise cette méthode.
Après forgeage, les pièces peuvent être post-usinées avec un centre d'usinage CNC. Les pièces forgées sont plus robustes que les pièces entièrement usinées ou entièrement moulées. L'ajout de post-usinage par la suite nous permet de créer des géométries complexes. Cependant, cela ne compromet pas totalement l'intégrité de la pièce.
Derniers mots
Nous espérons que cette lecture servira de guide à part entière. Il répondra à toutes vos questions sur l'usinage CNC de l'aluminium, le processus lui-même, ses avantages et les alternatives, telles que d'autres métaux et thermoplastiques, disponibles sur le marché actuel. Après avoir lu cet article, nous sommes sûrs que vous pouvez choisir le produit et la méthode qui conviennent à vos exigences de fabrication.