Čo potrebujete vedieť o CNC obrábaní hliníkových dielov

Existuje mnoho dôvodov, prečo je hliník najčastejšie používaným neželezným kovom. Je veľmi tvárny, takže je vhodný pre širokú škálu aplikácií. Jeho ťažnosť umožňuje výrobu hliníkovej fólie a ťažnosť umožňuje ťahanie hliníka do tyčí a drôtov.

Hliník má tiež vysokú odolnosť proti korózii, pretože keď je materiál vystavený vzduchu, prirodzene vytvorí ochrannú vrstvu oxidu. Táto oxidácia môže byť tiež vyvolaná umelo, aby sa zabezpečila silnejšia ochrana. Prirodzená ochranná vrstva hliníka ho robí odolnejším voči korózii ako uhlíková oceľ. Okrem toho je hliník dobrým vodičom tepla a elektrickým vodičom, lepším ako uhlíková oceľ a nehrdzavejúca oceľ.

（hliníková fólia）

Je rýchlejšia a ľahšie spracovateľná ako oceľ a jej pomer pevnosti a hmotnosti z nej robí dobrú voľbu pre mnohé aplikácie, ktoré vyžadujú pevné a tvrdé materiály. Nakoniec, v porovnaní s inými kovmi, hliník sa dá dobre recyklovať, takže možno zachovať, roztaviť a znova použiť viac trieskového materiálu. V porovnaní s energiou potrebnou na výrobu čistého hliníka môže recyklácia hliníka ušetriť až 95 % energie.

Samozrejme, použitie hliníka má aj určité nevýhody, najmä v porovnaní s oceľou. Nie je tak tvrdý ako oceľ, čo z neho robí zlú voľbu pre diely, ktoré vydržia väčší náraz alebo extrémne vysokú nosnosť. Teplota tavenia hliníka je tiež výrazne nižšia (660°C, kedy je teplota tavenia ocele nižšia, cca 1400°C), neznesie extrémne vysoké teploty. Má tiež vysoký koeficient tepelnej rozťažnosti, takže ak je teplota pri spracovaní príliš vysoká, deformuje sa a je ťažké dodržať prísne tolerancie. Napokon, hliník môže byť drahší ako oceľ kvôli vyšším požiadavkám na energiu počas spotreby.

Hliníková zliatina

Miernym nastavením množstva prvkov z hliníkovej zliatiny je možné vyrobiť nespočetné množstvo druhov hliníkových zliatin. Ukázalo sa však, že niektoré kompozície sú užitočnejšie ako iné. Tieto bežné hliníkové zliatiny sú zoskupené podľa hlavných legujúcich prvkov. Každá séria má nejaké spoločné vlastnosti. Napríklad hliníkové zliatiny série 3000, 4000 a 5000 sa nedajú tepelne spracovať, preto sa používa opracovanie za studena, ktoré sa tiež nazýva mechanické spevnenie. Komu

Hlavné typy hliníkových zliatin sú uvedené nižšie.

séria 1000

Zliatiny hliníka 1xxx obsahujú najčistejší hliník s obsahom hliníka minimálne 99 % hmotnosti. Neexistujú žiadne špecifické legujúce prvky, z ktorých väčšina je takmer čistý hliník. Napríklad hliník 1199 obsahuje 99,99 % hmotnosti hliníka a používa sa na výrobu hliníkovej fólie. Sú to najjemnejšie triedy, ale dajú sa mechanicky spevniť, čo znamená, že pri opakovanej deformácii sa stanú pevnejšími.

séria 2000

Hlavným legujúcim prvkom hliníka série 2000 je meď. Tieto druhy hliníka môžu byť vytvrdené precipitáciou, vďaka čomu sú takmer také pevné ako oceľ. Precipitačné kalenie zahŕňa zahriatie kovu na určitú teplotu, aby sa umožnilo vyzrážanie iných kovov z kovového roztoku (zatiaľ čo kov zostáva pevný) a pomáha zvyšovať medzu klzu. Avšak vďaka prídavku medi majú hliníkové triedy 2xxx nižšiu odolnosť proti korózii. Hliník 2024 obsahuje aj mangán a horčík a používa sa v leteckom priemysle.

séria 3000

Mangán je najdôležitejším aditívnym prvkom v hliníkovej sérii 3000. Tieto hliníkové zliatiny je možné aj mechanicky vytvrdiť (je to potrebné na dosiahnutie dostatočnej tvrdosti, pretože tieto druhy hliníka nie je možné tepelne spracovať). Hliník 3004 obsahuje aj horčík, zliatinu používanú v hliníkových nápojových plechovkách, a jej tvrdené varianty.

séria 4000

Hliník série 4000 obsahuje ako hlavný legovací prvok kremík. Kremík znižuje teplotu topenia hliníka triedy 4xxx. Hliník 4043 sa používa ako prídavný tyčový materiál na zváranie hliníkových zliatin série 6000, zatiaľ čo hliník 4047 sa používa ako plech a obklad.

séria 5000

Horčík je hlavným legujúcim prvkom v sérii 5000. Tieto druhy majú najlepšiu odolnosť proti korózii, takže sa často používajú v námorných aplikáciách alebo iných situáciách, ktoré čelia extrémnym prostrediam. Hliník 5083 je zliatina bežne používaná v námorných častiach.

séria 6000

Na výrobu niektorých najbežnejších hliníkových zliatin sa používa horčík aj kremík. Kombináciou týchto prvkov vzniká séria 6000, ktorá sa zvyčajne ľahko spracováva a vytvrdzuje precipitáciou. Najmä 6061 je jednou z najbežnejších hliníkových zliatin a má vysokú odolnosť proti korózii. Bežne sa používa v konštrukčných a leteckých aplikáciách.

séria 7000

Tieto zliatiny hliníka sú vyrobené zo zinku a niekedy obsahujú meď, chróm a horčík. Môžu byť vytvrdené precipitáciou, aby sa stali najpevnejšími zo všetkých hliníkových zliatin. Trieda 7000 sa často používa v leteckých aplikáciách kvôli svojej vysokej pevnosti. 7075 je bežná trieda. Hoci jeho odolnosť proti korózii je vyššia ako u materiálov série 2000, jeho odolnosť proti korózii je nižšia ako u iných zliatin. Táto zliatina sa bežne používa, ale je vhodná najmä pre letecké aplikácie. Komu

Tieto hliníkové zliatiny sú vyrobené zo zinku a niekedy aj medi, chrómu a horčíka a môžu sa stať najsilnejšími zo všetkých hliníkových zliatin vytvrdzovaním precipitáciou. Trieda 7000 sa zvyčajne používa v leteckých aplikáciách kvôli svojej vysokej pevnosti. 7075 je všeobecná trieda s nižšou odolnosťou proti korózii ako iné zliatiny.

séria 8000

Séria 8000 je všeobecný pojem, ktorý sa nevzťahuje na žiadne iné typy hliníkových zliatin. Tieto zliatiny môžu obsahovať mnoho ďalších prvkov vrátane železa a lítia. Napríklad hliník 8176 obsahuje 0,6 % železa a 0,1 % hmotnosti kremíka a používa sa na výrobu drôtov.

Úprava hliníka a povrchová úprava

Tepelné spracovanie je bežný proces úpravy, čo znamená, že mení materiálové vlastnosti mnohých kovov na chemickej úrovni. Najmä pri hliníku je potrebné zvýšiť tvrdosť a pevnosť. Neošetrený hliník je mäkký kov, takže aby vydržal určité aplikácie, musí prejsť určitým procesom úpravy. V prípade hliníka je proces označený názvom písmena na konci čísla triedy.

Tepelné spracovanie

Hliník série 2xxx, 6xxx a 7xxx môže byť tepelne spracovaný. To pomáha zvýšiť pevnosť a tvrdosť kovu a je výhodné pre určité aplikácie. Ostatné zliatiny 3xxx, 4xxx a 5xxx môžu byť spracované iba za studena, aby sa zvýšila pevnosť a tvrdosť. Do zliatiny je možné pridať rôzne názvy písmen (nazývané temperované názvy), aby sa určilo, aká úprava sa použije. Tieto mená sú:

F znamená, že je vo výrobnom stave alebo materiál neprešiel žiadnym tepelným spracovaním.

H znamená, že materiál prešiel určitým druhom mechanického vytvrdzovania bez ohľadu na to, či sa vykonáva súčasne s tepelným spracovaním alebo nie. Číslo za "H" označuje typ tepelného spracovania a tvrdosť.

O znamená, že hliník je žíhaný, čo znižuje pevnosť a tvrdosť. Zdá sa to byť zvláštna voľba – kto by chcel mäkší materiál? Žíhaním sa však získa materiál, ktorý sa ľahšie spracováva, prípadne je húževnatejší a ťažnejší, čo je výhodné pre určité výrobné metódy.

T označuje, že hliník bol tepelne spracovaný, a číslo za „T“ označuje podrobnosti procesu tepelného spracovania. Napríklad Al 6061-T6 prechádza tepelným spracovaním v roztoku (udržiava sa pri 980 stupňoch Fahrenheita, potom sa rýchlo ochladí vo vode) a potom sa spracováva starnutím pri teplote 325 až 400 stupňov Fahrenheita.

Povrchová úprava

Existuje mnoho povrchových úprav, ktoré je možné aplikovať na hliník, a každá povrchová úprava má vzhľadové a ochranné vlastnosti vhodné pre rôzne aplikácie. Komu

Po leštení nemá žiadny vplyv na materiál. Táto povrchová úprava si vyžaduje menej času a úsilia, ale zvyčajne nestačí na ozdobné diely a je najvhodnejšia pre prototypy, ktoré iba testujú funkčnosť a vhodnosť.

Brúsenie je ďalším krokom od obrobeného povrchu. Venujte väčšiu pozornosť použitiu ostrých nástrojov a dokončovacích priechodov, aby ste dosiahli hladšiu povrchovú úpravu. Toto je tiež presnejšia metóda spracovania, ktorá sa zvyčajne používa na testovanie dielov. Tento proces však stále zanecháva strojové stopy, preto sa vo finálnom produkte väčšinou nepoužíva.

Pieskovanie vytvára matný povrch nastriekaním drobných sklenených guľôčok na hliníkové diely. Tým sa odstráni väčšina (ale nie všetky) stopy po spracovaní a získa sa hladký, ale zrnitý vzhľad. Ikonický vzhľad a dojem z niektorých populárnych notebookov pochádza z pieskovania pred eloxovaním.

Eloxovanie je bežnou metódou povrchovej úpravy. Je to ochranná vrstva oxidu, ktorá sa prirodzene vytvorí na hliníkovom povrchu, keď je vystavená vzduchu. Pri ručnom spracovaní sa hliníkové diely zavesia na vodivú podložku, ponoria sa do elektrolytického roztoku a do elektrolytického roztoku sa privedie jednosmerný prúd. Keď kyselina roztoku rozpustí prirodzene vytvorenú vrstvu oxidu, prúd uvoľní kyslík na jej povrchu, čím sa vytvorí nová ochranná vrstva oxidu hlinitého.

Vyvážením rýchlosti rozpúšťania a rýchlosti akumulácie vytvára vrstva oxidu nanopóry, čo umožňuje povlaku pokračovať v raste nad rámec toho, čo je prirodzene možné. Neskôr sa z estetických dôvodov niekedy nanopóry naplnia inými inhibítormi korózie alebo farebnými farbivami a potom sa utesnia, aby sa dokončil ochranný povlak.

Schopnosť spracovania hliníka

1. Ak sa obrobok počas spracovania prehreje, vysoký koeficient tepelnej rozťažnosti hliníka ovplyvní toleranciu, najmä pri tenkých dieloch. Aby sa predišlo akýmkoľvek negatívnym účinkom, koncentrácii tepla sa dá vyhnúť vytvorením dráh nástroja, ktoré nie sú sústredené v jednej oblasti príliš dlho. Táto metóda môže odvádzať teplo a dráhu nástroja je možné zobraziť a upraviť v softvéri CAM, ktorý generuje program CNC obrábania.

2.2. Ak je sila príliš veľká, mäkkosť niektorých hliníkových zliatin podporí deformáciu počas spracovania. Preto podľa odporúčanej rýchlosti posuvu a rýchlosti spracovať konkrétny druh hliníka, aby sa počas procesu vytvorila vhodná sila. Ďalším orientačným pravidlom na zabránenie deformácii je udržiavať hrúbku dielu väčšiu ako 0,020 palca vo všetkých oblastiach.

3. Ďalším účinkom ťažnosti hliníka je, že môže tvoriť kombinovanú hranu materiálu na nástroji. Tým sa zakryje ostrý rezný povrch nástroja, nástroj sa otupí a zníži sa jeho rezná účinnosť. Táto akumulačná hrana môže tiež spôsobiť zlú povrchovú úpravu dielu. Aby ste sa vyhli hromadeniu hrán, experimentujte s materiálmi nástrojov; skúste vymeniť HSS (rýchloreznú oceľ) za karbidové doštičky alebo naopak a upravte rýchlosť rezania. Môžete tiež skúsiť upraviť množstvo a typ reznej kvapaliny.

V nasledujúcom videu nám dajte vedieť, ako spracovať hliníkové diely CNC obrábaním.

-------------------------------------------------- --------KONIEC----------------------------------------- -----------------------------