알루미늄 CNC 가공의 이점 및 가능한 대안

알루미늄 CNC 가공
알루미늄 CNC 가공

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.
알루미늄은 그 특성과 함께 공정을 ​​더 간단하고 개선함으로써 CNC 가공에 여러 이점을 제공합니다. 알루미늄은 유사한 특성을 가진 다른 금속에서는 흔히 볼 수 없는 우수한 가공성을 제공합니다. 또한 알루미늄은 비교적 부드럽고 도구로 절단, 칩, 모양 및 침투하기 쉽습니다. 철 및 강철과 같이 일반적으로 사용되는 다른 금속과 달리 알루미늄 가공은 3배 더 빠릅니다.
오늘이 기사에서는 알루미늄의 주요 이점에 대해 설명합니다. CNC 가공, 프로토타이핑 및 생산 프로세스로 유명한 이유를 포함합니다. 또한 알루미늄과 유사한 추가 이점 및 기능을 제공할 수 있는 엔지니어링 열가소성 수지 및 금속과 같은 알루미늄 및 재료에 대한 여러 대안을 살펴볼 것입니다.

알루미늄 CNC 가공: 이점

  • 기계 가공
  • 부식에 대한 저항
  • 강도 대 중량 비율
  • 전기 전도도
  • 양극 산화 가능성
  • 재활용성

기계 가공

가공에 더 쉽게 접근할 수 있기 때문에 알루미늄은 가공 부품에 대한 엔지니어의 최우선 선택입니다. 어쨌든 여기서 고려해야 할 점은 기계공만이 이것의 혜택을 받는 것이 아니라는 것입니다. 이러한 부품을 공급하는 기업과 이를 사용하는 최종 사용자 모두 단순히 알루미늄으로 부품을 가공함으로써 상당한 이점을 얻습니다.
알루미늄은 칩과 모양이 쉽기 때문에 CNC 가공 도구로 절단할 때 속도와 정확도를 제공합니다. 머시닝 작업의 더 짧은 시간 프레임은 더 적은 노동(기계공로부터)과 작동 시간(기계로부터) 요구사항으로 인해 훨씬 ​​더 적은 비용으로 전체 프로세스를 이끌어냅니다. 또 다른 이점은 절단 도구가 금속 조각을 통과할 때 약간의 변형이 있다는 것입니다. 재료의 더 엄격한 허용 오차(약 ±0.025mm) 덕분에 프로세스의 정확성과 일관성이 향상되었습니다.

부식에 대한 저항

알루미늄은 산화 및 화학적 손상을 견디는 능력을 나타내는 내식성이 다양한 다양한 등급으로 제공됩니다. 알루미늄 CNC 가공에 가장 일반적으로 사용되는 등급은 내식성입니다. 예를 들어, 6061은 놀라운 내식성을 제공하는 등급 중 하나입니다. 강도 스펙트럼의 맨 아래에 있는 다른 합금도 마찬가지입니다. 대조적으로, 강한 알루미늄 합금은 합금된 구리의 존재로 인해 내식성이 덜합니다.

강도 대 중량 비율

알루미늄은 고강도 및 경량과 같은 많은 물리적 특성으로 인해 중요한 기계 및 측면 부품에 이상적입니다. 특히 이 두 가지는 항공우주 및 자동차 산업의 핵심 부품 제조에 좋은 소재입니다. 기계 가공에 알루미늄을 사용하는 이러한 산업의 두 가지 예는 항공기 피팅과 자동차 샤프트입니다.
그럼에도 불구하고 각 등급의 알루미늄을 동일한 목적으로 사용할 수 없다는 점에 유의해야 합니다. 각 등급에는 강도 대 중량 비율이 있어 용도에 차이가 발생하기 때문입니다. 일반 사용 등급에는 6061이 포함되며 7075는 더 높은 강도 등급에 속하며 항공우주 및 해양 부품과 같은 압력 기반 응용 분야에 적합합니다.

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



전기 전도도

알루미늄은 순수한 알루미늄의 경우 실온에서 미터당 약 3,770만 지멘스(구리보다 멀지 않음)의 우수한 전기 전도체입니다. 알루미늄으로 CNC 가공 부품을 만들어 전기 부품 등에 유용하게 사용할 수 있습니다. 또한 합금은 전도성이 약간 낮을 수 있습니다. 그러나 알루미늄 재료는 스테인리스강과 같이 일반적으로 사용되는 재료보다 훨씬 더 전도성이 있습니다.

양극 산화 가능성

아노다이징은 표면 마감 절차를 사용하여 금속 부품의 보호되고 산화된 외부 층을 두껍게 만드는 과정입니다. 알루미늄과 같은 특정 금속으로 할 수 있는 것을 말합니다. 이 기능은 더 높은 강도 대 중량 비율과 미적 고려 사항으로 인해 오늘날 소비자 전자 산업 전반에 걸쳐 알루미늄 금속의 인기를 더해 줍니다. 따라서 알루미늄은 페인트와 색조를 잘 받아들이고 양극 산화 처리될 수 있습니다.
아노다이징 공정은 알루미늄 CNC 가공이 완료된 후 진행됩니다. 그것은 일반적인 전해 공정을 통합합니다. 전류는 전해산 수조의 작용하에 가공된 부품을 통과합니다. 결과적으로 부식 및 물리적 충격 요소에 더 강한 알루미늄 조각을 제공합니다.
사용자 정의 가능성으로 돌아가서, 양극 산화는 외층을 매우 다공성으로 만들어 가공된 알루미늄 부품에 색상을 더 쉽게 추가할 수 있습니다. 염료는 외부 층의 다공성 부분으로 침투하여 알루미늄 부품의 거친 외부 층에 묻힙니다. 결국, 그것은 또한 칩이 벗겨지거나 벗겨질 가능성이 매우 낮습니다.

재활용성

CNC 가공은 칩이나 컷아웃 추가 비트로 손실된 조각에 많은 낭비를 생성합니다. 따라서 알루미늄과 같은 재활용 가능한 재료를 사용하는 것이 좋습니다. 의심할 여지 없이 알루미늄은 재활용 가능성이 높기 때문에 재료 자원 낭비를 줄이고 비용과 환경 영향을 최소화하려는 기업에 이상적입니다.

알루미늄 CNC 가공: 대안

알루미늄은 CNC 가공 재료로서 핵심적인 이점과 장점을 가지고 있지만 모든 회사에 최적인 것은 아닙니다. 다른 재료와 마찬가지로 알루미늄에도 한계와 단점이 있습니다. 예를 들어, 기업은 산화물 코팅으로 인한 툴링 손상을 방지하기 위해 다른 옵션을 고려할 수 있습니다. 그 외에도 강철과 같은 저렴한 대안이나 알루미늄보다 생산 에너지 비용이 낮은 대안을 찾고 싶어할 수도 있습니다.
가공에 활용될 수 있는 알루미늄에 대한 몇 가지 대안은 알루미늄 자체와 비교하여 보유하는 중요한 차이점 및 유사성과 함께 아래에 설명되어 있습니다.

궤조

스틸 및 스테인리스 스틸

강철과 스테인리스 스틸은 강도와 ​​견딜 수 있는 온도라는 두 가지 중요한 이유에서 알루미늄보다 낫습니다. 알루미늄은 이러한 두 가지 특성 모두에서 뒤처져 있습니다. 그러나 강철은 경량 금속 알루미늄보다 훨씬 무거우며 상대적으로 가공성이 낮습니다. 한편, 강철은 또한 알루미늄보다 더 높은 경도를 가지고 있습니다.
그럼에도 불구하고 고응력 및 강한 용접과 관련된 강도 기반 응용 프로그램의 경우 강철 및 스테인리스강이 CNC 가공에 광범위하게 사용됩니다. 강철은 또한 매우 높은 온도에 견디며 스테인리스 스틸은 열처리를 하면 부식에 강해질 수 있습니다. 따라서 온도가 중요한 요소인 경우 강철은 가공성에서 알루미늄보다 우위를 차지합니다.

티탄

티타늄은 뛰어난 강도 대 중량 비율에 있어 알루미늄보다 낫지만 알루미늄과 비교할 때 작업 비용이 훨씬 비쌉니다. 알루미늄도 마찬가지로 적절한 강도 대 중량 비율을 가지고 있지만 티타늄은 비슷한 중량에 대해 두 배의 강도를 전달합니다. 또한 두 재료 모두 내식성 측면에서 매우 효과적입니다.
이러한 모든 요소를 ​​고려할 때 티타늄은 경량이 주요 요소일 때 최적의 대체품입니다. 동시에 유연한 제조 예산이 유지되어야 합니다. 항공 우주 및 의료 산업은 각각 항공기 부품 및 의료 기기에 사용합니다.

마그네슘

마그네슘은 가공성이 높고 알루미늄보다 훨씬 가볍기 때문에 가공에 더 좋은 옵션입니다. 마그네슘은 일반적인 가공 재료로 간주되지 않지만 가장 가공 가능한 재료 중 하나입니다. 가공에 마그네슘을 사용하면 공정이 비교적 빠르고 효율적입니다.
그럼에도 불구하고 마그네슘은 가공 안전성과 내식성이 부족한 단점이 있습니다. 또한 인화성이 높고 휘발성이 강한 알칼리 금속입니다. 따라서 가공 중에 생긴 칩은 화재의 위험이 있으며, 이는 물에 잠기지 않고 오히려 악화됩니다. 따라서 이물질을 청소할 때 주의가 필요합니다.

놋쇠

알루미늄보다 상대적으로 비싸지 만 황동은 금색 외관과 높은 기계 가공성으로 인해 특정 미적 응용 분야에 더 나은 선택입니다. 응용 분야와 관련하여 밸브, 노즐, 구조 구성 요소 및 대량 주문은 황동의 이점을 얻습니다.

구리

가장 높은 전기 전도성을 제공하기 때문에 구리는 이와 관련하여 다른 모든 금속을 대체합니다. 알루미늄과도 다른 특성을 공유합니다. 전도성이 있어 전기 응용 분야에 사용하기에 유리합니다. 순수한 구리는 가공하기 어렵다는 것을 기억하십시오. 그러나 구리 합금은 널리 사용되는 알루미늄 등급과 비교적 유사한 가공성을 제공할 수 있습니다.

엔지니어링 열가소성 플라스틱

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(델린)

가공성 측면에서 POM(Delrin)은 유사한 특성의 알루미늄 및 금속에 필적합니다. 또한 POM은 녹는점이 낮지만 다른 플라스틱에 비해 강도가 매우 높습니다. 이 재료는 전기 절연체 역할도 하며 전기 인클로저 부품에 적합하며 마찰이 적습니다. 그러나 알루미늄에 비해 내열성과 강도가 떨어진다.

PTFE(테프론)

PTFE(테플론)는 마찰이 매우 낮은 우수한 전기 절연체 역할을 하는 또 다른 고도로 가공 가능한 열가소성 수지입니다. 그러나 PTFE는 고온(최대 260°C)에 대한 내성에서 우위를 차지하므로 고온 응용 분야에 적합한 후보입니다. PTFE는 또한 내화학성이 뛰어나 식품 산업의 부품에 이상적입니다. 사진의 단점을 보면 PTFE는 알루미늄에 비해 강도가 약합니다.

PEEK

PEEK는 가공이 어렵지만 강도와 열 안정성이 높고 최대 260°C의 온도에 견딜 수 있는 열가소성 수지입니다. 밸브, 베어링, 펌프, 노즐 또는 의학의 특정 부품과 같은 부품을 가공하는 것으로 유명합니다.
그러나 PEEK는 이 목록에 있는 대부분의 재료보다 훨씬 비쌉니다. 따라서 알루미늄 또는 기타 대안을 사용할 수 없는 특정 용도로만 가공됩니다.

일반적으로 알루미늄과 유사하지 않은 기타 가공 가능한 플라스틱에는 ABS, PC, ABS+PC, PS, PP, PMMA(아크릴), PCGF30, PAGF30, HDPE, DHPE 및 PPS가 포함됩니다.

알루미늄 CNC 가공과 다른 공정 결합

한 제조업체가 불리한 상황에서 알루미늄을 억제하는 용도에 관계없이 알루미늄을 사용하기를 원한다고 가정합니다. 이 경우 문제에 대한 해결책은 CNC 제조와 함께 제조 공정의 조합을 사용하는 것입니다. 궁극적으로 알루미늄으로 만든 더 복잡하고 고성능의 부품을 만드는 데 도움이 될 것입니다. 그 외에도 알루미늄 기능을 극대화하고 관련된 다양한 프로세스의 이점을 추가합니다.
CNC 가공은 올인원 제조 공정을 말합니다. 압출, 주조 및 단조 공정과 같은 다른 방법을 사용하여 만든 부품을 수정, 정제 또는 작업할 수 있습니다. 이들 각각의 제품은 알루미늄 부품을 업그레이드하는 가공 공정으로 보완될 수 있습니다.

알루미늄 압출 플러스 알루미늄 CNC 머시닝

압출은 다이의 구멍을 통해 용융 금속의 통과를 통해 연속 프로파일을 가진 길쭉한 구성 요소를 생성합니다. NS 알류미늄 압출 공정은 복잡한 단면 및 표면 마감이 높은 기능 부품에 효과적인 것으로 입증되었습니다. 그러나 조각 전체에 걸쳐 일관된 횡단면이 필요하기 때문에 범위가 제한적입니다.
그러나 이 문제를 해결하는 방법은 알루미늄 CNC 머시닝 센터에서 압출 및 후가공 후 부품을 수정하는 것입니다. 가단성, 기계 가공성 및 연성 특성으로 인해 6061 및 6063과 같은 알루미늄 등급에 편리합니다. 따라서 두 방법을 결합하는 것은 복잡하고 불규칙한 형상을 가진 탄력적인 구성요소를 생성하는 좋은 방법입니다.

다이캐스팅 플러스 알루미늄 CNC 머시닝

또 다른 방법은 압력 다이 캐스팅입니다. 이 공정에는 용융 금속을 고압으로 금형 캐비티로 밀어 넣는 과정이 포함됩니다. 공구강 다이는 생산하는 데 비용이 많이 들기 때문에 이 공정은 주로 대량 제조에 사용됩니다. 그 동안 알루미늄 다이캐스트 부품은 표면 조도와 치수 일관성이 뛰어납니다.
알루미늄 CNC 머시닝과 다이캐스팅을 결합하거나 머시닝 센터로 추가 컷을 추가하면 탁월한 마감 처리가 가능한 부품이 생성됩니다. 어느 프로세스도 자체적으로 얻을 수 없는 보다 복잡한 형상을 생성할 수 있습니다. 고정밀 또는 얇은 벽 생성보다 비용 절감이 우선시되는 경우 중력 다이 캐스팅이 압력 다이 캐스팅에 선호됩니다.

단조 플러스 알루미늄 CNC 가공

단조는 가공 가능한 알루미늄 합금이 많이 사용되는 인기 있는 공정입니다. 그것은 압축력을 사용하여 금속을 성형하는 기존의 방법을 포함하며, 종종 망치로 두드리는 방식으로 전달됩니다. 예를 들어, 알루미늄 6061은 이 방법을 사용하는 표준 합금입니다.
단조 후 조각은 CNC 머시닝 센터로 후가공할 수 있습니다. 단조 부품은 완전 기계 또는 완전 주조 부품보다 더 견고합니다. 이후에 후가공을 추가하면 복잡한 형상을 만들 수 있습니다. 그러나 부품의 무결성을 완전히 손상시키지는 않습니다.

마지막 단어

이 읽기가 본격적인 가이드 역할을 하기를 바랍니다. 알루미늄 CNC 가공, 공정 자체, 장점, 그리고 오늘날 시장에 있는 다른 금속 및 열가소성 수지와 같은 대안에 대한 모든 질문에 답할 것입니다. 이 기사를 읽은 후 제조 요구 사항에 맞는 제품과 방법을 선택할 수 있습니다.