アルミニウムは、さまざまな用途で最も人気のある材料の選択肢の 1 つです。 cnc アルミ加工 プロジェクト。それは主に、それが持つ物理的特性によるものです。基本的に、アルミニウムは丈夫な素材であり、耐久性のある機械部品の製造に最適です。さらに、この材料には酸化された外層が含まれているため、要素による腐食に耐性があります。これらの両方の特性により、アルミニウム製の部品が広く使用されるようになりました。特に、一般消費者向けの自動車、航空宇宙、ヘルスケア、および電子産業は、選択する材料としてアルミニウムを好んでいるようです.
アルミニウムは、その特性に加えて、プロセスを簡素化および改善することにより、CNC 機械加工にいくつかの利点をもたらします。アルミニウムは、同様の特性を持つ他の金属には見られない優れた機械加工性を提供します。また、アルミニウムは比較的柔らかく、工具による切断、削り、成形、貫通が効果的に容易です。鉄や鋼などの通常使用される他の金属と比較して、アルミニウムの加工は 3 倍高速です。
今日、この記事では、アルミニウムの主な利点について説明します CNC加工、なぜそれがプロトタイピングと生産プロセスで有名なのかを含めて。また、アルミニウムと同様の追加の利点と機能を提供できるエンジニアリング熱可塑性樹脂や金属など、アルミニウムと材料のいくつかの代替品についても検討します。
アルミニウム CNC 加工: 利点
機械加工性
機械加工がしやすいため、アルミニウムはエンジニアが機械加工部品に優先的に選択するものです。いずれにせよ、ここで考慮すべき点は、この恩恵を受けるのは機械工だけではないということです。これらの部品を提供する企業とそれらを使用するエンド ユーザーの両方が、アルミニウムから部品を機械加工するだけで大きな利益を得ます。
アルミニウムは削りやすく、形を整えやすいため、CNC 工作機械で切削する際の速度と精度が向上します。機械加工ジョブの時間枠が短いと、労働力 (機械工からの) および操作時間 (機械からの) 要件が少なくなるため、プロセス全体のコストも大幅に削減されます。もう 1 つの利点は、切削工具が金属片を通過する際のわずかな変形です。材料の公差がより厳しい (約 ±0.025 mm) ため、プロセスの精度と一貫性が向上します。
耐食性
アルミニウムには、酸化や化学的損傷に耐える能力を表す耐食性が異なるさまざまなグレードがあります。アルミニウムの CNC 機械加工で最も一般的に使用されるグレードは耐食性です。たとえば、6061 は、信じられないほどの耐食性を提供するグレードの 1 つです。強度スペクトルの下部にある他の合金はそうです。対照的に、強力なアルミニウム合金は、合金化された銅が存在するため、耐食性が低くなります。
強度対重量比
アルミニウムは、高強度や軽量などの多くの物理的特性を備えているため、重要な機械部品や側面部品に最適です。特に、これらの 2 つは、航空宇宙産業や自動車産業における重要な部品の製造に適した材料です。機械加工にアルミニウムを使用するこれらの業界の 2 つの例は、航空機の付属品と自動車のシャフトです。
それにもかかわらず、各グレードのアルミニウムを同じ目的に使用できるわけではないことに注意することが不可欠です。これは、各グレードに強度と重量の比率があり、用途に違いがあるためです。一般的な用途のグレードには 6061 が含まれますが、7075 は高強度のグレードであり、航空宇宙および海洋部品などの圧力ベースの用途に適しています。
| 素材 | 強度(Rm/MPa) |
| AL6061-T6 | 290 |
| AL7075 | 524 |
| AL2024-T351 | 470 |
電気伝導性
アルミニウムは、純粋なアルミニウムの場合、室温で 1 メートルあたり約 3,770 万シーメンスの電気伝導体です (銅に大きく遅れをとることはありません)。電気部品などに役立つように、アルミニウムからCNC機械加工部品を作成します。さらに、合金は導電率がわずかに低い場合があります。それでも、アルミニウム材料は、ステンレス鋼などの一般的に使用される材料よりもかなり導電性が高い.
陽極酸化の可能性
陽極酸化は、表面仕上げ手順を使用して、金属部品の酸化された保護外層を厚くするプロセスです。アルミニウムなどの特定の金属でできることを指します。この特徴により、現在の消費者向け電子機器業界全体でアルミニウム金属の人気が高まっています。これは、強度と重量の比率が高く、美的配慮がなされているためです。したがって、アルミニウムは塗料や色合いを受け入れ、陽極酸化することができます。
陽極酸化プロセスは、アルミニウムの CNC 機械加工が行われた後に行われます。一般的な電解法を取り入れています。電解酸浴の作用下で機械加工された部品に電流が流されます。その結果、腐食や物理的な衝撃要素に対してより耐性のあるアルミニウム片が得られます。
カスタマイズ可能性に戻ると、陽極酸化は外層を高度に多孔質にし、機械加工されたアルミニウム部品に色を追加しやすくします。染料は、外層の多孔質部分に浸透することで、アルミニウム部品の頑丈な外層に埋め込まれます。最終的には、欠けたり剥がれたりする可能性が非常に低くなります。
リサイクル性
CNC 機械加工では、切りくずや余分なビットの切り取りとして失われる多くの廃棄物が生成されます。したがって、アルミニウムなどのリサイクル可能な材料を利用することは有益です。間違いなく、アルミニウムはリサイクル性が高く、材料資源の浪費を削減し、支出と環境への影響を最小限に抑えたい企業にとって理想的です.
アルミニウム CNC 加工: 代替案
アルミニウムには、CNC 機械加工材料としての主要なメリットと利点がありますが、すべての企業にとって最適であるとは限りません。他の素材と同様に、アルミニウムにも限界と欠点があります。たとえば、企業は、酸化物コーティングによる工具の損傷を回避するために、他のオプションを検討する場合があります。それ以外にも、鉄鋼のような安価な代替品や、アルミニウムよりも生産のためのエネルギーコストが低い代替品を見つけたいと思うかもしれません.
機械加工に使用できるアルミニウムの代替品について、アルミニウム自体との重要な相違点と類似点とともに以下に説明します。
金属
スチール & ステンレススチール
鋼とステンレス鋼は、強度と耐熱温度という 2 つの重要な理由でアルミニウムよりも優れています。アルミニウムは、これらの両方の特性の点で遅れをとっています。ただし、鋼は軽量金属アルミニウムよりもはるかに重く、機械加工性も比較的劣ります。一方、鋼はアルミニウムよりも硬度が高くなります。
いずれにせよ、高応力で強力な溶接を伴うような強度ベースのアプリケーションでは、鋼とステンレス鋼が CNC 機械加工に広く使用されています。鋼は非常に高温にも耐性があり、ステンレス鋼は熱処理すると耐腐食性になります。このように、温度が重要な要素である場合、鋼は機械加工性でアルミニウムを凌駕します。
チタン
チタンは、比類のない強度対重量比になるとアルミニウムよりも優れていますが、アルミニウムと比較すると、はるかにコストがかかります.アルミニウムも同様に適度な強度対重量比を持っていますが、チタンは同じ重量で2倍の強度を持っています.それに加えて、両方の材料は耐食性の点で非常に効果的です。
これらすべての要因を考慮すると、軽量が主な要因である場合、チタンは最適な代替品です。同時に、柔軟な製造予算を維持する必要があります。航空宇宙産業とヘルスケア産業では、それぞれ航空機部品と医療機器に使用されています。
マグネシウム
マグネシウムは、機械加工性が高く、アルミニウムよりもはるかに軽量であるため、機械加工に適しています。マグネシウムは一般的な機械加工材料とは見なされていませんが、最も機械加工可能な材料の 1 つです。機械加工にマグネシウムを使用することで、プロセスは比較的高速で効率的になります。
それにもかかわらず、マグネシウムには機械加工の安全性と不十分な耐食性に関する欠点があります。また、引火性・揮発性の高いアルカリ金属です。そのため、機械加工中に発生する切りくずは火災の危険をもたらす可能性があり、これは水で鎮めることができず、むしろ悪化させます。そのため、ゴミの掃除には注意が必要です。
真鍮
アルミニウムよりも比較的高価ですが、真鍮はその金色の外観と高い機械加工性から、特定の美的用途に適しています。その用途に関する限り、バルブ、ノズル、構造部品、および大量注文は真鍮の恩恵を受けます。
銅
銅は電気伝導率が最も高いため、この点で他のすべての金属に取って代わります。アルミニウムとは異なる特性も共有しています。導電性があるため、電気用途に適しています。純銅は機械加工が難しいことに注意してください。しかし、銅合金は、一般的なアルミニウム グレードと比較的類似した機械加工性を提供する場合があります。
エンジニアリング熱可塑性樹脂
金属以外の素材も参加 CNC加工プロジェクト.用途によっては、アルミニウムより優れていない場合でも、多くの場合同等のエンジニアリング熱可塑性樹脂が含まれる場合があります。それでは、アルミニウムに代わるエンジニアリング熱可塑性樹脂を見てみましょう。
POM (デルリン)
機械加工性については、POM (Delrin) は類似の特性を持つアルミニウムや金属に匹敵します。さらに、POMは融点が低いにもかかわらず、他のプラスチックと比較して非常に高い強度を持っています。この材料は電気絶縁体としても機能し、電気エンクロージャ部品に適しており、低摩擦です。ただし、アルミに比べると耐熱性や強度は劣ります。
PTFE（テフロン）
PTFE (テフロン) は、非常に低い摩擦で優れた電気絶縁体として機能する、別の高度に機械加工可能な熱可塑性プラスチックです。しかし、PTFE は高温 (最大 260°C) に耐えるという点で優位に立つため、高温用途には適切な候補となります。 PTFE は耐薬品性にも優れているため、食品産業の部品に最適です。写真のマイナス面を見ると、PTFE はアルミニウムに比べて強度が不足しています。
PEEK
PEEK は機械加工が困難ですが、強度と熱安定性が高く、最高 260°C の温度に耐える熱可塑性樹脂です。バルブ、ベアリング、ポンプ、ノズル、または医療の特定の部品などの部品の機械加工で有名です。
ただし、PEEK はこのリストにあるほとんどの材料よりもはるかに高価であることに注意してください。したがって、アルミニウムやその他の代替品が使用できない特定用途向けにのみ機械加工されています。
もっと
通常アルミニウムとは異なるその他の機械加工可能なプラスチックには、ABS、PC、ABS+PC、PS、PP、PMMA (アクリル)、PCGF30、PAGF30、HDPE、DHPE、および PPS が含まれます。
アルミCNC加工と他の加工を組み合わせる
あるメーカーが、不利な点でアルミニウムを抑止する用途に関係なく、アルミニウムを利用したいと考えているとします。その場合、問題の解決策は、CNC 製造と製造プロセスの組み合わせを使用することです。最終的には、アルミニウム製のより複雑で高性能な部品を作成するのに役立ちます。それ以外にも、アルミニウムの機能を最大化し、関連するさまざまなプロセスの利点を追加します。
CNC 機械加工とは、オールインワンの製造プロセスを指します。押出、鋳造、鍛造プロセスなどの他の方法を使用して作られた部品を修正、改良、または加工することができます。これらの各製品は、アルミニウム部品をアップグレードするための機械加工プロセスで補完できます。
アルミ押し出し＋アルミCNC加工
押し出しは、溶融金属がダイの開口部を通過することにより、連続したプロファイルを備えた細長いコンポーネントを生成します。の アルミニウム 押出加工は、複雑な断面や表面仕上げの高い機能部品に効果的であることが証明されています。それでも、これらの断面が作品全体で一貫している必要があるため、範囲は限られています。
ただし、この問題を回避する方法は、アルミニウムの CNC マシニング センターで押し出しと後加工の後にパーツを修正することです。 6061 や 6063 などのアルミニウム グレードには、可鍛性、機械加工性、および延性の特性があるため便利です。したがって、両方の方法を組み合わせることは、複雑で不規則な形状の弾力性のあるコンポーネントを作成するための優れた方法です。
ダイカストとアルミ CNC 加工
別の方法は、圧力ダイカストです。このプロセスでは、溶融金属を高圧で金型キャビティに押し込みます。工具鋼の金型は製造に費用がかかるため、このプロセスは主に大量生産に使用されます。その間、アルミダイカスト部品は優れた表面仕上げと寸法の一貫性を備えています。
ダイカストとアルミの CNC 機械加工を組み合わせたり、マシニング センターで切削を追加したりすることで、優れた仕上がりの部品を作成できます。どちらのプロセスも単独では作成できない、より複雑なジオメトリを作成できます。高精度または薄肉の作成よりもコスト削減を優先する場合は、圧力ダイカストよりも重力ダイカストが好まれます。
鍛造＋アルミCNC加工
鍛造は、多くの機械加工可能なアルミニウム合金で今でも人気のあるプロセスです。これは、圧縮力を使用して金属を成形する従来の方法を含み、多くの場合、ハンマーで叩くことによって提供されます。たとえば、アルミニウム 6061 は、この方法を利用する標準的な合金です。
鍛造後、CNC マシニング センターで後加工することができます。鍛造部品は、完全に機械加工または完全に鋳造された部品よりも堅牢です。後で機械加工を追加すると、複雑な形状を作成できます。ただし、部品の完全性が完全に損なわれるわけではありません。
最後の言葉
この記事が本格的なガイドとして役立つことを願っています。アルミニウム CNC 機械加工、プロセス自体、その利点、および今日の市場で手元にある他の金属や熱可塑性樹脂などの代替品に関するすべての質問に答えます。この記事を読んだ後、製造要件に合った製品と方法を選択できると確信しています。