Bevezetés az alumínium CNC megmunkálásba
Nagyon kevés anyag felel meg az alumínium hihetetlen sokoldalúságának.Az alumínium az nagymértékben megmunkálható és viszonylag olcsó, így tökéletes CNC megmunkáláshoz.A gyártók háromszor vagy akár négyszer gyorsabban megmunkálhatják, mint más általános megmunkálási anyagok, mint például az acél és a titán.
Az rugalmasság és lenyűgöző erő-súly arány ideálissá teszi mindenféle szállítási forma külső burkolataként való használatra, az autóktól a vonatokon át a repülőgépekig és hajókig.
Az üzemanyag-hatékonyságra és a 'könnyű súlyozásra' nagyobb hangsúlyt fektetve az alumínium váltotta fel az alkatrészek és belső szerkezetek gyártásához hagyományosan használt nehezebb fémeket.Az magas korrózióállóság elkerüli továbbá a nehéz és drága korróziógátló bevonatok szükségességét, amelyeket gyakran más anyagok igényelnek.
Ráadásul az alumínium is nem mérgező, képlékeny és 100%-ban újrahasznosítható.Ez az oka annak, hogy a fémet olyan széles körben használják étel- és italtartályok, tálcák, fedők, tasakok, tasakok és csomagolóanyagok készítésére.
Ennek köszönhetően karcsú, ezüstös felületkezelés, kiválóan alkalmas olyan elektronikus eszközökhöz is, mint az okostelefonok, laptopok, táblagépek és síkképernyős TV-k.Még az építési projektekben is megtalálható mind tervezési jellemzőként, mind szerkezeti támogatásként.
Mindezeket a tulajdonságokat összerakva olyan anyagot kap, amely könnyebb az acélnál, erősebb és megbízhatóbb, mint a műanyag, olcsó, könnyen beszerezhető és végtelenül alkalmazkodó.
Ez az útmutató segít megérteni:
• Honnan származik az alumínium?
• Mi a CNC megmunkálás?
• Milyen típusú alumíniumot használnak a CNC megmunkálásban?
• Acél kontra alumínium CNC megmunkálás?
• Melyek a leggyakoribb alumínium CNC megmunkálási eljárások?
Honnan származik az alumínium?
Alumínium a földkéregben a legnagyobb mennyiségben előforduló fémelem.A fémipar évente több mint 40 millió tonnát olvaszt ki, és a gyártók számos alkalmazásban használják.
A legtöbb fémhez hasonlóan az alumínium is jelen van a kőzetekben a földkéregben, mint érc.A bányászati cégek szinte az összes alumíniumfémet kivonják a bauxitércből, amely általában 30-60% alumínium-oxidot (vagy alumínium-oxidot) tartalmaz.A többi szilícium-dioxid, különféle vas-oxidok és titán-dioxid keveréke.
Egy kétlépéses eljárás az alumínium-oxidot alumíniumfémmé alakítja:
1. Alumínium-oxid kinyerése bauxitból
A világ szinte teljes timföldkészlete előállítják a Bayer folyamat segítségével.Carl Josef Bayer osztrák vegyész fejlesztette ki ezt a technikát a 19. század végén.
Ez abból áll, hogy a bauxitot finom porrá aprítják, vízzel összekeverik, és a keveréket marónátronnal melegítik.A nátronlúg feloldja az alumínium-oxidot, lehetővé téve az átjutást a szűrőkön.
A gyártók alumínium-hidroxid kristályokat adnak az alumínium-oxid oldathoz, majd a keveréket melegítik és szárítják, hogy alumíniumot állítsanak elő.
2. Alumínium-oxid olvasztása alumínium fém előállítására
Szagolni alumínium, a finomítók feloldják az alumínium-oxidot fluorozott fürdőben, és elektromos áram segítségével fémes alumíniumra és oxigénre bontják az elektrolízisnek nevezett folyamaton keresztül.Ezután összegyűjtik az alumíniumot, és egy kemencébe viszik, ahol újrahasznosított alumíniummal kombinálják, és olvadásig melegítik.
Ezt követően formákba öntik vagy mechanikusan extrudálják különféle formákban.A legelterjedtebbek a lemezek, tuskók, rudak, csövek, lemezek, rudak és huzalok.Ezeket azután különböző formájú és méretű darabokra vágják, és egy másik céghez vagy gyártóhoz szállítják, amely számtalan termékké megmunkálja őket.
Mi az a CNC megmunkálás?
A CNC gép ötvözi a hagyományos gyártási technikákat a számítógépes numerikus vezérlő (CNC) rendszerrel.Ez lehetővé teszi, hogy a nyersanyagot olyan tárgyakká vágja és formálja, amelyek lehetetlen vagy túl időigényes és költséges manuális kivitelezésűek.
A számítógépes vezérlés rendkívül nagy pontosságot biztosít.Ez nagyobb pontosságot, következetességet, termelékenységet, irányítást és tervezési szabadságot jelent kevesebb hulladékkal.
Az első numerikus vezérlésű gépeket az 1940-es évek végén fejlesztették ki úgy, hogy a már használatban lévő berendezéseket motorokkal egészítették ki.A számítógépek megjelenése az 1960-as években modern CNC gépek kifejlesztéséhez vezetett.
A leggyakrabban használt CNC gépek maró- és fúrógépek, esztergagépek, valamint plazma-, lézer- és vízvágók.
Ezek a gépek az úgynevezett 'kivonó' gyártási módszereket hajtják végre.Ez azt jelenti, hogy a folyamat során anyagot eltávolítanak (levonnak) a munkadarabból.
Milyen típusú alumíniumot használnak a CNC megmunkálásban?
Tiszta formájában az alumínium képlékeny, ellenáll a legtöbb korróziónak, nem mágneses és kiváló hő- és elektromos vezető.A legtöbb kereskedelmi alkalmazáshoz azonban túl gyenge.
Nagyobb szilárdság érhető el, ha az olvadt alumíniumot más elemekkel, például rézzel, lítiummal, magnéziummal, mangánnal, szilíciummal és cinkkel ötvözetté kombinálják.Ezek az ötvözetek tovább erősítik az alumínium egyéb természetes tulajdonságait.
A leggyakrabban használt ötvözetek alumínium CNC megmunkálás három csoportba sorolhatók:
Öntött alumíniumötvözetek– Az öntött olvadt vagy folyékony állapotban formált.A gyártók ezt a fajta ötvözetet úgy állítják elő, hogy megolvadt alumíniumot öntenek egy formába, és lehűtik.Az öntött alumíniumötvözetek megfizethetőek, sokoldalúak, könnyűek, tartósak és jól teljesítenek magas hőmérsékleten is.
Az autóipar az öntött ötvözetek legnagyobb felhasználója, az autókban felhasznált alumínium körülbelül kétharmadát adja.Az öntött ötvözetekből készült alkatrészek közé tartoznak a motoralkatrészek, a házak, a kormányoszlopok és egyre inkább a szerkezeti támasztékok.Egyéb gyakori felhasználási területek közé tartoznak a főzőedények, gépalkatrészek és kézi szerszámok.
Az öntött ötvözetek előállítása olcsóbb az alacsony olvadáspontjuk miatt, és a formák rugalmasságának köszönhetően szélesebb formák állíthatók elő.De általában kisebb a szakítószilárdságuk, mint a kovácsolt ötvözeteké, nem olyan könnyű megmunkálásuk, és strapabíróbbak a vágószerszámokon.
Alumínium-lítium (Al-Li) ötvözetek— A lítium a legkevésbé sűrű elemi fém, így az ilyen típusú ötvözet lényegesen könnyebb, mint a tiszta alumínium vagy más anyagok.Ennek a tulajdonságnak köszönhetően a repülőgépipar elsősorban Al-Li ötvözeteket használ az alsó szárnyburkolatokhoz, a belső szárnyszerkezetekhez, a törzsekhez és a ventilátorlapátokhoz.Versenyautókban és űrrakétákban is megtalálhatóak.
Az Al-Li ötvözetek által kínált súlyelőnyöket ellensúlyozza az alacsonyabb megmunkálhatóság és a csökkent törési szívósság (a repedést tartalmazó anyag további repedésekkel szembeni ellenálló képessége).Viszonylag kis mennyiségben gyártják őket, ami azt is jelenti, hogy drágábbak.
Kovácsolt alumíniumötvözetek– A megmunkált azt jelenti, hogy szilárd állapotban formázták.Ezt az ötvözettípust úgy állítják elő, hogy az olvadt alumíniumból tuskót vagy nagy lapokat formáznak, majd szerszámokat használnak a tömbök hengerelésére, kovácsolására, sajtolására vagy formára extrudálására.
A kovácsolt ötvözetek a legszélesebb körben használt anyagok alumínium CNC megmunkálás.Ennek oka az öntött ötvözetekhez képest kiváló mechanikai tulajdonságaik és szerkezeti integritásuk.Könnyebben megmunkálhatók, jobb a felületük, és kevésbé kopnak a vágószerszámok élei.
Acél kontra alumínium CNC megmunkálás
Az alumínium és az acél a legszélesebb körben használt fémek a CNC megmunkálásban.Egy adott alkalmazáshoz a megfelelő kiválasztása öt tényezőn múlik:
1. KÖLTSÉG — A lágyacélok és szénacélok általában olcsóbbak, mint az alumíniumötvözet megfelelői.Míg a rozsdamentes acél általában drágább.A fém ára azonban a globális kereslettől, valamint a nyersanyag-, energia- és szállítási költségektől függően változik.
A költségek szempontjából fontos figyelembe venni az anyag tartósságát is.Egy olyan döntés, amely rövid távon pénzt takaríthat meg, hosszú távon többe kerülhet.
2. KORROZIÓÁLLÓSÁG – Az alumínium és a rozsdamentes acél egyaránt rendkívül ellenálló a rozsdával és a korrózióval szemben.A rozsdamentes acél azonban drágább megoldás.A gyártóknak vagy a végfelhasználóknak minden más típusú acélt le kell festeniük, kezelniük vagy bevonniuk kell annak védelme érdekében, különösen akkor, ha a kész alkatrészt az elemek hatásának kívánják kitenni.Ezek a bevonatok többletsúlyt és költséget jelentenek, és további költséggel rendszeresen újra fel kell őket hordani.
3. SÚLY — Az alumínium kétszer-háromszor könnyebb, mint az acél.Szinte minden vállalat ugyanolyan vagy jobb termékteljesítmény elérésére törekszik, miközben könnyebb anyagokat használ.Ez a 'könnyítés' tendencia azt eredményezte, hogy a gyártók sok, korábban acélból megmunkált alkatrészt alumíniumra cserélnek.
4. ERŐ — Lehet, hogy az acél nehezebb, mint az alumínium, de ez sokkal tartósabb anyaggá teszi.Az acél hihetetlenül erős, és nem valószínű, hogy erő, hő vagy súly hatására meghajlik, meghajlik vagy más módon deformálódik.Ezenkívül az alumínium felülete hajlamosabb a karcolásokra és horpadásokra, mint az acél.
5. GYÁRTHATÓSÁG – Az acélnál kisebb sűrűség azt jelenti, hogy az alumínium háromszor vagy akár négyszer gyorsabban megmunkálható.Az alumínium gyorsabban hűl, mint az acél;ez csökkenti az alkatrész megmunkálásához szükséges időt (ciklusidőt) és a szükséges hűtőfolyadék mennyiségét.
Az acélhoz képest az alumínium sokkal kisebb vágóerőt igényel.Ez csökkenti a vágószerszámok kopását, így hosszabb ideig élesebb marad.Lehetőség van CNC-alumínium feldolgozására kisebb és ezért potenciálisan olcsóbb gépeken is.
Melyek a leggyakoribb alumínium CNC megmunkálási eljárások?
CNC marógépek a legelterjedtebb és legsokoldalúbb módja alumínium alkatrészek megmunkálása.A gép forgó vágószerszámokat használ az anyag hatékony és precíz faragására egy álló anyagtömbből.
A hagyományos marógépek az 1960-as években 'megmunkáló központokká' változtak, köszönhetően a számítógépes numerikus vezérlőrendszerek (CNC), az automatikus szerszámcserélők és a szerszámkörhinták megjelenésének.Ezek a gépek 2–12 tengelyes konfigurációkban állnak rendelkezésre, bár a 3–5 tengelyesek a legszélesebb körben használtak.
CNC fém esztergák, vagy CNC fémesztergáló központok, erősen tartsa és forgassa el a munkadarabot, miközben a szerszámfej egy vágószerszámot vagy fúrót tart hozzá.Ezek a gépek nagyon precíz anyageltávolítást tesznek lehetővé, és a gyártók az iparágak széles körében használják őket.
A tipikus esztergaműveletek közé tartozik a fúrás, alakítás, hornyolás, menetfúrás, menetvágás és kúposodás.A CNC fémesztergagépek gyorsan felváltják a régebbi, kézi gyártású modelleket, könnyű beállításuk, működtetésük, ismételhetőségük és pontosságuk miatt.
CNC plazmavágók melegítse fel a sűrített levegőt nagyon magas hőmérsékletre, hogy 'plazmaívet' hozzon létre, amely akár hat hüvelyk vastagságú fémet is megolvaszthat.A lapanyagot egy vágóasztalhoz tartják, és egy számítógép vezérli a fáklyafej útját.A sűrített levegő elfújja a forró olvadt fémet, ezáltal átvágja az anyagot.A plazmavágó gyors, pontos, viszonylag könnyen használható és megfizethető, ill a gyártók használják őket in sok iparágban.
CNC lézergépek megolvasztja, elégetni vagy elpárologtatni az anyagot, hogy vágott élt hozzon létre.A plazmavágóhoz hasonlóan a lemezanyagot a vágóasztalhoz tartják, és egy számítógép vezérli a nagy teljesítményű lézersugár útját.
A lézervágók kevesebb energiát fogyasztanak, mint a plazmavágók, és pontosabbak, különösen vékony lemezek vágásakor.Azonban csak a legerősebb és legdrágább lézervágók képesek vastag vagy sűrű anyagok átvágására.
CNC vízvágók használjon rendkívül nagy nyomású vízsugarat egy keskeny fúvókán keresztül az anyag átvágásához.A víz önmagában elegendő a puha anyagok, például a fa vagy a gumi átvágásához.A kemény anyagok, például fém vagy kő átvágásához a kezelők általában csiszolóanyagot kevernek össze észh víz.
A vízvágók nem melegítenek olyan anyagokat, mint a plazma- és lézervágók.Ez azt jelenti, hogy a magas hőmérséklet nem égeti meg, nem deformálja vagy változtatja meg szerkezet.Ezenkívül segít csökkenteni a hulladékot, és lehetővé teszi a lapból kivágott formák egymáshoz közelebb helyezését (vagy egymásba ágyazását).
