Benefícios e possíveis alternativas para usinagem CNC de alumínio

Usinagem CNC de alumínio
Usinagem CNC de alumínio

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.
Junto com suas propriedades, o alumínio também oferece várias vantagens para a usinagem CNC, tornando o processo mais simples e aprimorado. O alumínio oferece excelente usinabilidade, um fator frequentemente não observado em outros metais de propriedades semelhantes. Além disso, o alumínio é relativamente macio e efetivamente fácil de cortar, lascar, moldar e penetrar com ferramentas. Em comparação com outros metais normalmente utilizados, como ferro e aço, a usinagem do alumínio é três vezes mais rápida.
Hoje, este artigo discutirá as principais vantagens do alumínio Usinagem CNC, incluindo porque é famoso por processos de produção e prototipagem. Também examinaremos várias alternativas para o alumínio e os materiais, como termoplásticos de engenharia e metais, que podem fornecer um conjunto adicional de benefícios e recursos semelhantes ao alumínio.

Usinagem CNC de alumínio: benefícios

  • Maquinabilidade
  • Resistência à corrosão
  • Razão força-peso
  • Condutividade elétrica
  • Potencial de anodização
  • Reciclabilidade

Maquinabilidade

Por ser mais acessível à usinagem, o alumínio é a escolha prioritária dos engenheiros para suas peças usinadas. Em qualquer caso, o ponto a considerar aqui é que o maquinista não é o único que se beneficia disso. Tanto as empresas que fornecem essas peças quanto os usuários finais que as utilizam obtêm benefícios significativos simplesmente com a usinagem de peças de alumínio.
O alumínio é fácil de cortar e modelar, trazendo velocidade e precisão ao cortar com ferramentas de usinagem CNC. Um período de tempo mais curto do trabalho de usinagem também faz com que o processo geral tenha um custo muito menor devido a menos requisitos de mão de obra (do maquinista) e tempo de operação (da máquina). Outro benefício é a deformação mínima conforme a ferramenta de corte atravessa a peça de metal. Permite maior precisão e consistência do processo, graças a uma tolerância mais estreita do material (em torno de ± 0,025 mm).

Resistência à corrosão

O alumínio vem em vários graus que variam em resistência à corrosão, que se refere à capacidade de resistir à oxidação e danos químicos. As classes mais comumente usadas para usinagem CNC de alumínio são a resistência à corrosão. Por exemplo, 6061 é uma classe que oferece incrível resistência à corrosão. Outras ligas na parte inferior do espectro de resistência fazem isso. Em contraste, ligas de alumínio fortes são menos resistentes à corrosão devido à existência de cobre ligado.

Razão Força-Peso

O alumínio é ideal para peças mecânicas e de aspecto críticas devido às suas muitas propriedades físicas, como alta resistência e leveza. Esses dois, em particular, o tornam um bom material para a fabricação de peças críticas nas indústrias aeroespacial e automobilística. Dois exemplos dessas indústrias que usam alumínio para usinagem são acessórios para aeronaves e eixos automotivos.
No entanto, é essencial observar que cada tipo de alumínio não pode ser utilizado para os mesmos fins. Isso ocorre porque cada classe carrega sua relação resistência-peso, o que cria uma diferença nas aplicações. As classes de uso geral incluem 6061, enquanto 7075 está entre as classes de maior resistência e adequadas para aplicações baseadas em pressão, como peças aeroespaciais e marítimas.

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



Condutividade elétrica

O alumínio é um bom condutor de eletricidade, com cerca de 37,7 milhões de siemens por metro à temperatura ambiente para o alumínio puro (não ficando muito atrás do cobre). Faz peças usinadas CNC de alumínio para servir como útil para componentes elétricos e similares. Além disso, as ligas podem ser ligeiramente mais baixas em condutividade. Ainda assim, os materiais de alumínio são consideravelmente mais condutores do que os materiais comumente usados, como o aço inoxidável.

Potencial de anodização

Anodização é o processo de usar um procedimento de acabamento de superfície para engrossar a camada externa protetora oxidada de uma peça de metal. Refere-se a algo que pode ser feito com certos metais, como o alumínio. Esse recurso aumenta a popularidade do metal alumínio em toda a indústria de eletrônicos de consumo atual devido à sua relação resistência / peso mais alta e às considerações estéticas. Conseqüentemente, o alumínio é receptivo a tintas e tonalidades e pode ser anodizado.
O processo de anodização ocorre após a usinagem CNC de alumínio. Ele incorpora o processo eletrolítico geral. Uma corrente elétrica é passada pela peça usinada sob a ação de um banho de ácido eletrolítico. Conseqüentemente, resulta em uma peça de alumínio mais resistente à corrosão e aos elementos de impacto físico.
Voltando à personalização, a anodização torna a camada externa altamente porosa, o que torna mais fácil adicionar cor à peça de alumínio usinado. Os corantes são incorporados na dura camada externa da peça de alumínio, encontrando seu caminho para as seções porosas da camada externa. Eventualmente, isso também os torna muito improváveis ​​de lascar ou descascar.

Reciclabilidade

A usinagem CNC produz muitos resíduos em peças perdidas como cavacos ou pedaços extras de recorte. Portanto, é benéfico fazer uso de materiais recicláveis ​​como o alumínio. Sem dúvida, o alumínio possui alta reciclabilidade, tornando-o ideal para empresas que desejam reduzir o desperdício de recursos materiais e minimizar seus gastos e impacto ambiental.

Usinagem CNC de alumínio: alternativas

Embora o alumínio tenha seus principais benefícios e vantagens como material de usinagem CNC, certamente não é o ideal para todas as empresas. Como qualquer outro material, o alumínio tem suas limitações e desvantagens. Por exemplo, as empresas podem procurar outras opções para evitar danos às ferramentas devido ao revestimento de óxido. Além disso, eles também podem desejar encontrar uma alternativa menos cara como o aço ou uma com custos de energia mais baixos para a produção do que o alumínio.
Algumas alternativas ao alumínio que podem ser utilizadas para usinagem são discutidas abaixo, juntamente com as diferenças e semelhanças significativas que possuem em comparação com o próprio alumínio.

metais

Aço e aço inoxidável

O aço e o aço inoxidável são melhores do que o alumínio por duas razões importantes: resistência e quanta temperatura eles podem resistir. O alumínio fica para trás em termos de ambas as propriedades. No entanto, o aço é muito mais pesado do que o alumínio de metal leve e comparativamente menos usinável também. Enquanto isso, os aços também apresentam uma dureza maior do que o alumínio.
Independentemente disso, para aplicações baseadas em resistência, como aquelas envolvendo alta tensão e soldas fortes, o aço e o aço inoxidável são amplamente usados ​​para usinagem CNC. O aço também é resistente a temperaturas muito altas e o aço inoxidável pode se tornar resistente à corrosão quando tratado termicamente. Assim, onde a temperatura é um fator crucial, o aço rouba a vitória sobre o alumínio para a usinabilidade.

Titânio

O titânio é melhor do que o alumínio quando se trata de uma relação resistência / peso excepcional, mas é muito mais caro de se trabalhar quando comparado ao alumínio. Embora o alumínio também tenha uma relação resistência / peso decente, o titânio carrega o dobro da resistência para um peso semelhante. Além disso, ambos os materiais são altamente eficazes em termos de resistência à corrosão.
Todos esses fatores considerados, o titânio é um substituto ideal quando o peso leve é ​​o principal fator. Simultaneamente, deve permanecer um orçamento de manufatura flexível. As indústrias aeroespacial e de saúde o utilizam para componentes de aeronaves e dispositivos médicos, respectivamente.

Magnésio

O magnésio é a melhor opção para usinagem devido a sua maior usinabilidade e por ser muito mais leve do que o alumínio. Embora o magnésio não seja considerado o material comum de usinagem, é um dos materiais mais usináveis. Ao usar magnésio na usinagem, os processos resultam em ser mais rápidos e mais eficientes comparativamente.
No entanto, o magnésio tem suas desvantagens em relação à segurança de usinagem e resistência insuficiente à corrosão. Além disso, é um metal alcalino altamente inflamável e volátil. Conseqüentemente, cavacos feitos durante a usinagem podem ser um risco de incêndio, que não pode ser eliminado pela água, mas agravado. Portanto, é necessário cuidado ao limpar os detritos.

Bronze

Embora relativamente caro do que o alumínio, o latão é a melhor escolha para aplicações estéticas específicas por sua aparência dourada e alta usinabilidade. No que diz respeito às suas aplicações, válvulas, bicos, componentes estruturais e pedidos de alto volume se beneficiam do latão.

Cobre

Visto que apresenta a maior condutividade elétrica, o cobre substitui todos os outros metais nesse aspecto. Ele também compartilha propriedades diferentes com o alumínio. Com a condutividade que possui, é favorável para uso em aplicações elétricas. Lembre-se de que o cobre puro é difícil de usinar. Mas as ligas de cobre podem oferecer usinabilidade relativamente semelhante aos tipos populares de alumínio.

Termoplásticos de Engenharia

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)

Em usinabilidade, o POM (Delrin) rivaliza com o alumínio e metais de propriedades semelhantes. Além disso, o POM tem uma resistência muito alta em comparação com qualquer outro plástico, embora tenha um baixo ponto de fusão. O material também atua como isolante elétrico, é adequado para peças de invólucros elétricos e possui baixo atrito. No entanto, falta resistência ao calor e força quando comparado ao alumínio.

PTFE (Teflon)

O PTFE (Teflon) é outro termoplástico altamente usinável que atua como um excelente isolante elétrico com baixíssimo atrito. Mas o PTFE tem a vantagem de ser resistente a altas temperaturas (até 260 ° C), o que o torna um candidato decente para aplicações em altas temperaturas. O PTFE também é altamente resistente a produtos químicos, o que o torna ideal para peças na indústria alimentícia. Olhando para o lado negativo da imagem, o PTFE carece de resistência em comparação com o alumínio.

OLHADINHA

Embora o PEEK seja difícil de usinar, é um termoplástico de alta resistência e estabilidade térmica, com resistência a temperaturas de até 260 ° C. É famosa pela usinagem de peças como válvulas, rolamentos, bombas, bicos ou certas peças na medicina.
Mas observe que o PEEK é muito mais caro do que a maioria dos materiais desta lista. Portanto, ele é usinado apenas para fins específicos de aplicação, onde o alumínio ou outras alternativas são inutilizáveis.

Mais

Outros plásticos usináveis, normalmente diferentes do alumínio, envolvem ABS, PC, ABS + PC, PS, PP, PMMA (acrílico), PCGF30, PAGF30, HDPE, DHPE e PPS.

Combinação de usinagem CNC de alumínio com outros processos

Suponha que um fabricante deseje fazer uso do alumínio, independentemente das aplicações que o impeçam de ficar em desvantagem. Nesse caso, uma solução para o problema é usar uma combinação de processos de manufatura junto com a manufatura CNC. Em última análise, ajudará a criar peças de alumínio mais complexas e de alto desempenho. Fora isso, ele irá maximizar a funcionalidade do alumínio e adicionar os benefícios dos diferentes processos envolvidos.
A usinagem CNC refere-se a um processo de fabricação completo. Ele pode modificar, refinar ou trabalhar em peças feitas usando outros métodos, como processos de extrusão, fundição e forjamento. Os produtos de cada um deles podem ser complementados com um processo de usinagem para atualização de peças de alumínio.

Extrusão de alumínio mais usinagem CNC de alumínio

A extrusão produz um componente alongado com um perfil contínuo através da passagem de metal fundido através de uma abertura em uma matriz. o alumínio o processo de extrusão prova ser eficaz para seções transversais complexas e peças funcionais com altos acabamentos de superfície. Ainda assim, seu escopo é limitado devido à necessidade dessas seções transversais serem consistentes em toda a peça.
No entanto, uma maneira de contornar este problema é modificar a peça após a extrusão e pós-usinagem em um centro de usinagem CNC de alumínio. É conveniente para graus de alumínio como 6061 e 6063 por suas propriedades maleáveis, usináveis ​​e dúcteis. Portanto, combinar os dois métodos é uma ótima maneira de produzir componentes resilientes com geometrias complexas e irregulares.

Fundição sob pressão e usinagem CNC de alumínio

Outro método é a fundição sob pressão. O processo envolve o metal fundido sendo forçado a uma cavidade do molde com alta pressão. As matrizes de aço para ferramentas são caras de produzir, razão pela qual o processo é usado principalmente para fabricação a granel. Nesse ínterim, as peças de alumínio fundido têm um excelente acabamento superficial e consistência dimensional.
Combinar fundição sob pressão com usinagem CNC de alumínio ou adicionar cortes adicionais com um centro de usinagem cria peças com um acabamento excepcional. Ele pode produzir geometrias mais complexas que nenhum dos processos poderia obter por conta própria. A fundição por gravidade é favorecida na fundição sob pressão se a redução de custos for priorizada em relação à alta precisão ou à criação de paredes finas.

Forjamento mais usinagem CNC de alumínio

O forjamento ainda é um processo popular com muitas ligas de alumínio usináveis. Envolve o método convencional de moldar metal usando força compressiva, geralmente aplicada por meio de golpes com um martelo. Por exemplo, o alumínio 6061 é uma liga padrão que usa esse método.
Após o forjamento, as peças podem ser pós-usinadas em um centro de usinagem CNC. As peças forjadas são mais robustas do que as peças totalmente usinadas ou fundidas. Adicionar pós-usinagem posteriormente nos permite criar geometrias complexas. No entanto, não compromete totalmente a integridade da parte.

Palavras Finais

Esperamos que esta leitura sirva como um guia completo. Ele vai responder a todas as suas dúvidas sobre a usinagem CNC de alumínio, o processo em si, suas vantagens e as alternativas, como outros metais e termoplásticos, disponíveis no mercado atual. Depois de ler este artigo, temos certeza de que você pode escolher o produto e o método que se adequam às suas necessidades de fabricação.