Алюминий является одним из самых популярных материалов для различных обработка алюминия с чпу проекты. В основном это связано с физическими свойствами, которыми он обладает. По сути, алюминий — прочный материал, что делает его идеальным для изготовления долговечных механических деталей. Кроме того, материал содержит окисленный внешний слой, что делает его устойчивым к коррозии со стороны элементов. Оба эти свойства привели к широкому использованию деталей из алюминия. В частности, автомобильная, аэрокосмическая, медицинская и электронная промышленность для обычных потребителей, похоже, отдают предпочтение алюминию в качестве предпочтительного материала.
Наряду со своими свойствами алюминий также дает ряд преимуществ при обработке на станках с ЧПУ, упрощая и улучшая процесс. Алюминий обеспечивает превосходную обрабатываемость, что часто не наблюдается у других металлов с аналогичными свойствами. Кроме того, алюминий относительно мягок, его легко резать, скалывать, формовать и проникать инструментами. По сравнению с другими обычно используемыми металлами, такими как железо и сталь, обработка алюминия происходит в три раза быстрее.
Сегодня в этой статье будут обсуждаться основные преимущества алюминия. обработка с ЧПУ, в том числе почему он известен своими прототипами и производственными процессами. Мы также рассмотрим несколько альтернатив алюминию и материалам, таким как конструкционные термопласты и металлы, которые могут обеспечить дополнительный набор преимуществ и характеристик, аналогичных алюминию.
Обработка алюминия на станках с ЧПУ: преимущества
Обрабатываемость
Поскольку алюминий более доступен для механической обработки, он является приоритетным выбором инженеров для изготовления обрабатываемых деталей. В любом случае здесь следует учитывать, что от этого выигрывает не только машинист. Как предприятия, поставляющие эти детали, так и конечные пользователи, которые их используют, получают значительные выгоды просто от обработки деталей из алюминия.
Алюминий легко поддается обработке и формованию, что обеспечивает скорость и точность резки на станках с ЧПУ. Более короткие сроки обработки также приводят к гораздо меньшим затратам на весь процесс из-за меньших требований к труду (со стороны станка) и времени работы (со стороны станка). Еще одним преимуществом является незначительная деформация при прохождении режущего инструмента через металлическую деталь. Это обеспечивает большую точность и стабильность процесса благодаря более жестким допускам на материал (около ±0,025 мм).
Устойчивость к коррозии
Алюминий бывает различных марок, которые различаются по коррозионной стойкости, что означает способность противостоять окислению и химическому повреждению. Наиболее часто используемые сплавы для обработки алюминия на станках с ЧПУ обладают коррозионной стойкостью. Например, 6061 — одна из таких марок, обладающая невероятной коррозионной стойкостью. То же самое можно сказать и о других сплавах, находящихся в нижней части спектра прочности. Напротив, прочные алюминиевые сплавы менее устойчивы к коррозии из-за присутствия легированной меди.
Соотношение прочности и веса
Алюминий идеально подходит для критически важных механических и других деталей из-за его многочисленных физических свойств, таких как высокая прочность и легкий вес. Эти два фактора, в частности, делают его хорошим материалом для производства критически важных деталей в аэрокосмической и автомобильной промышленности. Двумя примерами из этих отраслей, использующих алюминий для механической обработки, являются авиационная арматура и автомобильные валы.
Тем не менее, важно отметить, что каждая марка алюминия не может быть использована для одних и тех же целей. Это связано с тем, что каждый сорт имеет свое соотношение прочности к весу, что создает различия в приложениях. Марки общего применения включают 6061, а 7075 относится к маркам с более высокой прочностью и подходит для применений, связанных с давлением, таких как аэрокосмическая и морская промышленность.
| Материал | прочность (РМ/МПа) |
| АЛ6061-Т6 | 290 |
| АЛ7075 | 524 |
| АЛ2024-Т351 | 470 |
Электрическая проводимость
Алюминий является хорошим проводником электричества: чистый алюминий имеет плотность около 37,7 миллионов сименсов на метр при комнатной температуре (что ненамного уступает меди). Он производит детали из алюминия, обработанные на станках с ЧПУ, которые можно использовать для электрических компонентов и тому подобного. Кроме того, сплавы могут иметь немного меньшую проводимость. Тем не менее, алюминиевые материалы значительно более проводящие, чем обычно используемые материалы, такие как нержавеющая сталь.
Потенциал анодирования
Анодирование — это процесс обработки поверхности для утолщения защитного окисленного внешнего слоя металлической детали. Это относится к чему-то, что можно сделать с определенными металлами, такими как алюминий. Эта особенность повышает популярность металлического алюминия в современной индустрии бытовой электроники благодаря его более высокому соотношению прочности к весу и эстетическим соображениям. Соответственно, алюминий восприимчив к краскам и оттенкам и может быть анодирован.
Процесс анодирования происходит после обработки алюминия на станке с ЧПУ. Он включает в себя общий электролитический процесс. Электрический ток пропускают через обрабатываемую деталь под действием ванны электролитической кислоты. Следовательно, получается кусок алюминия, более устойчивый к коррозии и физическому воздействию элементов.
Возвращаясь к возможностям настройки, анодирование делает внешний слой очень пористым, что облегчает добавление цвета к обработанной алюминиевой детали. Красители проникают в прочный внешний слой алюминиевой детали, проникая в пористые участки внешнего слоя. В конце концов, это также снижает вероятность их откола или отслаивания.
Возможность вторичной переработки
Обработка на станке с ЧПУ приводит к образованию большого количества отходов в виде кусков, потерянных в виде стружки или вырезания дополнительных долот. Следовательно, выгодно использовать перерабатываемые материалы, такие как алюминий. Несомненно, алюминий обладает высокой способностью к вторичной переработке, что делает его идеальным для предприятий, которые хотят сократить потери материальных ресурсов и минимизировать свои расходы и воздействие на окружающую среду.
Обработка алюминия на станке с ЧПУ: альтернативы
Хотя алюминий имеет свои основные преимущества и преимущества в качестве материала для обработки на станках с ЧПУ, он, безусловно, не оптимален для каждой компании. Как и любой другой материал, алюминий имеет свои ограничения и недостатки. Например, предприятия могут рассмотреть другие варианты, позволяющие избежать повреждений инструментов из-за оксидного покрытия. Помимо этого, они, возможно, также захотят найти менее дорогую альтернативу, такую как сталь, или альтернативу с более низкими затратами энергии на производство, чем алюминий.
Ниже обсуждаются некоторые альтернативы алюминию, которые можно использовать для механической обработки, а также существенные различия и сходства, которые они имеют по сравнению с самим алюминием.
Металлы
Сталь и нержавеющая сталь
Сталь и нержавеющая сталь лучше алюминия по двум важным причинам: прочность и температура, которую они могут выдержать. Алюминий отстает по обоим этим свойствам. Однако сталь намного тяжелее легкого металла алюминия и сравнительно менее поддается механической обработке. Между тем, стали также имеют более высокую твердость, чем алюминий.
Тем не менее, для применений, требующих прочности, например, связанных с высокими напряжениями и прочными сварными швами, для обработки на станках с ЧПУ широко используются сталь и нержавеющая сталь. Сталь также устойчива к очень высоким температурам, а нержавеющая сталь может стать коррозионностойкой при термообработке. Таким образом, там, где температура является решающим фактором, сталь выигрывает у алюминия по обрабатываемости.
Титан
Титан лучше алюминия, когда дело касается исключительного соотношения прочности и веса, но работать с ним гораздо дороже, чем с алюминием. Хотя алюминий также имеет приличное соотношение прочности к весу, титан обладает вдвое большей прочностью при аналогичном весе. При этом оба материала высокоэффективны с точки зрения коррозионной стойкости.
Учитывая все эти факторы, титан является оптимальной заменой, когда легкий вес является основным фактором. В то же время должен оставаться гибкий производственный бюджет. Аэрокосмическая промышленность и здравоохранение используют его для изготовления компонентов самолетов и медицинского оборудования соответственно.
Магний
Магний является лучшим вариантом для механической обработки из-за его более высокой обрабатываемости и значительного веса, чем алюминий. Хотя магний не считается распространенным материалом для механической обработки, он является одним из наиболее поддающихся механической обработке материалов. Использование магния в механической обработке позволяет ускорить и повысить эффективность процессов.
Тем не менее, магний имеет свои недостатки в отношении безопасности обработки и недостаточной коррозионной стойкости. Кроме того, это легковоспламеняющийся и летучий щелочной металл. Следовательно, стружка, образовавшаяся в процессе механической обработки, может представлять опасность возгорания, которую вода не может погасить, а усугубляет. Поэтому при уборке мусора необходима осторожность.
Латунь
Хотя латунь относительно дороже алюминия, она является лучшим выбором для конкретных эстетических применений благодаря своему золотистому виду и высокой обрабатываемости. Что касается применения латуни, то она выгодна для клапанов, сопел, конструктивных элементов и крупносерийных заказов.
Медь
Поскольку медь обладает самой высокой электропроводностью, она превосходит в этом отношении все другие металлы. Он также имеет разные свойства с алюминием. Благодаря своей проводимости он удобен для использования в электротехнике. Помните, что чистую медь трудно обрабатывать. Но медные сплавы могут иметь относительно такую же обрабатываемость, как и популярные марки алюминия.
Инженерные термопласты
Другие материалы, кроме металла, также принимают участие в проекты обработки с ЧПУ. В него могут входить несколько инженерных термопластов, которые часто не уступают алюминию, а то и лучше, в зависимости от области применения. Итак, давайте посмотрим на некоторые инженерные термопласты, альтернативные алюминию.
ПОМ (Делрин)
По обрабатываемости ПОМ (Дельрин) конкурирует с алюминием и металлами с аналогичными свойствами. Кроме того, ПОМ имеет очень высокую прочность по сравнению с любым другим пластиком, хотя и имеет низкую температуру плавления. Материал также действует как электрический изолятор, подходит для деталей электрических корпусов и имеет низкое трение. Однако ему не хватает термостойкости и прочности по сравнению с алюминием.
ПТФЭ (Тефлон)
ПТФЭ (тефлон) — еще один термопласт, хорошо поддающийся механической обработке, который действует как превосходный электрический изолятор с очень низким коэффициентом трения. Однако ПТФЭ имеет преимущество в плане устойчивости к высоким температурам (до 260°C), что делает его достойным кандидатом для применения при высоких температурах. ПТФЭ также обладает высокой химической стойкостью, что делает его идеальным для деталей пищевой промышленности. Если посмотреть на обратную сторону картины, ПТФЭ действительно недостаточна прочности по сравнению с алюминием.
ПЭК
Хотя PEEK трудно поддается механической обработке, это термопласт с высокой прочностью и термической стабильностью, устойчивый к температурам до 260°C. Он известен обработкой таких деталей, как клапаны, подшипники, насосы, форсунки или некоторые детали в медицине.
Но учтите, что PEEK намного дороже большинства материалов в этом списке. Таким образом, он обрабатывается только для конкретных целей, когда алюминий или другие альтернативы непригодны для использования.
Более
К другим обрабатываемым пластикам, обычно отличным от алюминия, относятся АБС, ПК, АБС+ПК, ПС, ПП, ПММА (акрил), PCGF30, PAGF30, HDPE, DHPE и PPS.
Сочетание обработки алюминия с ЧПУ с другими процессами
Предположим, один производитель желает использовать алюминий независимо от областей применения, которые ставят его в невыгодное положение. В этом случае решением проблемы является использование комбинации производственных процессов наряду с производством с ЧПУ. В конечном итоге это поможет создавать более сложные и высокопроизводительные детали из алюминия. Помимо этого, это максимально увеличит функциональность алюминия и добавит преимуществ различным задействованным процессам.
Обработка на станке с ЧПУ относится к комплексному производственному процессу. Он может модифицировать, уточнять или обрабатывать детали, изготовленные с использованием других методов, таких как экструзия, литье и ковка. Продукция каждого из них может быть дополнена процессом механической обработки для модернизации алюминиевых деталей.
Экструзия алюминия плюс обработка алюминия с ЧПУ
Экструзия позволяет получить удлиненную деталь с непрерывным профилем путем прохождения расплавленного металла через отверстие в матрице. алюминий Процесс экструзии оказывается эффективным для сложных поперечных сечений и функциональных деталей с высоким качеством поверхности. Тем не менее, его возможности ограничены из-за необходимости обеспечения единообразия поперечных сечений по всей детали.
Однако способ обойти эту проблему — модифицировать деталь после экструзии и последующей обработки в обрабатывающем центре с ЧПУ для алюминия. Это удобно для таких марок алюминия, как 6061 и 6063, из-за их ковких, обрабатываемых и пластичных свойств. Следовательно, объединение обоих методов — отличный способ производить упругие компоненты сложной и неправильной геометрии.
Литье под давлением плюс обработка алюминия с ЧПУ
Другой метод – литье под давлением. Процесс включает в себя подачу расплавленного металла в полость формы под высоким давлением. Производство штампов из инструментальной стали дорогое, поэтому этот процесс используется в основном для массового производства. Между тем, литые алюминиевые детали имеют превосходное качество поверхности и постоянство размеров.
Сочетание литья под давлением с обработкой алюминия на станках с ЧПУ или добавлением дополнительных разрезов на обрабатывающем центре позволяет создавать детали с исключительной отделкой. Он может создавать более сложную геометрию, которую ни один из процессов не мог бы получить самостоятельно. Гравитационное литье под давлением предпочтительнее литья под давлением, если снижение затрат имеет приоритет над высокой точностью или созданием тонких стенок.
Ковка плюс обработка алюминия с ЧПУ
Ковка по-прежнему остается популярным процессом для многих обрабатываемых алюминиевых сплавов. Он включает в себя традиционный метод формования металла с использованием сжимающей силы, часто создаваемой ударами молотка. Например, алюминий 6061 — стандартный сплав, в котором используется этот метод.
После ковки детали можно подвергнуть последующей обработке на обрабатывающем центре с ЧПУ. Кованые детали более прочны, чем полностью обработанные или литые детали. Добавление последующей обработки позволяет нам создавать сложные геометрии. Однако это не полностью нарушает целостность детали.
Заключительные слова
Мы надеемся, что это чтение послужит полноценным руководством. Он ответит на все ваши вопросы по механической обработке алюминия с ЧПУ, самому процессу, его преимуществам и альтернативам, таким как другие металлы и термопласты, доступным на сегодняшнем рынке. Мы уверены, что прочитав эту статью, вы сможете выбрать продукт и метод, соответствующий вашим производственным требованиям.