Vantaggi e possibili alternative alla lavorazione CNC dell'alluminio

Lavorazione CNC in alluminio
Lavorazione CNC in alluminio

Aluminum is one of the most popular of material choices for various lavorazione alluminio cnc 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.
Oltre alle sue proprietà, l'alluminio offre anche numerosi vantaggi per la lavorazione CNC rendendo il processo più semplice e migliorato. L'alluminio offre un'eccellente lavorabilità, un fattore spesso non osservato in altri metalli con proprietà simili. Inoltre, l'alluminio è relativamente morbido ed effettivamente facile da tagliare, scheggiare, modellare e penetrare con gli strumenti. In contrasto con altri metalli normalmente utilizzati come ferro e acciaio, la lavorazione dell'alluminio è tre volte più veloce.
Oggi, questo articolo discuterà i principali vantaggi dell'alluminio Lavorazione CNC, compreso il motivo per cui è famoso per i processi di prototipazione e produzione. Esamineremo anche diverse alternative all'alluminio e ai materiali, come tecnopolimeri e metalli che possono fornire una serie aggiuntiva di vantaggi e caratteristiche simili all'alluminio.

Lavorazione CNC in alluminio: vantaggi

  • lavorabilità
  • Resistenza alla corrosione
  • Rapporto forza-peso
  • Conduttività elettrica
  • Potenziale di anodizzazione
  • riciclabilità

lavorabilità

Essendo più accessibile alla lavorazione, l'alluminio è la scelta prioritaria per gli ingegneri per le loro parti lavorate. In ogni caso, il punto da considerare qui è che il macchinista non è l'unico a beneficiarne. Sia le aziende che forniscono queste parti che gli utenti finali che le utilizzano ottengono vantaggi significativi semplicemente dalla lavorazione di parti in alluminio.
L'alluminio è facile da scheggiare e modellare, portando velocità e precisione durante il taglio con strumenti di lavorazione CNC. Un intervallo di tempo più breve del lavoro di lavorazione porta anche a un costo del processo complessivo molto inferiore a causa della minore richiesta di manodopera (dal macchinista) e di tempo operativo (dalla macchina). Un altro vantaggio è la deformazione minore poiché l'utensile da taglio si fa strada attraverso il pezzo di metallo. Consente una maggiore precisione e coerenza del processo, grazie a una tolleranza più stretta nel materiale (circa ±0,025 mm).

Resistenza alla corrosione

L'alluminio è disponibile in vari gradi che variano in termini di resistenza alla corrosione, che si riferisce alla capacità di resistere all'ossidazione e ai danni chimici. I gradi più comunemente usati per la lavorazione CNC dell'alluminio sono la resistenza alla corrosione. Ad esempio, 6061 è uno di questi gradi che offre un'incredibile resistenza alla corrosione. Altre leghe nella parte inferiore dello spettro di resistenza lo fanno. Al contrario, le leghe di alluminio resistenti sono meno resistenti alla corrosione a causa dell'esistenza del rame legato.

Rapporto forza-peso

L'alluminio è ideale per parti meccaniche e di aspetto critiche a causa delle sue numerose proprietà fisiche, come l'elevata resistenza e la leggerezza. Questi due, in particolare, lo rendono un buon materiale per la produzione di parti critiche nell'industria aerospaziale e automobilistica. Due esempi di queste industrie che utilizzano l'alluminio per la lavorazione sono i raccordi per aerei e gli alberi per autoveicoli.
Tuttavia, è essenziale notare che ogni tipo di alluminio non può essere utilizzato per gli stessi scopi. Questo perché ogni grado ha il suo rapporto resistenza-peso, che crea una differenza nelle applicazioni. I gradi di uso generale includono 6061, mentre 7075 è tra i gradi di maggiore resistenza e adatti per applicazioni basate sulla pressione, come parti aerospaziali e marine.

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



Conduttività elettrica

L'alluminio è un buon conduttore di elettricità, a circa 37,7 milioni di Siemens per metro a temperatura ambiente per l'alluminio puro (non molto indietro rispetto al rame). Realizza parti lavorate a CNC in alluminio per essere utili per componenti elettrici e simili. Inoltre, le leghe potrebbero avere una conduttività leggermente inferiore. Tuttavia, i materiali in alluminio sono notevolmente più conduttivi rispetto ai materiali comunemente usati come l'acciaio inossidabile.

Potenziale di anodizzazione

L'anodizzazione è il processo di utilizzo di una procedura di finitura superficiale per addensare lo strato esterno protettivo e ossidato di una parte metallica. Si riferisce a qualcosa che può essere fatto con determinati metalli, come l'alluminio. Questa caratteristica si aggiunge alla popolarità dell'alluminio metallico nell'attuale industria dell'elettronica di consumo grazie al suo rapporto resistenza-peso più elevato e alle considerazioni estetiche. Di conseguenza, l'alluminio è ricettivo a vernici e tinte e può essere anodizzato.
Il processo di anodizzazione avviene dopo la lavorazione CNC dell'alluminio. Incorpora il processo elettrolitico generale. Una corrente elettrica viene fatta passare attraverso la parte lavorata sotto l'azione di un bagno di acido elettrolitico. Di conseguenza, dà un pezzo di alluminio più resistente alla corrosione e agli elementi di impatto fisico.
Tornando alla personalizzazione, l'anodizzazione rende lo strato esterno altamente poroso, il che rende più facile l'aggiunta di colore alla parte in alluminio lavorato. I coloranti vengono incorporati nello strato esterno resistente della parte in alluminio trovando la loro strada nelle sezioni porose dello strato esterno. Alla fine, rende anche molto improbabile che si scheggino o si sfaldino.

riciclabilità

La lavorazione CNC produce molti scarti in pezzi persi come trucioli o ritagli di bit extra. Pertanto, è vantaggioso utilizzare materiali riciclabili come l'alluminio. Indubbiamente, l'alluminio ha un'elevata riciclabilità, il che lo rende ideale per le aziende che desiderano ridurre gli sprechi di risorse materiali e ridurre al minimo le spese e l'impatto ambientale.

Lavorazione CNC in alluminio: alternative

Sebbene l'alluminio abbia i suoi principali vantaggi e vantaggi come materiale di lavorazione CNC, non è certamente ottimale per ogni azienda. Come ogni altro materiale, l'alluminio ha i suoi limiti e svantaggi. Ad esempio, le aziende possono esaminare altre opzioni per evitare danni agli utensili dovuti al rivestimento di ossido. Oltre a ciò, potrebbero anche voler trovare un'alternativa meno costosa come l'acciaio o una con costi energetici inferiori per la produzione rispetto all'alluminio.
Di seguito vengono discusse alcune alternative all'alluminio che possono essere utilizzate per la lavorazione, insieme alle differenze significative e alle somiglianze che presentano rispetto all'alluminio stesso.

metalli

Acciaio e acciaio inossidabile

L'acciaio e l'acciaio inossidabile sono migliori dell'alluminio per due motivi importanti: la forza e la temperatura a cui possono resistere. L'alluminio rimane indietro in termini di entrambe queste proprietà. Tuttavia, l'acciaio è molto più pesante dell'alluminio metallico leggero e relativamente meno lavorabile. Nel frattempo, gli acciai hanno anche una durezza maggiore dell'alluminio.
Indipendentemente da ciò, per le applicazioni basate sulla resistenza come quelle che comportano forti sollecitazioni e saldature, l'acciaio e l'acciaio inossidabile sono ampiamente utilizzati per la lavorazione CNC. L'acciaio è anche resistente a temperature molto elevate e l'acciaio inossidabile può diventare resistente alla corrosione se trattato termicamente. Così, dove la temperatura è un fattore cruciale, l'acciaio ruba la vittoria sull'alluminio per la lavorabilità.

Titanio

Il titanio è migliore dell'alluminio quando si tratta di un eccezionale rapporto resistenza-peso, ma è molto più costoso da lavorare rispetto all'alluminio. Sebbene anche l'alluminio abbia un discreto rapporto resistenza-peso, il titanio ha il doppio della forza per un peso simile. Inoltre, entrambi i materiali sono altamente efficaci in termini di resistenza alla corrosione.
Considerati tutti questi fattori, il titanio è un sostituto ottimale quando la leggerezza è un fattore primario. Allo stesso tempo, dovrebbe rimanere un budget di produzione flessibile. Le industrie aerospaziale e sanitaria ne fanno uso rispettivamente per componenti aeronautici e dispositivi medici.

Magnesio

Il magnesio è l'opzione migliore per la lavorazione grazie alla sua maggiore lavorabilità ed è molto leggero rispetto all'alluminio. Sebbene il magnesio non sia considerato il materiale di lavorazione comune, è uno dei materiali più lavorabili. Utilizzando il magnesio nella lavorazione, i processi risultano essere più veloci ed efficienti in confronto.
Tuttavia, il magnesio ha i suoi lati negativi per quanto riguarda la sicurezza della lavorazione e l'insufficiente resistenza alla corrosione. Inoltre, è un metallo alcalino altamente infiammabile e volatile. Quindi, i trucioli prodotti durante la lavorazione possono rappresentare un pericolo di incendio, che non può essere attenuato dall'acqua ma piuttosto aggravato. Pertanto, è necessaria cautela durante la pulizia dei detriti.

Ottone

Sebbene relativamente costoso dell'alluminio, l'ottone è una scelta migliore per applicazioni estetiche specifiche per il suo aspetto dorato e l'elevata lavorabilità. Per quanto riguarda le sue applicazioni, valvole, ugelli, componenti strutturali e ordini di grandi volumi beneficiano dell'ottone.

Rame

Poiché fornisce la più alta conduttività elettrica, il rame sostituisce tutti gli altri metalli in questo senso. Condivide anche proprietà diverse con l'alluminio. Con la conduttività che ha, è favorevole per l'uso in applicazioni elettriche. Ricorda che il rame puro è difficile da lavorare. Ma le leghe di rame possono offrire una lavorabilità relativamente simile ai gradi di alluminio più diffusi.

Termoplastici ingegneristici

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)

Per la lavorabilità, il POM (Delrin) rivaleggia con alluminio e metalli con proprietà simili. Inoltre, il POM ha una resistenza molto elevata rispetto a qualsiasi altra plastica, sebbene abbia un punto di fusione basso. Il materiale funge anche da isolante elettrico, è adatto per parti di quadri elettrici e ha un basso attrito. Tuttavia, manca di resistenza al calore e resistenza rispetto all'alluminio.

PTFE (Teflon)

Il PTFE (Teflon) è un altro materiale termoplastico altamente lavorabile che funge da eccellente isolante elettrico con un attrito molto basso. Ma il PTFE ha il sopravvento in quanto resistente alle alte temperature (fino a 260 °C), il che lo rende un candidato decente per le applicazioni ad alta temperatura. Il PTFE è anche altamente resistente alle sostanze chimiche, il che lo rende ideale per le parti nell'industria alimentare. Guardando il lato negativo dell'immagine, il PTFE non è resistente rispetto all'alluminio.

SBIRCIARE

Sebbene il PEEK sia difficile da lavorare, è un termoplastico con elevata resistenza e stabilità termica, con una resistenza a temperature fino a 260°C. È famoso per la lavorazione di parti come valvole, cuscinetti, pompe, ugelli o alcune parti in medicina.
Ma nota che il PEEK è molto più costoso della maggior parte dei materiali in questo elenco. Pertanto, viene lavorato solo per scopi specifici dell'applicazione, dove l'alluminio o altre alternative sono inutilizzabili.

Di più

Altre plastiche lavorabili, tipicamente dissimili dall'alluminio, coinvolgono ABS, PC, ABS+PC, PS, PP, PMMA (acrilico), PCGF30, PAGF30, HDPE, DHPE e PPS.

Combinazione di lavorazione CNC in alluminio con altri processi

Supponiamo che un produttore desideri utilizzare l'alluminio indipendentemente dalle applicazioni che lo dissuadono in una situazione di svantaggio. In tal caso, una soluzione al problema consiste nell'utilizzare una combinazione di processi di produzione insieme alla produzione CNC. In definitiva, aiuterà a creare parti più complesse e più performanti in alluminio. Oltre a ciò, massimizzerà la funzionalità dell'alluminio e aggiungerà i vantaggi dei diversi processi coinvolti.
La lavorazione CNC si riferisce a un processo di produzione all-in-one. Può modificare, perfezionare o lavorare su parti realizzate utilizzando altri metodi come processi di estrusione, fusione e forgiatura. I prodotti di ciascuno di questi possono essere integrati con un processo di lavorazione per aggiornare le parti in alluminio.

Estrusione di alluminio più lavorazione CNC dell'alluminio

L'estrusione produce un componente allungato con un profilo continuo attraverso il passaggio di metallo fuso attraverso un'apertura in uno stampo. Il alluminio processo di estrusione si rivela efficace per sezioni trasversali complesse e parti funzionali con finiture superficiali elevate. Tuttavia, ha una portata limitata a causa della necessità di quelle sezioni trasversali per essere coerenti in tutto il pezzo.
Tuttavia, un modo per aggirare questo problema è modificare la parte dopo l'estrusione e la post-macchina in un centro di lavoro CNC in alluminio. È conveniente per i gradi di alluminio come 6061 e 6063 per le loro proprietà malleabili, lavorabili e duttili. Quindi, combinare entrambi i metodi è un ottimo modo per produrre componenti resilienti con geometrie complesse e irregolari.

Pressofusione e lavorazione CNC in alluminio

Un altro metodo è la pressofusione. Il processo prevede che il metallo fuso venga forzato in una cavità dello stampo ad alta pressione. Gli stampi in acciaio per utensili sono costosi da produrre, motivo per cui il processo viene utilizzato principalmente per la produzione di massa. Nel frattempo, le parti pressofuse in alluminio hanno un'eccellente finitura superficiale e consistenza dimensionale.
La combinazione della pressofusione con la lavorazione CNC dell'alluminio o l'aggiunta di ulteriori tagli con un centro di lavoro crea parti con una finitura eccezionale. Può produrre geometrie più complesse che nessuno dei processi potrebbe ottenere da solo. La pressofusione a gravità è preferita alla pressofusione se si dà priorità alla riduzione dei costi rispetto alla creazione di pareti sottili o ad alta precisione.

Forgiatura più lavorazione CNC in alluminio

La forgiatura è ancora un processo popolare con molte leghe di alluminio lavorabili. Coinvolge il metodo convenzionale di modellare il metallo usando la forza di compressione, spesso fornita attraverso il percussione con un martello. Ad esempio, l'alluminio 6061 è una lega standard che utilizza questo metodo.
Dopo la forgiatura, i pezzi possono essere post-lavorati con un centro di lavoro CNC. Le parti forgiate sono più robuste delle parti completamente lavorate o fuse. L'aggiunta successiva della post-lavorazione ci consente di creare geometrie complesse. Tuttavia, non compromette completamente l'integrità della parte.

Parole finali

Speriamo che questa lettura serva da guida a tutti gli effetti. Risponderà a tutte le tue domande sulla lavorazione CNC dell'alluminio, sul processo stesso, sui suoi vantaggi e sulle alternative, come altri metalli e materiali termoplastici, a portata di mano nel mercato di oggi. Dopo aver letto questo articolo, siamo sicuri che potrai scegliere il prodotto e il metodo più adatti alle tue esigenze di produzione.