Prednosti in možne alternative CNC obdelavi aluminija

CNC obdelava aluminija
CNC obdelava aluminija

Aluminum is one of the most popular of material choices for various cnc obdelava aluminija 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.
Poleg svojih lastnosti ima aluminij tudi številne prednosti za CNC obdelavo, saj je postopek enostavnejši in izboljšan. Aluminij zagotavlja odlično obdelovalnost, kar pogosto ni opaziti pri drugih kovinah s podobnimi lastnostmi. Poleg tega je aluminij razmeroma mehak in učinkovito enostaven za rezanje, sekanje, oblikovanje in prodiranje z orodjem. V nasprotju z drugimi običajno uporabljenimi kovinami, kot sta železo in jeklo, je obdelava aluminija trikrat hitrejša.
Danes bo ta članek razpravljal o glavnih prednostih aluminija CNC obdelava, vključno z razlogom, zakaj slovi po izdelavi prototipov in proizvodnih procesih. Preučili bomo tudi več alternativ za aluminij in materiale, kot so inženirska termoplasta in kovine, ki lahko zagotovijo dodaten niz prednosti in lastnosti, podobnih aluminiju.

CNC obdelava aluminija: prednosti

  • Obdelovalnost
  • Odpornost proti koroziji
  • Razmerje med močjo in težo
  • Električna prevodnost
  • Možnost anodizacije
  • Reciklabilnost

Obdelovalnost

Ker je aluminij bolj dostopen za obdelavo, je prednostna izbira inženirjev za njihove strojno obdelane dele. Vsekakor pa je tu treba upoštevati, da od tega koristi ni samo strojnik. Tako podjetja, ki dobavljajo te dele, kot končni uporabniki, ki jih uporabljajo, imajo pomembne koristi preprosto od obdelave delov iz aluminija.
Aluminij je enostaven za sekanje in oblikovanje, kar prinaša hitrost in natančnost pri rezanju s CNC obdelovalnimi orodji. Krajši časovni okvir obdelovalnega posla vodi tudi do tega, da je celoten proces precej nižji zaradi manj zahtev glede dela (od strojnika) in delovnega časa (od stroja). Druga prednost je manjša deformacija, saj se rezalno orodje prebije skozi kovinski kos. Omogoča večjo natančnost in doslednost postopka, zahvaljujoč ožji toleranci v materialu (okoli ±0,025 mm).

Odpornost proti koroziji

Aluminij je na voljo v različnih razredih, ki se razlikujejo po odpornosti proti koroziji, kar se nanaša na sposobnost, da prenese oksidacijo in kemične poškodbe. Najpogosteje uporabljeni razredi za CNC obdelavo aluminija so odpornost proti koroziji. Na primer, 6061 je ena takih razredov, ki ponuja neverjetno odpornost proti koroziji. Druge zlitine na dnu spektra trdnosti to storijo. Nasprotno pa so močne aluminijeve zlitine zaradi obstoja legiranega bakra manj odporne proti koroziji.

Razmerje med močjo in težo

Aluminij je zaradi svojih številnih fizikalnih lastnosti, kot sta visoka trdnost in lahka teža, idealen za kritične mehanske dele in dele. Zlasti zaradi teh dveh je dober material za proizvodnjo kritičnih delov v letalski in avtomobilski industriji. Dva primera iz teh industrij, ki uporabljajo aluminij za strojno obdelavo, sta letalska oprema in avtomobilske gredi.
Kljub temu je treba opozoriti, da vseh vrst aluminija ni mogoče uporabiti za iste namene. To je zato, ker ima vsak razred svoje razmerje med trdnostjo in težo, kar ustvarja razliko v aplikacijah. Stopnje splošne uporabe vključujejo 6061, medtem ko je 7075 med razredi višje trdnosti in je primeren za uporabo na podlagi tlaka, kot so letalski in pomorski deli.

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



Električna prevodnost

Aluminij je dober prevodnik električne energije, s približno 37,7 milijona siemenov na meter pri sobni temperaturi za čisti aluminij (ne zaostaja preveč za bakrom). Izdeluje CNC obdelane dele iz aluminija, ki služijo kot uporabni za električne komponente in podobno. Poleg tega imajo lahko zlitine nekoliko nižjo prevodnost. Kljub temu so aluminijasti materiali precej bolj prevodni kot običajno uporabljeni materiali, kot je nerjaveče jeklo.

Možnost anodizacije

Anodizacija je postopek uporabe postopka površinske končne obdelave za zgostitev zaščitne, oksidirane zunanje plasti kovinskega dela. Nanaša se na nekaj, kar je mogoče narediti z določenimi kovinami, kot je aluminij. Ta lastnost prispeva k priljubljenosti kovine aluminija v sodobni industriji zabavne elektronike zaradi njenega višjega razmerja med trdnostjo in težo in estetskih vidikov. V skladu s tem je aluminij dovzeten za barve in odtenke in ga je mogoče eloksirati.
Postopek eloksiranja poteka po izvedbi CNC obdelave aluminija. Vključuje splošni elektrolitski proces. Električni tok poteka skozi strojno obdelan del pod delovanjem kopeli z elektrolitsko kislino. Posledično daje kos aluminija, ki je bolj odporen proti koroziji in fizičnim udarnim elementom.
Če se vrnemo k prilagodljivosti, eloksiranje naredi zunanjo plast zelo porozno, kar olajša dodajanje barve obdelanemu aluminijastemu delu. Barvila se vgradijo v trdno zunanjo plast aluminijastega dela, tako da najdejo pot v porozne dele zunanje plasti. Sčasoma je tudi zelo malo verjetno, da se bodo odtrgali ali luščili.

Reciklabilnost

CNC obdelava proizvede veliko odpadkov v kosih, ki se izgubijo kot odrezki ali dodatni kosi. Zato je koristno uporabljati materiale, ki jih je mogoče reciklirati, kot je aluminij. Nedvomno ima aluminij visoko možnost recikliranja, zaradi česar je idealen za podjetja, ki želijo zmanjšati izgubo materialnih virov ter zmanjšati svoje izdatke in vpliv na okolje.

CNC obdelava aluminija: alternative

Čeprav ima aluminij svoje bistvene prednosti in prednosti kot CNC obdelovalni material, zagotovo ni optimalen za vsako podjetje. Kot vsak drug material ima tudi aluminij svoje omejitve in slabosti. Podjetja lahko na primer preučijo druge možnosti, da se izognejo poškodbam orodja zaradi oksidne prevleke. Razen tega bodo morda želeli najti cenejšo alternativo, kot je jeklo, ali tisto z nižjimi stroški energije za proizvodnjo kot aluminij.
Nekatere alternative aluminiju, ki se lahko uporabijo za strojno obdelavo, so obravnavane spodaj, skupaj s pomembnimi razlikami in podobnostmi, ki jih imajo v primerjavi s samim aluminijem.

Kovine

Jeklo in nerjaveče jeklo

Jeklo in nerjaveče jeklo sta boljša od aluminija iz dveh pomembnih razlogov: trdnosti in odpornosti na temperaturo. Aluminij zaostaja pri obeh lastnostih. Vendar pa je jeklo veliko težje od lahkega kovinskega aluminija in tudi sorazmerno manj obdelovalno. Medtem imajo jekla tudi večjo trdoto kot aluminij.
Ne glede na to, za aplikacije, ki temeljijo na moči, kot so tiste, ki vključujejo visoko obremenjene in močne zvare, se jeklo in nerjaveče jeklo v veliki meri uporabljata za CNC obdelavo. Jeklo je odporno tudi na zelo visoke temperature, nerjaveče jeklo pa lahko ob toplotni obdelavi postane odporno proti koroziji. Tako, kjer je temperatura ključni dejavnik, jeklo ukrade zmago nad aluminijem za obdelovalnost.

titan

Titan je boljši od aluminija, ko gre za izjemno razmerje med trdnostjo in težo, vendar je veliko dražje delo v primerjavi z aluminijem. Čeprav ima tudi aluminij spodobno razmerje med trdnostjo in težo, ima titan dvakrat večjo moč za podobno težo. Poleg tega sta oba materiala zelo učinkovita v smislu odpornosti proti koroziji.
Ob upoštevanju vseh teh dejavnikov je titan optimalna zamenjava, kadar je lahka teža primarni dejavnik. Hkrati bi moral ostati fleksibilen proizvodni proračun. Letalska in zdravstvena industrija ga uporabljata za komponente letal oziroma medicinske pripomočke.

Magnezij

Magnezij je boljša možnost za strojno obdelavo zaradi svoje večje obdelovalnosti in precej lahkega od aluminija. Čeprav magnezij ne velja za običajen obdelovalni material, je eden najbolj obdelovalnih materialov. Z uporabo magnezija pri strojni obdelavi so postopki hitrejši in primerjalno učinkovitejši.
Kljub temu ima magnezij svoje pomanjkljivosti glede varnosti obdelave in nezadostne odpornosti proti koroziji. Prav tako je zelo vnetljiva in hlapna alkalna kovina. Odrezki, ki nastanejo med strojno obdelavo, so zato lahko nevarnost požara, ki ga voda ne more odstraniti, temveč ga poslabša. Zato je pri čiščenju odpadkov potrebna previdnost.

Medenina

Čeprav je medenina relativno draga od aluminija, je medenina zaradi svojega zlatega videza in visoke obdelovalnosti boljša izbira za posebne estetske aplikacije. Kar zadeva uporabo, imajo ventili, šobe, strukturne komponente in naročila velike količine koristi od medenine.

baker

Ker ima baker najvišjo električno prevodnost, v tem pogledu nadomešča vse druge kovine. Ima tudi različne lastnosti z aluminijem. Zaradi svoje prevodnosti je ugoden za uporabo v električnih aplikacijah. Ne pozabite, da je čisti baker težko obdelati. Toda bakrove zlitine lahko nudijo sorazmerno podobno obdelovalnost kot priljubljene vrste aluminija.

Inženirska termoplastika

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)

Po obdelovalnosti POM (Delrin) tekmuje z aluminijem in kovinami podobnih lastnosti. Poleg tega ima POM zelo visoko trdnost v primerjavi s katero koli drugo plastiko, čeprav ima nizko tališče. Material deluje tudi kot električni izolator, primeren je za električne dele ohišja in ima nizko trenje. Vendar pa v primerjavi z aluminijem nima toplotne odpornosti in trdnosti.

PTFE (teflon)

PTFE (teflon) je še en visoko obdelovalni termoplast, ki deluje kot odličen električni izolator z zelo nizkim trenjem. Toda PTFE ima prednost, ker je odporen na visoke temperature (do 260 °C), zaradi česar je dostojen kandidat za visokotemperaturne aplikacije. PTFE je tudi zelo kemično odporen, zaradi česar je idealen za dele v živilski industriji. Če pogledamo slabo stran slike, PTFE v primerjavi z aluminijem nima trdnosti.

PEEK

Čeprav je PEEK težko obdelati, je termoplast z visoko trdnostjo in toplotno stabilnostjo, z odpornostjo na temperature do 260°C. Znan je po obdelavi delov, kot so ventili, ležaji, črpalke, šobe ali nekateri deli v medicini.
Vendar upoštevajte, da je PEEK veliko dražji od večine materialov na tem seznamu. Tako je strojno obdelan samo za posebne namene uporabe, kjer so aluminij ali druge alternative neuporabne.

Več

Druge plastične mase, ki jih je mogoče obdelati, običajno niso podobne aluminiju, vključujejo ABS, PC, ABS+PC, PS, PP, PMMA (akril), PCGF30, PAGF30, HDPE, DHPE in PPS.

Kombinacija CNC obdelave aluminija z drugimi procesi

Recimo, da želi en proizvajalec uporabiti aluminij ne glede na aplikacije, ki ga odvračajo v slabšem položaju. V tem primeru je rešitev problema uporaba kombinacije proizvodnih procesov poleg CNC proizvodnje. Navsezadnje bo pomagal ustvariti bolj zapletene in zmogljivejše dele iz aluminija. Razen tega bo povečal funkcionalnost aluminija in dodal prednosti različnih vključenih procesov.
CNC obdelava se nanaša na proizvodni proces vse v enem. Lahko spreminja, izboljšuje ali obdeluje dele, izdelane z drugimi metodami, kot so postopki ekstrudiranja, litja in kovanja. Izdelke vsakega od teh je mogoče dopolniti s postopkom obdelave za nadgradnjo aluminijastih delov.

Ekstruzija aluminija plus CNC obdelava aluminija

Ekstruzija proizvede podolgovato komponento z neprekinjenim profilom skozi prehod staljene kovine skozi odprtino v matrici. The aluminij Ekstrudiranje se je izkazalo za učinkovito za kompleksne prereze in funkcionalne dele z visoko površinsko obdelavo. Kljub temu ima omejen obseg zaradi nujnosti, da so ti prečni prerezi skladni po celotnem kosu.
Vendar pa je rešitev te težave spreminjanje dela po ekstruziji in post-stroju v CNC obdelovalnem centru aluminija. Primeren je za razrede aluminija, kot sta 6061 in 6063, zaradi njihovih tempranih, obdelovalnih in duktilnih lastnosti. Zato je kombinacija obeh metod odličen način za izdelavo prožnih komponent s kompleksno in nepravilno geometrijo.

Tlačno litje plus CNC obdelava aluminija

Druga metoda je tlačno litje. Postopek vključuje vtis staljene kovine v votlino kalupa z visokim pritiskom. Matrice orodnega jekla so drage za proizvodnjo, zato se postopek uporablja predvsem za proizvodnjo v razsutem stanju. Vmesni deli iz tlačno litega aluminija imajo odlično površinsko obdelavo in dimenzijsko doslednost.
Kombinacija tlačnega litja s CNC obdelavo aluminija ali dodajanje dodatnih rezov z obdelovalnim centrom ustvari dele z izjemno končno obdelavo. Lahko ustvari bolj zapletene geometrije, ki jih noben proces ne bi mogel dobiti sam. Gravitacijsko tlačno litje je prednostno pri tlačnem tlačnem litju, če je znižanje stroškov prednost pred visoko natančnostjo ali ustvarjanjem tankih sten.

Kovanje plus CNC obdelava aluminija

Kovanje je še vedno priljubljen postopek z veliko obdelovalnih aluminijevih zlitin. Vključuje konvencionalno metodo oblikovanja kovine z uporabo tlačne sile, ki se pogosto izvaja z udarcem s kladivom. Na primer, aluminij 6061 je standardna zlitina, ki uporablja to metodo.
Po kovanju je mogoče kose naknadno obdelati s CNC obdelovalnim centrom. Kovani deli so bolj robustni kot v celoti obdelani ali v celoti liti deli. Dodatek naknadne obdelave nam omogoča ustvarjanje kompleksnih geometrij. Vendar to ne ogroža v celoti celovitosti dela.

Zadnje besede

Upamo, da bo to branje služilo kot popoln vodnik. Odgovoril bo na vsa vaša vprašanja o CNC obdelavi aluminija, samem postopku, njegovih prednostih in alternativah, kot so druge kovine in termoplasti, ki so na voljo na današnjem trgu. Po branju tega članka smo prepričani, da boste lahko izbrali izdelek in metodo, ki ustreza vašim proizvodnim zahtevam.