Mecanitzat CNC de peces d'alumini
El mecanitzat de peces d'alumini CNC és un dels processos de fabricació més practicats a la indústria moderna, aprofitant l'excel·lent mecanització, el pes lleuger i les propietats mecàniques versàtils de l'alumini. Aquest procés implica l'eliminació de material del material d'alumini mitjançant eines de tall controlades per ordinador-per produir components de precisió per a aplicacions que van des d'electrònica de consum fins a estructures aeroespacials.
Característiques del material i maquinabilitat
L'alumini presenta una mecanització excepcional en comparació amb la majoria de metalls d'enginyeria. La seva duresa relativament baixa redueix les forces de tall i el desgast de les eines, permetent altes taxes d'eliminació de material. La conductivitat tèrmica de l'alumini és aproximadament el triple de la de l'acer, que dissipa de manera eficient la calor de la zona de tall i redueix el dany tèrmic tant a l'eina com a la peça. Tanmateix, aquesta mateixa propietat pot provocar la soldadura d'encenalls a les superfícies de les eines si s'utilitzen paràmetres de tall inadequats o una aplicació de refrigerant inadequada. El baix mòdul d'elasticitat de l'alumini dóna com a resultat una major deflexió sota les forces de tall, la qual cosa requereix una acurada subjecció del treball i estratègies de trajectòria de l'eina per a característiques de paret fines-. El material tendeix a produir encenalls continus i dúctils que poden formar cintes llargues tret que s'utilitzi una geometria adequada de trencament d'encenalls.
Els aliatges d'alumini comuns per al mecanitzat CNC inclouen 6061-T6, que ofereix un excel·lent equilibri de resistència, resistència a la corrosió i mecanització per a aplicacions estructurals generals. 7075-T6 proporciona una relació de resistència-a-superior per a components aeroespacials i d'alt rendiment{. 2024-T4. 2024-T4 ofereix una bona resistència a la fatiga i una resistència a la corrosió d'aeronaus i una resistència a la corrosió superiors formabilitat per a aplicacions marines i químiques. Els aliatges de fosa com l'A356 i l'A380 s'utilitzen per a components que requereixen geometries complexes i una bona colabilitat seguida d'un mecanitzat de precisió.
Selecció d'eines de tall
Les eines de carbur es prefereixen per al mecanitzat d'alumini a causa de la seva capacitat per mantenir vores afilades a altes velocitats de tall. El carbur sense recobrir sovint és superior a les eines recobertes per a l'alumini perquè els recobriments poden augmentar la fricció i promoure la formació-de vores. Les superfícies de les eines polides o especialment rectificades redueixen l'adhesió del material. Les eines amb recobriment de diamant-ofereixen una resistència al desgast excepcional per als aliatges d'alumini fos de-silici que són abrasius al carbur convencional.
Les geometries de les eines requereixen una optimització específica per a l'alumini. Els alts angles positius entre 15 i 25 graus redueixen les forces de tall i afavoreixen el flux d'encenalls lluny de la peça de treball. Els grans angles lliures eviten el fregament i redueixen la generació de calor. Les flautes amples i molt polides amb un ampli espai d'encenall s'adapten als voluminosos encenalls produïts amb alts índexs d'eliminació. Les vores de tall afilades amb un afilat o una preparació mínims són essencials; una vora lleugerament arrodonida pot millorar el rendiment reduint la formació de rebaves en algunes aplicacions d'acabat.
Estratègies de paràmetres de tall
El mecanitzat d'alumini normalment empra velocitats de tall elevades que van des dels 300 als 1.000 metres per minut per a les operacions de desbast, amb velocitats d'acabat de vegades superiors als 2.000 metres per minut en els eixos d'alta-velocitat. Les velocitats d'alimentació són generalment agressives, amb avanços per-dents de 0,1 a 0,3 mil·límetres habituals per al fresat final. La profunditat de tall ha d'utilitzar tota la longitud de la flauta quan sigui possible, especialment amb els camins d'eines modernes d'alta-eficiència. La combinació d'alta velocitat i gran avanç produeix les altes taxes d'eliminació de material que fan que el mecanitzat d'alumini sigui econòmicament atractiu.
L'evacuació d'encenalls és crítica a causa de l'elevat volum de material eliminat. Sovint es necessiten sistemes de refrigeració o d'aire a través de l'eina-, especialment en operacions d'embolcall i cavitat profunda. El refrigerant d'inundació a alta pressió i volum ajuda a eliminar les estelles de la zona de tall i evita el retall. Algunes aplicacions es beneficien d'una quantitat mínima de lubricació o fins i tot de mecanitzat en sec quan els camins d'evacuació d'encenalls estan oberts i les velocitats de tall són moderades.
Estratègies i tècniques de mecanitzat
Les tècniques de mecanitzat-d'alta velocitat són especialment efectives per a l'alumini. Això implica utilitzar altes velocitats de cargol amb profunditats de tall axials relativament lleugeres però altes velocitats d'avanç. Les baixes forces radials resultants minimitzen la deflexió i la vibració, permetent un mecanitzat eficient de parets primes i característiques delicades. Les estratègies de fresat trocoïdal o dinàmic mantenen uns angles d'enganxament constants de l'eina, permetent càrregues d'encenalls consistents i permetent l'ús de la longitud total de la flauta per a operacions de ranurat i butxaca profundes.
Per a les operacions d'acabat, generalment es prefereix el fresat per ascens, ja que produeix un millor acabat superficial i redueix la formació de rebaves en comparació amb el fresat convencional. L'ús de molins de boles de gran-diàmetre o eines de barril per a semi-acabat i acabat de superfícies contornejades pot reduir significativament el temps de cicle en comparació amb els molins de boles petits. El mecanitzat de repòs s'orienta automàticament al material sense tallar que queda després d'eines més grans, assegurant l'eliminació completa del material sense un tall excessiu d'aire.
El mecanitzat de parets-primes requereix una consideració especial a causa de la baixa rigidesa de l'alumini. El desbast progressiu que deixa material uniforme per a l'acabat redueix la distorsió. Les seqüències de mecanitzat simètriques equilibren les tensions internes. Passades lleugeres d'acabat amb eines afilades a alta velocitat produeixen un acabat superficial acceptable sense una deflexió excessiva de la paret. Els mètodes de subjecció al buit o adhesiu poden proporcionar un suport uniforme per a components prims que les pinces convencionals distorsionarien.
Enfocaments de retenció de treball
Els mors de màquines estàndard amb cares de mandíbula d'alumini protegeixen les superfícies acabades dels danys de la mandíbula d'acer. Els mandrils de buit s'utilitzen àmpliament per a plaques planes d'alumini i components de xapa, proporcionant una força de subjecció uniforme sense distorsió. Els accessoris pneumàtics o hidràulics permeten una ràpida càrrega i descàrrega de les quantitats de producció. Les mordasses suaus mecanitzades per adaptar-se a la geometria de la peça proporcionen una ubicació i un suport precisos. Per a peces de fosa o extrusions complexes, els accessoris personalitzats amb agulles de localització i coixinets de subjecció garanteixen un posicionament repetible.
Acabat superficial i consideracions de qualitat
El mecanitzat d'alumini pot aconseguir uns acabats superficials excel·lents quan s'utilitzen paràmetres i eines adequats. Les velocitats d'acabat en el rang superior de capacitat amb profunditats de tall lleugeres i velocitats d'avanç elevades sovint produeixen superfícies semblants a un mirall-en aliatges no-terrificats-. Tanmateix, la formació-de vores acumulades pot degradar l'acabat de la superfície si les velocitats són massa baixes o el refrigerant és inadequat. La formació de rebaves a les vores i sortides és un repte persistent; S'han de gestionar les eines afilades, els angles adequats d'engranatge de la talladora i els processos de desbarbat.
La precisió dimensional requereix atenció a l'expansió tèrmica. L'alt coeficient d'expansió tèrmica de l'alumini significa que les variacions de temperatura durant el mecanitzat o entre el mecanitzat i la inspecció poden afectar significativament les dimensions mesurades. La temperatura constant del refrigerant i permetre que les peces assoleixin l'equilibri tèrmic abans de la inspecció final són bones pràctiques. S'ha de tenir en compte la flexió de la peça per les forces de subjecció o de tall, especialment per a seccions primes.
Post-operacions de mecanitzat
Sovint és necessari desbarbar després del mecanitzat d'alumini. Els mètodes mecànics inclouen el raspallat, l'enrotllament i la granalla de mitjans. El desbarbat químic amb solucions alcalines pot eliminar les rebaves fines de geometries complexes. Sovint s'especifica el trencament o el xamfranat de vora per evitar vores afilades i millorar la seguretat de manipulació.
Els tractaments superficials milloren l'aspecte i el rendiment. L'anodització crea una capa d'òxid dura i resistent a la corrosió-disponible en diversos colors per a aplicacions decoratives i funcionals. El recobriment de conversió de cromat proporciona protecció contra la corrosió sense canvis dimensionals significatius. La pintura i el recobriment en pols ofereixen acabats cosmètics duradors. La passivació millora la resistència a la corrosió per a determinades composicions d'aliatge.
Aplicacions i Indústries
La indústria aeroespacial depèn àmpliament del mecanitzat CNC d'alumini per als components estructurals de la cèl·lula de l'avió, les costelles de les ales, els marcs del fuselatge i els mecanismes de superfície de control on la relació resistència-a-pess és primordial. Les aplicacions d'automoció inclouen blocs de motor, culatas, carcasses de transmissió i components de suspensió. La indústria electrònica produeix dissipadors de calor, tancaments i components del xassís que aprofiten la conductivitat tèrmica i les propietats de blindatge electromagnètic de l'alumini. Els fabricants d'equips mèdics mequin alumini per a carcasses d'instruments, marcs d'equips d'imatge i components d'eines quirúrgiques. Els productes de consum inclouen des de marcs de bicicletes i equipament esportiu fins a cossos de càmeres i xassís de telèfons intel·ligents.
