آنچه باید در مورد ماشینکاری CNC قطعات آلومینیومی بدانید

دلایل زیادی وجود دارد که چرا آلومینیوم متداول ترین فلز غیرآهنی است. بسیار چکش خوار است، بنابراین برای طیف وسیعی از کاربردها مناسب است. انعطاف پذیری آن باعث می شود که آن را به فویل آلومینیومی تبدیل کنند و انعطاف پذیری آن باعث می شود تا آلومینیوم به میله ها و سیم ها کشیده شود.

آلومینیوم همچنین دارای مقاومت در برابر خوردگی بالایی است، زیرا هنگامی که مواد در معرض هوا قرار می گیرند، به طور طبیعی یک لایه اکسید محافظ تشکیل می دهند. این اکسیداسیون همچنین می تواند به صورت مصنوعی برای ایجاد محافظت قوی تر ایجاد شود. لایه محافظ طبیعی آلومینیوم آن را نسبت به فولاد کربنی در برابر خوردگی مقاوم تر می کند. علاوه بر این، آلومینیوم یک رسانای گرما و رسانای الکتریکی خوب است، بهتر از فولاد کربنی و فولاد ضد زنگ.

فویل آلومینیومی

پردازش سریع‌تر و آسان‌تر از فولاد است و نسبت استحکام به وزن آن، آن را برای بسیاری از کاربردهایی که به مواد قوی و سخت نیاز دارند، انتخاب خوبی می‌سازد. در نهایت، در مقایسه با سایر فلزات، آلومینیوم را می توان به خوبی بازیافت کرد، بنابراین مواد تراشه بیشتری را می توان حفظ، ذوب و استفاده مجدد کرد. در مقایسه با انرژی مورد نیاز برای تولید آلومینیوم خالص، بازیافت آلومینیوم می تواند تا 95 درصد در انرژی صرفه جویی کند.

البته استفاده از آلومینیوم معایبی نیز دارد به خصوص در مقایسه با فولاد. به سختی فولاد نیست، که آن را برای قطعاتی که ضربه بیشتر یا ظرفیت بار بسیار بالا را تحمل می کنند، انتخاب ضعیفی می کند. نقطه ذوب آلومینیوم نیز به طور قابل توجهی پایین تر است (660 درجه سانتیگراد، زمانی که نقطه ذوب فولاد پایین تر است، حدود 1400 درجه سانتیگراد)، نمی تواند در برابر کاربردهای دمای بسیار بالا مقاومت کند. همچنین دارای ضریب انبساط حرارتی بالایی است، بنابراین اگر دما در حین پردازش بیش از حد بالا باشد، تغییر شکل می دهد و حفظ تلرانس های دقیق دشوار است. در نهایت، آلومینیوم ممکن است گرانتر از فولاد به دلیل نیاز به توان بالاتر در طول مصرف باشد.

آلیاژ آلومینیوم

با کمی تنظیم مقدار عناصر آلیاژ آلومینیوم، می توان انواع بی شماری از آلیاژهای آلومینیوم را تولید کرد. با این حال، برخی از ترکیبات ثابت کرده اند که مفیدتر از سایرین هستند. این آلیاژهای متداول آلومینیوم بر اساس عناصر آلیاژی اصلی گروه بندی می شوند. هر سری ویژگی های مشترکی دارد. به عنوان مثال آلیاژهای آلومینیوم سری 3000، 4000 و 5000 را نمی توان عملیات حرارتی کرد، بنابراین از کار سرد استفاده می شود که به آن سخت کاری نیز می گویند. به

انواع اصلی آلیاژ آلومینیوم به شرح زیر است.

سری 1000

آلیاژهای آلومینیوم 1xxx حاوی خالص‌ترین آلومینیوم هستند که میزان آلومینیوم آن حداقل 99 درصد وزنی است. هیچ عنصر آلیاژی خاصی وجود ندارد که اکثر آنها تقریباً آلومینیوم خالص هستند. به عنوان مثال، آلومینیوم 1199 حاوی 99.99٪ آلومینیوم وزنی است و برای ساخت فویل آلومینیومی استفاده می شود. اینها نرم ترین درجه ها هستند، اما می توان آنها را سخت کرد، به این معنی که در صورت تغییر شکل مکرر قوی تر می شوند.

سری 2000

عنصر آلیاژی اصلی آلومینیوم سری 2000 مس است. این گریدهای آلومینیومی را می توان در اثر رسوب سخت کرد که باعث می شود تقریباً به اندازه فولاد قوی باشند. سخت شدن رسوبی شامل حرارت دادن فلز تا دمای معینی است تا به رسوب فلزات دیگر اجازه دهد تا از محلول فلز خارج شوند (در حالی که فلز جامد می ماند) و به افزایش استحکام تسلیم کمک می کند. با این حال، به دلیل افزودن مس، گریدهای آلومینیومی 2xxx مقاومت در برابر خوردگی کمتری دارند. آلومینیوم 2024 همچنین حاوی منگنز و منیزیم است و در بخش های هوافضا استفاده می شود.

سری 3000

منگنز مهمترین عنصر افزودنی در سری آلومینیوم 3000 است. این آلیاژهای آلومینیوم را می‌توان سخت‌سازی کرد (این برای رسیدن به سطح سختی کافی ضروری است، زیرا این گریدهای آلومینیوم را نمی‌توان عملیات حرارتی کرد). آلومینیوم 3004 همچنین حاوی منیزیم، آلیاژ مورد استفاده در قوطی های آلومینیومی نوشیدنی و انواع سخت شده آن است.

سری 4000

آلومینیوم سری 4000 شامل سیلیکون به عنوان عنصر آلیاژی اصلی است. سیلیکون نقطه ذوب آلومینیوم درجه 4xxx را کاهش می دهد. آلومینیوم 4043 به عنوان مواد میله پرکننده برای جوشکاری آلیاژهای آلومینیوم سری 6000 استفاده می شود، در حالی که آلومینیوم 4047 به عنوان ورق و روکش استفاده می شود.

سری 5000

منیزیم عنصر اصلی آلیاژی در سری 5000 است. این گریدها برخی از بهترین مقاومت در برابر خوردگی را دارند، بنابراین اغلب در کاربردهای دریایی یا سایر موقعیت‌هایی که با محیط‌های شدید مواجه هستند استفاده می‌شوند. آلومینیوم 5083 آلیاژی است که معمولاً در قطعات دریایی استفاده می شود.

سری 6000

هر دو منیزیم و سیلیکون برای ساخت برخی از رایج ترین آلیاژهای آلومینیوم استفاده می شوند. ترکیب این عناصر برای ایجاد سری 6000 استفاده می شود که معمولا پردازش و سخت شدن بارندگی آسان است. به طور خاص، 6061 یکی از رایج ترین آلیاژهای آلومینیوم است و مقاومت در برابر خوردگی بالایی دارد. معمولاً در کاربردهای سازه ای و هوافضا استفاده می شود.

سری 7000

این آلیاژهای آلومینیوم از روی ساخته شده اند و گاهی اوقات حاوی مس، کروم و منیزیم هستند. می توان آنها را در اثر رسوب سخت کرد تا قوی ترین آلیاژهای آلومینیوم شوند. گرید 7000 به دلیل استحکام بالا اغلب در کاربردهای هوافضا استفاده می شود. 7075 یک درجه رایج است. اگرچه مقاومت به خوردگی آن بیشتر از مواد سری 2000 است، اما مقاومت به خوردگی آن نسبت به سایر آلیاژها کمتر است. این آلیاژ معمولا استفاده می شود، اما به ویژه برای کاربردهای هوافضا مناسب است. به

این آلیاژهای آلومینیوم از روی، و گاهی اوقات مس، کروم و منیزیم ساخته شده‌اند و می‌توانند با سخت شدن رسوب، قوی‌ترین آلیاژهای آلومینیوم شوند. کلاس 7000 به دلیل استحکام بالا معمولاً در کاربردهای هوافضا استفاده می شود. 7075 یک گرید عمومی با مقاومت خوردگی کمتر نسبت به سایر آلیاژها است.

سری 8000

سری 8000 یک اصطلاح کلی است که در مورد سایر انواع آلیاژهای آلومینیوم کاربرد ندارد. این آلیاژها می توانند شامل بسیاری از عناصر دیگر از جمله آهن و لیتیوم باشند. به عنوان مثال آلومینیوم 8176 دارای 0.6 درصد آهن و 0.1 درصد سیلیکون وزنی است و برای ساخت سیم استفاده می شود.

درمان تمپر آلومینیوم و عملیات سطح

عملیات حرارتی یک فرآیند معمولی تهویه است، به این معنی که خواص مواد بسیاری از فلزات را در سطح شیمیایی تغییر می دهد. به خصوص برای آلومینیوم، افزایش سختی و استحکام ضروری است. آلومینیوم تصفیه نشده یک فلز نرم است، بنابراین برای مقاومت در برابر کاربردهای خاص، باید فرآیند تنظیم خاصی را طی کند. برای آلومینیوم، فرآیند با نام حرف در انتهای شماره گرید نشان داده می شود.

حرارت درمانی

آلومینیوم سری 2xxx، 6xxx و 7xxx همگی قابل عملیات حرارتی هستند. این به افزایش استحکام و سختی فلز کمک می کند و برای کاربردهای خاص مفید است. سایر آلیاژهای 3xxx، 4xxx و 5xxx را فقط می توان برای افزایش استحکام و سختی سرد کرد. نام‌های حروف مختلف (که نام‌های معتدل نامیده می‌شوند) را می‌توان به آلیاژ اضافه کرد تا مشخص شود کدام درمان استفاده می‌شود. این اسامی عبارتند از:

F نشان می دهد که در حالت ساخت قرار دارد یا اینکه ماده تحت هیچ عملیات حرارتی قرار نگرفته است.

H به این معنی است که ماده تحت نوعی سخت شدن قرار گرفته است، خواه همزمان با عملیات حرارتی انجام شود یا نه. عدد بعد از "H" نشان دهنده نوع عملیات حرارتی و سختی است.

O نشان می دهد که آلومینیوم آنیل شده است که باعث کاهش استحکام و سختی می شود. به نظر می رسد این انتخاب عجیبی است - چه کسی مواد نرم تری می خواهد؟ با این حال، بازپخت موادی تولید می‌کند که پردازش آسان‌تر، احتمالاً سخت‌تر و انعطاف‌پذیرتر است، که برای روش‌های تولید خاص سودمند است.

T نشان می دهد که آلومینیوم عملیات حرارتی شده است و عدد بعد از "T" جزئیات فرآیند عملیات حرارتی را نشان می دهد. به عنوان مثال، Al 6061-T6 تحت عملیات حرارتی محلول قرار می گیرد (در دمای 980 درجه فارنهایت نگهداری می شود، سپس برای خنک شدن سریع در آب خاموش می شود)، و سپس عملیات پیری بین 325 تا 400 درجه فارنهایت.

درمان سطحی

عملیات سطحی زیادی وجود دارد که می توان روی آلومینیوم اعمال کرد و هر عملیات سطحی دارای ویژگی های ظاهری و حفاظتی مناسب برای کاربردهای مختلف است. به

بعد از پرداخت هیچ تاثیری روی مواد ندارد. این عملیات سطحی به زمان و تلاش کمتری نیاز دارد، اما معمولاً برای قطعات تزئینی کافی نیست و برای نمونه های اولیه که فقط عملکرد و مناسب بودن را آزمایش می کنند، مناسب است.

سنباده زدن مرحله بعدی از سطح ماشینکاری شده است. توجه بیشتری به استفاده از ابزارهای تیز و پاس های تکمیلی برای ایجاد سطح صاف تر داشته باشید. این نیز یک روش پردازش دقیق تر است که معمولاً برای آزمایش قطعات استفاده می شود. با این حال، این فرآیند هنوز هم آثار ماشینی را بر جای می گذارد، بنابراین معمولاً در محصول نهایی استفاده نمی شود.

سندبلاست با پاشیدن دانه های شیشه ای ریز روی قطعات آلومینیومی سطحی مات ایجاد می کند. این کار بیشتر (و نه همه) علائم پردازش را از بین می برد و ظاهری صاف اما دانه دانه به آن می بخشد. ظاهر و احساس نمادین برخی از لپ‌تاپ‌های محبوب از سندبلاست قبل از آندایز کردن ناشی می‌شود.

آنودایز کردن یک روش معمول درمان سطحی است. این یک لایه اکسید محافظ است که وقتی در معرض هوا قرار می گیرد به طور طبیعی روی سطح آلومینیوم تشکیل می شود. در طی پردازش دستی، قطعات آلومینیومی بر روی یک تکیه گاه رسانا آویزان می شوند، در محلول الکترولیتی غوطه ور می شوند و جریان مستقیم به محلول الکترولیتی وارد می شود. هنگامی که اسید محلول لایه اکسیدی طبیعی را حل می کند، جریان اکسیژن روی سطح آن آزاد می کند و در نتیجه یک لایه محافظ جدید از اکسید آلومینیوم تشکیل می دهد.

با متعادل کردن سرعت انحلال و سرعت انباشت، لایه اکسید نانوحفره‌هایی را تشکیل می‌دهد و به پوشش اجازه می‌دهد تا فراتر از آنچه به طور طبیعی ممکن است به رشد خود ادامه دهد. بعداً، به دلایل زیبایی شناختی، گاهی اوقات نانوحفره ها با سایر بازدارنده های خوردگی یا رنگ های رنگی پر می شوند و سپس برای تکمیل پوشش محافظ مهر و موم می شوند.

مهارت های پردازش آلومینیوم

1. اگر قطعه کار در طول پردازش بیش از حد گرم شود، ضریب انبساط حرارتی بالای آلومینیوم بر تحمل تأثیر می گذارد، به خصوص برای قطعات نازک. برای جلوگیری از هرگونه اثرات منفی، می توان با ایجاد مسیرهای ابزاری که برای مدت طولانی در یک منطقه متمرکز نشده اند، از غلظت گرما جلوگیری کرد. این روش می تواند گرما را از بین ببرد و مسیر ابزار را می توان در نرم افزار CAM که برنامه ماشینکاری CNC را تولید می کند مشاهده و اصلاح کرد.

2.2. اگر نیرو خیلی زیاد باشد، نرمی برخی از آلیاژهای آلومینیوم باعث تغییر شکل در طول پردازش می شود. بنابراین، با توجه به نرخ خوراک و سرعت توصیه شده برای پردازش یک درجه خاص از آلومینیوم، به منظور ایجاد نیروی مناسب در طول فرآیند. یکی دیگر از قوانین سرانگشتی برای جلوگیری از تغییر شکل، نگه داشتن ضخامت قطعه بیشتر از 0.020 اینچ در همه مناطق است.

3. اثر دیگر شکل پذیری آلومینیوم این است که می تواند لبه ترکیبی از مواد را روی ابزار تشکیل دهد. این کار سطح برش تیز ابزار را پنهان می کند، ابزار را صاف می کند و کارایی برش آن را کاهش می دهد. این لبه انباشته همچنین می تواند باعث یک سطح ضعیف بر روی قطعه شود. برای جلوگیری از تجمع لبه ها، با مواد ابزار آزمایش کنید. سعی کنید HSS (فولاد پرسرعت) را با درج های کاربید جایگزین کنید یا برعکس و سرعت برش را تنظیم کنید. همچنین می توانید سعی کنید مقدار و نوع مایع برش را تنظیم کنید.

نحوه پردازش قطعات آلومینیومی با ماشینکاری CNC را در ویدیوی زیر به ما اطلاع دهید.

------------------------------------------------ --------پایان----------------------------------------- -----------------------------