Voordelen en mogelijke alternatieven voor CNC-bewerking van aluminium

Aluminium CNC-bewerking:
Aluminium CNC-bewerking:

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.
Naast zijn eigenschappen heeft aluminium ook verschillende voordelen voor CNC-bewerking door het proces eenvoudiger en verbeterd te maken. Aluminium biedt uitstekende bewerkbaarheid, een factor die vaak niet wordt waargenomen bij andere metalen met vergelijkbare eigenschappen. Aluminium is ook relatief zacht en effectief gemakkelijk te snijden, af te schilferen, te vormen en door gereedschap te penetreren. In tegenstelling tot andere gewoonlijk gebruikte metalen zoals ijzer en staal, gaat de bewerking van aluminium drie keer sneller.
Vandaag bespreekt dit artikel de belangrijkste voordelen van aluminium CNC-bewerking:, inclusief waarom het beroemd is om zijn prototyping en productieprocessen. We zullen ook verschillende alternatieven voor aluminium en de materialen onderzoeken, zoals technische thermoplasten en metalen die een extra reeks voordelen en eigenschappen kunnen bieden die vergelijkbaar zijn met die van aluminium.

Aluminium CNC-bewerking: voordelen

  • bewerkbaarheid
  • Weerstand tegen corrosie
  • Sterkte-gewichtsverhouding
  • Elektrische geleiding
  • Anodisatiepotentieel
  • recycleerbaarheid

bewerkbaarheid

Omdat het toegankelijker is voor machinale bewerking, is aluminium de eerste keuze voor ingenieurs voor hun bewerkte onderdelen. Waar het hier in ieder geval om gaat, is dat niet alleen de machinist hiervan profiteert. Zowel de bedrijven die deze onderdelen leveren als de eindgebruikers die ze gebruiken, halen aanzienlijke voordelen door simpelweg onderdelen uit aluminium te verspanen.
Aluminium is gemakkelijk te verspanen en te vormen, wat zorgt voor snelheid en nauwkeurigheid bij het snijden met CNC-bewerkingsgereedschappen. Een korter tijdsbestek van de bewerkingstaak leidt er ook toe dat het totale proces veel goedkoper is vanwege minder arbeid (van de machinist) en minder werktijd (van de machine). Een ander voordeel is kleine vervorming als het snijgereedschap zich een weg baant door het metalen stuk. Het zorgt voor meer nauwkeurigheid en consistentie van het proces, dankzij een nauwere tolerantie in het materiaal (ongeveer ± 0,025 mm).

Weerstand tegen corrosie

Aluminium is er in verschillende kwaliteiten die variëren in corrosieweerstand, wat verwijst naar het vermogen om oxidatie en chemische schade te weerstaan. De meest gebruikte kwaliteiten voor CNC-bewerking van aluminium zijn corrosieweerstand. 6061 is bijvoorbeeld zo'n kwaliteit die een ongelooflijke corrosieweerstand biedt. Andere legeringen aan de onderkant van het sterktespectrum doen dat wel. Daarentegen zijn sterke aluminiumlegeringen minder corrosiebestendig door het bestaan ​​van gelegeerd koper.

Sterkte-gewichtsverhouding

Aluminium is ideaal voor kritische mechanische onderdelen en onderdelen vanwege de vele fysieke eigenschappen, zoals hoge sterkte en lichtgewicht. Deze twee in het bijzonder maken het een goed materiaal voor de productie van kritieke onderdelen in de lucht- en ruimtevaart- en auto-industrie. Twee voorbeelden uit deze industrieën die aluminium gebruiken voor machinale bewerking zijn vliegtuigfittingen en auto-assen.
Desalniettemin is het van essentieel belang op te merken dat elke kwaliteit aluminium niet voor dezelfde doeleinden kan worden gebruikt. Dat komt omdat elke kwaliteit zijn sterkte-gewichtsverhouding heeft, wat een verschil in toepassingen creëert. Kwaliteiten voor algemeen gebruik zijn 6061, terwijl 7075 een van de soorten met hogere sterkte is en geschikt is voor op druk gebaseerde toepassingen, zoals lucht- en ruimtevaart en maritieme onderdelen.

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



Elektrische geleiding

Aluminium is een goede geleider van elektriciteit, met ongeveer 37,7 miljoen siemens per meter bij kamertemperatuur voor puur aluminium (niet te ver achter op koper). Het maakt CNC-gefreesde onderdelen van aluminium om te dienen als nuttig voor elektrische componenten en dergelijke. Bovendien kunnen legeringen iets minder geleidend zijn. Toch zijn aluminium materialen aanzienlijk beter geleidend dan veelgebruikte materialen zoals roestvrij staal.

Anodisatie Potentieel

Anodisatie is het proces waarbij een oppervlakteafwerkingsprocedure wordt gebruikt om de beschermende, geoxideerde buitenlaag van een metalen onderdeel te verdikken. Het verwijst naar iets dat met bepaalde metalen kan worden gedaan, zoals aluminium. Dit kenmerk draagt ​​bij aan de populariteit van aluminiummetaal in de huidige consumentenelektronica-industrie vanwege de hogere sterkte-gewichtsverhouding en esthetische overwegingen. Daarom is aluminium ontvankelijk voor verven en tinten en kan het worden geanodiseerd.
Het anodisatieproces vindt plaats nadat aluminium CNC-bewerking is uitgevoerd. Het omvat het algemene elektrolytische proces. Een elektrische stroom wordt door het bewerkte onderdeel geleid onder de werking van een elektrolytisch zuurbad. Bijgevolg geeft het een stuk aluminium dat beter bestand is tegen corrosie en fysieke impactelementen.
Om terug te komen op aanpasbaarheid, maakt anodiseren de buitenste laag zeer poreus, waardoor het gemakkelijker wordt om kleur aan het bewerkte aluminium onderdeel toe te voegen. Kleurstoffen worden ingebed in de taaie buitenlaag van het aluminium onderdeel door hun weg te vinden in de poreuze delen van de buitenlaag. Uiteindelijk maakt het ook zeer onwaarschijnlijk dat ze afbrokkelen of afbladderen.

recycleerbaarheid

CNC-bewerking produceert veel afval in stukken die verloren gaan als spanen of het uitsnijden van extra bits. Daarom is het gunstig om gebruik te maken van recyclebare materialen zoals aluminium. Ongetwijfeld is aluminium zeer recyclebaar, waardoor het ideaal is voor bedrijven die de verspilling van materiaal willen verminderen en hun uitgaven en milieu-impact willen minimaliseren.

Aluminium CNC-bewerking: alternatieven

Hoewel aluminium zijn kernvoordelen en voordelen heeft als materiaal voor CNC-bewerking, is het zeker niet optimaal voor elk bedrijf. Net als elk ander materiaal heeft aluminium zijn beperkingen en nadelen. Bedrijven kunnen bijvoorbeeld naar andere opties kijken om schade aan gereedschap als gevolg van oxidecoating te voorkomen. Afgezien daarvan willen ze misschien ook een goedkoper alternatief vinden, zoals staal of een alternatief met lagere energiekosten voor de productie dan aluminium.
Enkele alternatieven voor aluminium die kunnen worden gebruikt voor bewerking worden hieronder besproken, samen met de significante verschillen en overeenkomsten die ze hebben in vergelijking met het aluminium zelf.

Metals

Staal en roestvrij staal

Staal en roestvrij staal zijn om twee belangrijke redenen beter dan aluminium: sterkte en hoeveel temperatuur ze kunnen weerstaan. Aluminium blijft achter in termen van beide eigenschappen. Staal is echter veel zwaarder dan het lichtgewicht metaal aluminium en ook relatief minder bewerkbaar. Ondertussen hebben staalsoorten ook een hogere hardheid dan aluminium.
Hoe dan ook, voor op sterkte gebaseerde toepassingen zoals die met hoge spanning en sterke lassen, worden staal en roestvrij staal op grote schaal gebruikt voor CNC-bewerkingen. Staal is ook bestand tegen zeer hoge temperaturen en roestvrij staal kan corrosiebestendig worden bij warmtebehandeling. Dus waar de temperatuur een cruciale factor is, steelt staal de overwinning op aluminium voor bewerkbaarheid.

Titanium

Titanium is beter dan aluminium als het gaat om een ​​uitzonderlijke sterkte-gewichtsverhouding, maar het is veel duurder om mee te werken in vergelijking met aluminium. Hoewel aluminium ook een behoorlijke sterkte-gewichtsverhouding heeft, is titanium twee keer zo sterk voor een vergelijkbaar gewicht. Daarnaast zijn beide materialen zeer effectief in termen van corrosieweerstand.
Al deze factoren in aanmerking genomen, is titanium een ​​optimale vervanging wanneer lichtgewicht een primaire factor is. Tegelijkertijd moet er een flexibel productiebudget blijven. De lucht- en ruimtevaart en de gezondheidszorg maken er gebruik van voor respectievelijk vliegtuigonderdelen en medische hulpmiddelen.

Magnesium

Magnesium is de betere optie voor machinale bewerking vanwege de hogere bewerkbaarheid en omdat het veel lichter is dan aluminium. Hoewel magnesium niet als het gebruikelijke bewerkingsmateriaal wordt beschouwd, is het een van de meest bewerkbare materialen. Door magnesium te gebruiken bij de bewerking, zijn processen relatief sneller en efficiënter.
Desalniettemin heeft magnesium zijn nadelen met betrekking tot de bewerkingsveiligheid en onvoldoende corrosieweerstand. Het is ook een licht ontvlambaar en vluchtig alkalimetaal. Daarom kunnen spanen die tijdens de bewerking ontstaan, brandgevaarlijk zijn, die niet door het water kunnen worden neergeslagen, maar eerder worden verergerd. Daarom is voorzichtigheid geboden bij het opruimen van vuil.

Messing

Hoewel relatief duur dan aluminium, is messing een betere keuze voor specifieke esthetische toepassingen vanwege het gouden uiterlijk en de hoge bewerkbaarheid. Wat de toepassingen betreft, profiteren kleppen, mondstukken, structurele componenten en grote bestellingen van messing.

Koper

Omdat het de hoogste elektrische geleidbaarheid heeft, vervangt koper in dit opzicht alle andere metalen. Het deelt ook verschillende eigenschappen met aluminium. Met de geleidbaarheid die het heeft, is het gunstig voor gebruik in elektrische toepassingen. Onthoud dat puur koper moeilijk te bewerken is. Maar koperlegeringen kunnen een relatief vergelijkbare bewerkbaarheid bieden als populaire aluminiumsoorten.

Technische thermoplasten

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)

Wat betreft bewerkbaarheid concurreert POM (Delrin) met aluminium en metalen met vergelijkbare eigenschappen. Verder heeft POM een zeer hoge sterkte in vergelijking met elk ander plastic, hoewel het een laag smeltpunt heeft. Het materiaal werkt ook als een elektrische isolator, is geschikt voor onderdelen van elektrische behuizingen en heeft een lage wrijving. Het mist echter hittebestendigheid en sterkte in vergelijking met aluminium.

PTFE (Teflon)

PTFE (Teflon) is een andere zeer bewerkbare thermoplast die fungeert als een uitstekende elektrische isolator met zeer lage wrijving. Maar PTFE heeft de overhand omdat het bestand is tegen hoge temperaturen (tot 260 °C), waardoor het een goede kandidaat is voor toepassingen bij hoge temperaturen. PTFE is ook zeer chemisch resistent, waardoor het ideaal is voor onderdelen in de voedingsindustrie. Terwijl we naar de keerzijde van de foto kijken, mist PTFE wel sterkte in vergelijking met aluminium.

KIJKJE

Hoewel PEEK moeilijk te bewerken is, is het een thermoplast met een hoge sterkte en thermische stabiliteit, bestand tegen temperaturen tot 260°C. Het staat bekend om het machinaal bewerken van onderdelen zoals kleppen, lagers, pompen, mondstukken of bepaalde onderdelen in de geneeskunde.
Maar houd er rekening mee dat PEEK veel duurder is dan de meeste materialen op deze lijst. Het wordt dus alleen bewerkt voor toepassingsspecifieke doeleinden, waar aluminium of andere alternatieven onbruikbaar zijn.

Meer

Andere bewerkbare kunststoffen, die typisch niet lijken op aluminium, omvatten ABS, PC, ABS+PC, PS, PP, PMMA (Acryl), PCGF30, PAGF30, HDPE, DHPE en PPS.

Aluminium CNC-bewerking combineren met andere processen

Stel dat een fabrikant aluminium wil gebruiken ongeacht de toepassingen die hem in het nadeel afschrikken. Een oplossing voor het probleem is dan om naast CNC-fabricage een combinatie van fabricageprocessen te gebruiken. Uiteindelijk zal het helpen om complexere en beter presterende onderdelen van aluminium te maken. Afgezien daarvan zal het de aluminiumfunctionaliteit maximaliseren en de voordelen van verschillende betrokken processen toevoegen.
CNC-bewerking verwijst naar een alles-in-één productieproces. Het kan onderdelen aanpassen, verfijnen of bewerken die met andere methoden zijn gemaakt, zoals extrusie-, giet- en smeedprocessen. De producten van elk van deze kunnen worden aangevuld met een bewerkingsproces om aluminium onderdelen te upgraden.

Aluminium extrusie plus aluminium CNC-bewerking

Extrusie produceert een langwerpig onderdeel met een doorlopend profiel door de passage van gesmolten metaal door een opening in een matrijs. De aluminium extrusieproces blijkt effectief te zijn voor complexe doorsneden en functionele onderdelen met hoge oppervlakteafwerkingen. Toch heeft het een beperkte reikwijdte vanwege de noodzaak van die doorsneden om consistent te zijn over het hele stuk.
Een manier om dit probleem te omzeilen is om het onderdeel na extrusie en nabewerking in een aluminium CNC-bewerkingscentrum aan te passen. Het is geschikt voor aluminiumkwaliteiten zoals 6061 en 6063 vanwege hun kneedbare, bewerkbare en ductiele eigenschappen. Daarom is het combineren van beide methoden een geweldige manier om veerkrachtige componenten met complexe en onregelmatige geometrieën te produceren.

Spuitgieten plus aluminium CNC-bewerking

Een andere methode is spuitgieten onder druk. Het proces houdt in dat gesmolten metaal met hoge druk in een vormholte wordt geperst. De matrijzen van gereedschapsstaal zijn duur om te produceren, daarom wordt het proces voornamelijk gebruikt voor massaproductie. Ondertussen hebben aluminium spuitgietonderdelen een uitstekende oppervlakteafwerking en maatvastheid.
Door spuitgieten te combineren met CNC-bewerking van aluminium of extra sneden toe te voegen met een bewerkingscentrum, ontstaan ​​onderdelen met een uitzonderlijke afwerking. Het kan complexere geometrieën produceren die geen van beide processen op zichzelf zou kunnen krijgen. Spuitgieten met zwaartekracht heeft de voorkeur boven spuitgieten onder druk als kostenreductie prioriteit krijgt boven hoge precisie of het maken van dunne wanden.

Smeden plus CNC-bewerking van aluminium

Smeden is nog steeds een populair proces met veel bewerkbare aluminiumlegeringen. Het omvat de conventionele methode om metaal te vormen met behulp van drukkracht, vaak geleverd door met een hamer te slaan. Zo is aluminium 6061 een standaard legering die gebruik maakt van deze methode.
Na het smeden kunnen de stukken worden nabewerkt met een CNC-bewerkingscentrum. Gesmede onderdelen zijn robuuster dan volledig machinaal bewerkte of volledig gegoten onderdelen. Door achteraf nabewerking toe te voegen, kunnen we complexe geometrieën maken. Het doet echter niet geheel afbreuk aan de integriteit van het onderdeel.

Laatste woorden

We hopen dat deze lezing zal dienen als een volwaardige gids. Het beantwoordt al uw vragen over CNC-bewerking van aluminium, het proces zelf, de voordelen ervan en de alternatieven, zoals andere metalen en thermoplasten, die op de huidige markt beschikbaar zijn. Na het lezen van dit artikel zijn we er zeker van dat u het product en de methode kunt kiezen die passen bij uw productievereisten.