יתרונות וחלופות אפשריות לעיבוד CNC אלומיניום

ג'ק שקר מומחה לעיבוד שבבי CNC

מתמחה ב כרסום CNC, מפנה CNC, הדפסת 3D, יציקת אורטאן, ו ייצור פח מתכת שירותים.


עיבוד CNC אלומיניום
עיבוד CNC אלומיניום

אלומיניום הוא אחד הפופולריים ביותר של בחירות חומרים עבור שונים עיבוד אלומיניום cnc פרויקטים. זה נובע בעיקר מהתכונות הפיזיקליות שיש לו. ביסודו, אלומיניום הוא חומר חזק, מה שהופך אותו למושלם לייצור חלקים מכניים עמידים. יתרה מכך, החומר מכיל שכבה חיצונית מחומצנת, מה שהופך אותו לעמיד בפני קורוזיה מאלמנטים. שני המאפיינים הללו הובילו לשימוש נרחב בחלקים העשויים מאלומיניום. בפרט, נראה כי תעשיית הרכב, התעופה והחלל, הבריאות והאלקטרוניקה עבור צרכנים כלליים מעדיפה את האלומיניום כחומר הבחירה שלהם.
יחד עם תכונותיו, האלומיניום משרת גם מספר יתרונות עבור עיבוד CNC על ידי הפיכת התהליך לפשוט ומשופר יותר. אלומיניום מספק יכולת עיבוד מצוינת, גורם לרוב שלא נצפה במתכות אחרות בעלות תכונות דומות. כמו כן, האלומיניום רך יחסית וקל לחיתוך, לשבב, לעצב ולחדור אותו ביעילות על ידי כלים. בניגוד למתכות אחרות בשימוש רגיל כמו ברזל ופלדה, עיבוד אלומיניום מהיר פי שלושה.
היום, מאמר זה ידון ביתרונות העיקריים של האלומיניום עיבוד CNC, כולל מדוע הוא מפורסם בתהליכי יצירת אב טיפוס וייצור. כמו כן, נבחן מספר חלופות לאלומיניום ולחומרים, כגון תרמופלסטיות הנדסיות ומתכות שיכולות לספק סט נוסף של יתרונות ותכונות הדומות לאלומיניום.

עיבוד CNC אלומיניום: יתרונות

  • יכולת עיבוד
  • עמידות בפני קורוזיה
  • יחס חוזק למשקל
  • מוליכות חשמלית
  • פוטנציאל אנודיזציה
  • יכולת מיחזור

יכולת עיבוד

בשל היותו נגיש יותר לעיבוד שבבי, אלומיניום הוא הבחירה העדיפות של המהנדסים עבור החלקים המעובדים שלהם. בכל מקרה, הנקודה שיש לקחת בחשבון כאן היא שהמכונאי אינו היחיד שמרוויח מכך. גם העסקים המספקים חלקים אלו וגם משתמשי הקצה שמשתמשים בהם מקבלים יתרונות משמעותיים פשוט מעיבוד חלקים מאלומיניום.
קל לשבבים ולעצב את האלומיניום, מה שמביא מהירות ודיוק בעת חיתוך עם כלי עיבוד CNC. מסגרת זמן קצרה יותר של עבודת העיבוד מובילה גם לכך שהתהליך הכולל יהיה בעלות נמוכה בהרבה בשל פחות דרישות עבודה (מהמכונאי) וזמן פעולה (מהמכונה). יתרון נוסף הוא עיוות קל כאשר כלי החיתוך עושה את דרכו דרך חתיכת המתכת. זה מאפשר דיוק ועקביות יותר של התהליך, הודות לסובלנות הדוקה יותר בחומר (בסביבות ±0.025 מ"מ).

עמידות בפני קורוזיה

האלומיניום מגיע בדרגות שונות המשתנות בעמידות בפני קורוזיה, המתייחסת ליכולת לעמוד בחמצון ובנזקים כימיים. הציונים הנפוצים ביותר עבור עיבוד CNC אלומיניום הם עמידות בפני קורוזיה. לדוגמה, 6061 הוא כיתה כזו שמציעה עמידות בפני קורוזיה מדהימה. סגסוגות אחרות בתחתית ספקטרום החוזק עושות זאת. לעומת זאת, סגסוגות אלומיניום חזקות פחות עמידות בפני קורוזיה בשל קיומה של נחושת סגסוגת.

יחס כוח למשקל

האלומיניום הוא אידיאלי עבור חלקים מכאניים וחלקי היבט קריטיים בגלל תכונותיו הפיזיקליות הרבות, כמו חוזק גבוה וקל משקל. שני אלה, במיוחד, הופכים אותו לחומר טוב לייצור חלקים קריטיים בתעשיות התעופה והחלל. שתי דוגמאות מתעשיות אלו המשתמשות באלומיניום לעיבוד שבבי הן אביזרי מטוסים ופירי רכב.
עם זאת, חשוב לציין שלא ניתן להשתמש בכל כיתה של אלומיניום לאותן מטרות. הסיבה לכך היא שכל כיתה נושאת את יחס החוזק-משקל שלה, מה שיוצר הבדל ביישומים. דרגות השימוש הכלליות כוללות 6061, בעוד ש-7075 היא בין דרגות החוזק הגבוהות יותר ומתאימה ליישומים מבוססי לחץ, כגון חלל וחלקים ימיים.

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

ב

מוליכות חשמלית

אלומיניום הוא מוליך חשמל טוב, בערך 37.7 מיליון סימנס למטר בטמפרטורת החדר עבור אלומיניום טהור (נופל לא רחוק מדי מאחורי נחושת). זה מייצר חלקים בעיבוד CNC מאלומיניום כדי לשמש שימושי עבור רכיבים חשמליים וכדומה. יתר על כן, סגסוגות עשויות להיות מעט נמוכות יותר מבחינת מוליכות. ובכל זאת, חומרי אלומיניום מוליכים הרבה יותר מחומרים נפוצים כמו נירוסטה.

פוטנציאל אנודיזציה

אנודיזציה היא תהליך של שימוש בהליך גימור משטח כדי לעבות את השכבה החיצונית המגנה והמחומצנת של חלק מתכת. זה מתייחס למשהו שניתן לעשות עם מתכות מסוימות, כגון אלומיניום. תכונה זו מוסיפה לפופולריות של מתכת אלומיניום בכל תעשיית האלקטרוניקה הצרכנית של ימינו בשל יחס החוזק למשקל הגבוה יותר שלה ושיקולים אסתטיים. בהתאם לכך, האלומיניום קליט לצבעים וגוונים וניתן לאלגון.
תהליך האנודיזציה מתרחש לאחר ביצוע עיבוד CNC אלומיניום. הוא משלב את התהליך האלקטרוליטי הכללי. זרם חשמלי מועבר דרך החלק המעובד תחת פעולת אמבט חומצה אלקטרוליטית. כתוצאה מכך, הוא נותן פיסת אלומיניום עמידה יותר בפני קורוזיה ואלמנטים של השפעה פיזית.
אם נחזור להתאמה אישית, האנודיז הופך את השכבה החיצונית לנקבוביה מאוד, מה שמקל על הוספת צבע לחלק האלומיניום המעובד. צבעים מוטבעים בשכבה החיצונית הקשוחה של חלק האלומיניום על ידי מציאת דרכם אל החלקים הנקבוביים של השכבה החיצונית. בסופו של דבר, זה גם גורם להם לא להסתבך או להתקלף.

יכולת מיחזור

עיבוד CNC מייצר הרבה פסולת בחלקים שאבדו כשבבים או חתכים נוספים. לפיכך, מועיל לעשות שימוש בחומרים הניתנים למחזור כגון אלומיניום. אין ספק, לאלומיניום יש יכולת מיחזור גבוהה, מה שהופך אותו לאידיאלי עבור עסקים שרוצים לצמצם את בזבוז משאבי החומר ולמזער את ההוצאות וההשפעה הסביבתית שלהם.

עיבוד CNC אלומיניום: חלופות

בעוד שלאלומיניום יש את היתרונות והיתרונות העיקריים שלו כחומר לעיבוד CNC, הוא בהחלט לא אופטימלי עבור כל חברה. כמו כל חומר אחר, לאלומיניום יש מגבלות וחסרונות. לדוגמה, עסקים עשויים לבחון אפשרויות אחרות כדי למנוע נזקי כלי עבודה עקב ציפוי תחמוצת. מלבד זאת, ייתכן שהם גם ירצו למצוא חלופה פחות יקרה כמו פלדה או כזו עם עלויות אנרגיה נמוכות יותר לייצור מאשר אלומיניום.
להלן נדון בכמה חלופות לאלומיניום שניתן להשתמש בהן לעיבוד שבבי, יחד עם ההבדלים והדמיון המשמעותיים שיש בהן בהשוואה לאלומיניום עצמו.

מתכות

פלדה ונירוסטה

פלדה ונירוסטה עדיפים מאלומיניום משתי סיבות משמעותיות: חוזק וכמה טמפרטורה הם יכולים לעמוד בפניהם. אלומיניום מפגר במונחים של שני המאפיינים הללו. עם זאת, הפלדה כבדה בהרבה מהאלומיניום המתכתית הקלה ופחות ניתנת לעיבוד. בינתיים, פלדות גם נושאות קשיות גבוהה יותר מאלומיניום.
ללא קשר, עבור יישומים מבוססי חוזק כגון אלה הכוללים ריתוכים חזקים ומתח גבוה, נעשה שימוש נרחב בפלדה ובנירוסטה לעיבוד שבבי CNC. הפלדה עמידה גם לטמפרטורות גבוהות מאוד, ופלדת אל חלד עלולה להפוך לעמידה בפני קורוזיה בעת טיפול בחום. לפיכך, כאשר הטמפרטורה היא גורם מכריע, הפלדה גונבת את הניצחון על האלומיניום ליכולת עיבוד.

טִיטָן

טיטניום עדיף על אלומיניום בכל מה שקשור ליחס חוזק-משקל יוצא דופן, אך הוא הרבה יותר יקר לעבוד איתו בהשוואה לאלומיניום. למרות שגם לאלומיניום יש יחס חוזק למשקל הגון, טיטניום נושא כוח פי שניים למשקל דומה. לצד זאת, שני החומרים יעילים ביותר מבחינת עמידות בפני קורוזיה.
כל הגורמים הללו נחשבים, טיטניום הוא תחליף אופטימלי כאשר קל משקל הוא הגורם העיקרי. במקביל, צריך להישאר תקציב ייצור גמיש. תעשיות התעופה והבריאות עושות בו שימוש עבור רכיבי מטוסים ומכשור רפואי, בהתאמה.

מגנזיום

מגנזיום הוא האפשרות הטובה ביותר לעיבוד שבבי בשל יכולת העיבוד הגבוהה שלו והיותו קל משקל בהרבה מאלומיניום. למרות שמגנזיום אינו נחשב לחומר העיבוד הנפוץ, זהו אחד החומרים הניתנים לעיבוד. על ידי שימוש במגנזיום בעיבוד שבבי, התהליכים מביאים להיות מהירים ויעילים יותר באופן יחסי.
עם זאת, למגנזיום יש חסרונות לגבי בטיחות עיבוד ועמידות בפני קורוזיה לא מספקת. כמו כן, זוהי מתכת אלקלית דליקה ונדיפה ביותר. מכאן ששבבים שנוצרו במהלך עיבוד שבבי עלולים להוות סכנת שריפה, שלא ניתן להפיל אותה על ידי המים אלא להחמיר אותה. לכן, יש צורך בזהירות בעת ניקוי פסולת.

פליז

למרות שהוא יקר יחסית מאלומיניום, פליז הוא בחירה טובה יותר ליישומים אסתטיים ספציפיים בשל המראה הזהוב והיכולת העיבוד הגבוהה שלו. בכל הנוגע ליישומים שלה, שסתומים, חרירים, רכיבים מבניים והזמנות בנפח גבוה נהנים מפליז.

נְחוֹשֶׁת

מכיוון שהיא מגיעה עם המוליכות החשמלית הגבוהה ביותר, נחושת מחליפה את כל המתכות האחרות בהקשר זה. זה חולק תכונות שונות עם אלומיניום גם כן. עם המוליכות שיש לו, הוא נוח לשימוש ביישומי חשמל. זכור שקשה לעיבוד נחושת טהורה. אבל סגסוגות נחושת עשויות להציע יכולת עיבוד דומה יחסית לדרגות אלומיניום פופולריות.

תרמופלסטיקה הנדסית

חומרים אחרים מלבד מתכת משתתפים גם הם פרויקטים של עיבוד CNC. זה עשוי לכלול כמה תרמופלסטיות הנדסיות שלעיתים קרובות משתווים לאלומיניום, אם לא טוב יותר מאלומיניום, המותנים ביישומים. אז, בואו נסתכל על כמה תרמופלסטיות הנדסיות חלופיות לאלומיניום.

POM (דלרין)

ליכולת עיבוד, POM (Delrin) מתחרה באלומיניום ומתכות בעלות תכונות דומות. יתר על כן, ל-POM חוזק גבוה מאוד בהשוואה לכל פלסטיק אחר, אם כי יש לו נקודת התכה נמוכה. החומר משמש גם כמבודד חשמלי, מתאים לחלקי מתחם חשמליים ובעל חיכוך נמוך. עם זאת, הוא חסר עמידות וחוזק בחום בהשוואה לאלומיניום.

PTFE (טפלון)

PTFE (טפלון) הוא עוד תרמופלסטי בעל יכולת עיבוד גבוהה שפועל כמבודד חשמלי מעולה עם חיכוך נמוך מאוד. אבל PTFE מחזיק ביד העליונה בהיותו עמיד לטמפרטורות גבוהות (עד 260 מעלות צלזיוס), מה שהופך אותו למועמד הגון ליישומים בטמפרטורה גבוהה. PTFE הוא גם עמיד ביותר מבחינה כימית, מה שהופך אותו לאידיאלי עבור חלקים בתעשיית המזון. תוך כדי הסתכלות על הצד השלילי של התמונה, PTFE אכן חסר חוזק בהשוואה לאלומיניום.

לְהָצִיץ

למרות שקשה לעיבוד PEEK, זהו תרמופלסטי בעל חוזק ויציבות תרמית גבוהים, עם עמידות לטמפרטורות של עד 260 מעלות צלזיוס. זה מפורסם בעיבוד חלקים כגון שסתומים, מיסבים, משאבות, חרירים או חלקים מסוימים ברפואה.
אבל שימו לב ש-PEEK הוא הרבה יותר יקר מרוב החומרים ברשימה זו. לפיכך, הוא מעובד רק למטרות ספציפיות ליישום, כאשר אלומיניום או חלופות אחרות אינן שמישות.

יותר

פלסטיק אחר שניתן לעיבוד, השונה בדרך כלל לאלומיניום, כולל ABS, PC, ABS+PC, PS, PP, PMMA (אקריליק), PCGF30, PAGF30, HDPE, DHPE ו-PPS.

שילוב של עיבוד CNC אלומיניום עם תהליכים אחרים

נניח שיצרן אחד מעוניין לעשות שימוש באלומיניום ללא קשר ליישומים המרתיעים אותו בחסרון. במקרה כזה, פתרון לבעיה הוא שימוש בשילוב של תהליכי ייצור לצד ייצור CNC. בסופו של דבר, זה יעזור ליצור חלקים מורכבים יותר ובעלי ביצועים גבוהים יותר עשויים אלומיניום. מלבד זאת, הוא ימקסם את פונקציונליות האלומיניום ויוסיף את היתרונות של תהליכים שונים המעורבים.
עיבוד CNC מתייחס לתהליך ייצור הכל באחד. זה יכול לשנות, לחדד או לעבוד על חלקים שנעשו בשיטות אחרות כגון שחול, יציקה ותהליכי פרזול. ניתן להשלים את המוצרים של כל אחד מהם בתהליך עיבוד שבבי לשדרוג חלקי אלומיניום.

שחול אלומיניום בתוספת אלומיניום עיבוד CNC

אקסטרוזיה מייצרת רכיב מוארך עם פרופיל רציף דרך מעבר מתכת מותכת דרך פתח בתבנית. ה אֲלוּמִינְיוּם תהליך שחול מוכיח את עצמו כיעיל עבור חתכים מורכבים וחלקים פונקציונליים עם גימורי משטח גבוהים. ובכל זאת, יש לו היקף מוגבל בשל הצורך של אותם חתכים להיות עקביים על פני היצירה.
עם זאת, דרך לעקוף בעיה זו היא לשנות את החלק לאחר שחול ומכונה לאחר מכן במרכז עיבוד CNC מאלומיניום. זה נוח עבור דרגות אלומיניום כמו 6061 ו-6063 בשל תכונות הניתנות לעיבוד, עיבוד וגמישות שלהן. לפיכך, שילוב של שתי השיטות הוא דרך מצוינת לייצר רכיבים עמידים עם גיאומטריות מורכבות ולא סדירות.

יציקה בתוספת אלומיניום CNC עיבוד שבבי

שיטה נוספת היא יציקת יציקה בלחץ. התהליך כולל מתכת מותכת שנאלצת לתוך חלל תבנית בלחץ גבוה. קוביות פלדת הכלים יקרות לייצור, וזו הסיבה שהתהליך משמש בעיקר לייצור בתפזורת. בינתיים, לחלקי יציקת אלומיניום יש גימור משטח מעולה ועקביות ממדי.
שילוב של יציקת stans עם עיבוד CNC אלומיניום או הוספת חיתוכים נוספים עם מרכז עיבוד יוצר חלקים עם גימור יוצא דופן. זה יכול לייצר גיאומטריות מורכבות יותר שאף אחד מהתהליכים לא יכול היה להשיג בעצמו. יציקת קוביות מועדפת על יציקת תבנית בלחץ אם הוזלת עלויות מועדפת על פני דיוק גבוה או יצירת קירות דקים.

פרזול בתוספת אלומיניום עיבוד CNC

פרזול הוא עדיין תהליך פופולרי עם הרבה סגסוגות אלומיניום הניתנות לעיבוד. זה כרוך בשיטה הקונבנציונלית של עיצוב מתכת באמצעות כוח דחיסה, הנמסר לרוב באמצעות פגיעה בפטיש. לדוגמה, אלומיניום 6061 הוא סגסוגת סטנדרטית שעושה שימוש בשיטה זו.
לאחר פרזול, ניתן לעבד את החלקים לאחר עיבוד באמצעות מרכז עיבוד CNC. חלקים מחושלים חזקים יותר מאשר חלקים בעיבוד מלא או יצוק מלא. הוספת עיבוד לאחר מכן מאפשרת לנו ליצור גיאומטריות מורכבות. עם זאת, זה לא פוגע לחלוטין בשלמותו של החלק.

מילים אחרונות

אנו מקווים שהקריאה הזו תשמש כמדריך מן המניין. זה יענה על כל השאלות שלך על עיבוד CNC אלומיניום, התהליך עצמו, היתרונות שלו והחלופות, כגון מתכות אחרות ותרמופלסטיות, העומדות לרשותנו בשוק של היום. לאחר קריאת מאמר זה, אנו בטוחים שתוכל לבחור את המוצר והשיטה המתאימים לדרישות הייצור שלך.