Co potřebujete vědět o CNC obrábění hliníkových dílů

Existuje mnoho důvodů, proč je hliník nejčastěji používaným neželezným kovem. Je velmi tvárný, takže je vhodný pro širokou škálu aplikací. Jeho tažnost umožňuje výrobu hliníkové fólie a jeho tažnost umožňuje tažení hliníku do tyčí a drátů.

Hliník má také vysokou odolnost proti korozi, protože když je materiál vystaven vzduchu, přirozeně vytvoří ochrannou vrstvu oxidu. Tato oxidace může být také vyvolána uměle, aby byla zajištěna silnější ochrana. Přirozená ochranná vrstva hliníku jej činí odolnějším vůči korozi než uhlíková ocel. Kromě toho je hliník dobrým vodičem tepla a elektrickým vodičem, lepším než uhlíková ocel a nerezová ocel.

（Hliníková fólie）

Je rychlejší a snadněji zpracovatelný než ocel a jeho poměr pevnosti k hmotnosti z něj dělá dobrou volbu pro mnoho aplikací, které vyžadují pevné, tvrdé materiály. A konečně, ve srovnání s jinými kovy lze hliník dobře recyklovat, takže lze uchovat, roztavit a znovu použít více materiálu třísek. Ve srovnání s energií potřebnou k výrobě čistého hliníku může recyklace hliníku ušetřit až 95 % energie.

Použití hliníku má samozřejmě i některé nevýhody, zejména ve srovnání s ocelí. Není tak tvrdý jako ocel, což z něj dělá špatnou volbu pro díly, které vydrží větší náraz nebo extrémně vysokou nosnost. Bod tavení hliníku je také výrazně nižší (660°C, kdy je bod tavení oceli nižší, cca 1400°C), nevydrží extrémně vysoké teploty. Má také vysoký koeficient tepelné roztažnosti, takže pokud je teplota během zpracování příliš vysoká, bude se deformovat a je obtížné dodržet přísné tolerance. Konečně hliník může být dražší než ocel kvůli vyšším nárokům na výkon při spotřebě.

Slitina hliníku

Mírnou úpravou množství prvků z hliníkové slitiny lze vyrobit nespočet druhů hliníkových slitin. Ukázalo se však, že některé kompozice jsou užitečnější než jiné. Tyto běžné slitiny hliníku jsou seskupeny podle hlavních legujících prvků. Každá série má některé společné atributy. Například hliníkové slitiny řady 3000, 4000 a 5000 nelze tepelně zpracovat, proto se používá tváření za studena, kterému se také říká mechanické zpevňování. Na

Hlavní typy hliníkových slitin jsou uvedeny níže.

série 1000

Slitiny hliníku 1xxx obsahují nejčistší hliník s obsahem hliníku minimálně 99 % hmotnosti. Neexistují žádné specifické legující prvky, většina z nich je téměř čistý hliník. Například hliník 1199 obsahuje 99,99 % hmotnosti hliníku a používá se k výrobě hliníkové fólie. Jedná se o nejměkčí třídy, ale lze je mechanicky zpevnit, což znamená, že při opakované deformaci zesílí.

série 2000

Hlavním legujícím prvkem hliníku řady 2000 je měď. Tyto druhy hliníku mohou být precipitačně kalené, díky čemuž jsou téměř stejně pevné jako ocel. Precipitační kalení zahrnuje zahřátí kovu na určitou teplotu, aby se umožnilo vysrážení jiných kovů z roztoku kovu (zatímco kov zůstává pevný) a pomáhá zvýšit mez kluzu. Díky přídavku mědi však mají hliníkové třídy 2xxx nižší odolnost proti korozi. Hliník 2024 také obsahuje mangan a hořčík a používá se v leteckých součástech.

série 3000

Mangan je nejdůležitějším aditivním prvkem v hliníkové řadě 3000. Tyto hliníkové slitiny lze také mechanicky kalit (to je nutné pro dosažení dostatečné tvrdosti, protože tyto druhy hliníku nelze tepelně zpracovat). Hliník 3004 také obsahuje hořčík, slitinu používanou v hliníkových plechovkách od nápojů, a jeho tvrzené varianty.

série 4000

Hliník řady 4000 obsahuje jako hlavní legující prvek křemík. Křemík snižuje bod tání hliníku třídy 4xxx. Hliník 4043 se používá jako přídavný tyčový materiál pro svařování hliníkových slitin řady 6000, zatímco hliník 4047 se používá jako plech a plášť.

série 5000

Hořčík je hlavním legujícím prvkem v řadě 5000. Tyto třídy mají jedny z nejlepších korozních odolností, takže se často používají v námořních aplikacích nebo jiných situacích, které čelí extrémním prostředím. Hliník 5083 je slitina běžně používaná v námořních částech.

série 6000

K výrobě některých nejběžnějších hliníkových slitin se používá hořčík i křemík. Kombinací těchto prvků vzniká řada 6000, která je obvykle snadno zpracovatelná a precipitační vytvrzování. Zejména 6061 je jednou z nejběžnějších hliníkových slitin a má vysokou odolnost proti korozi. Běžně se používá v konstrukčních a leteckých aplikacích.

série 7000

Tyto slitiny hliníku jsou vyrobeny ze zinku a někdy obsahují měď, chrom a hořčík. Mohou být precipitačně kalené, aby se staly nejpevnějšími ze všech hliníkových slitin. Třída 7000 se často používá v leteckých aplikacích kvůli své vysoké pevnosti. 7075 je běžná třída. Přestože je jeho odolnost proti korozi vyšší než u materiálů řady 2000, jeho odolnost proti korozi je nižší než u jiných slitin. Tato slitina se běžně používá, ale je zvláště vhodná pro letecké aplikace. Na

Tyto hliníkové slitiny jsou vyrobeny ze zinku a někdy i mědi, chrómu a hořčíku a mohou se stát nejpevnějšími ze všech hliníkových slitin precipitačním kalením. Třída 7000 se obvykle používá v leteckých aplikacích kvůli své vysoké pevnosti. 7075 je obecná třída s nižší odolností proti korozi než jiné slitiny.

série 8000

Řada 8000 je obecný termín, který se nevztahuje na žádné jiné typy hliníkových slitin. Tyto slitiny mohou obsahovat mnoho dalších prvků, včetně železa a lithia. Například hliník 8176 obsahuje hmotnostně 0,6 % železa a 0,1 % křemíku a používá se k výrobě drátů.

Úprava hliníku a povrchová úprava

Tepelné zpracování je běžný proces úpravy, což znamená, že mění materiálové vlastnosti mnoha kovů na chemické úrovni. Zejména u hliníku je potřeba zvýšit tvrdost a pevnost. Neupravený hliník je měkký kov, takže aby obstál v určitých aplikacích, musí projít určitým procesem úprav. U hliníku je proces označen písmenem názvu na konci čísla třídy.

Tepelné zpracování

Hliník řad 2xxx, 6xxx a 7xxx lze tepelně zpracovat. To pomáhá zvýšit pevnost a tvrdost kovu a je výhodné pro určité aplikace. Ostatní slitiny 3xxx, 4xxx a 5xxx lze pro zvýšení pevnosti a tvrdosti zpracovávat pouze za studena. Ke slitině lze přidat různé názvy písmen (tzv. temperované názvy), aby se určilo, jaká úprava se použije. Tato jména jsou:

F znamená, že je ve výrobním stavu nebo materiál neprošel žádnou tepelnou úpravou.

H znamená, že materiál prošel určitým druhem mechanického zpevnění bez ohledu na to, zda se provádí současně s tepelným zpracováním. Číslo za "H" označuje typ tepelného zpracování a tvrdost.

O znamená, že hliník je žíhaný, což snižuje pevnost a tvrdost. Zdá se to být zvláštní volba – kdo by chtěl měkčí materiál? Žíháním se však získá materiál, který se snáze zpracovává, případně houževnatější a tažnější, což je výhodné pro určité způsoby výroby.

T označuje, že hliník byl tepelně zpracován, a číslo za „T“ označuje podrobnosti procesu tepelného zpracování. Například Al 6061-T6 prochází rozpouštěcím tepelným zpracováním (udržovaným při 980 stupních Fahrenheita, poté zchlazeným ve vodě pro rychlé ochlazení) a následným stárnutím při 325 až 400 stupních Fahrenheita.

Povrchová úprava

Existuje mnoho povrchových úprav, které lze aplikovat na hliník, a každá povrchová úprava má vzhledové a ochranné vlastnosti vhodné pro různé aplikace. Na

Po vyleštění nemá žádný vliv na materiál. Tato povrchová úprava vyžaduje méně času a úsilí, ale obvykle nestačí na dekorativní díly a je nejvhodnější pro prototypy, které pouze testují funkci a vhodnost.

Broušení je dalším krokem od obrobeného povrchu. Věnujte větší pozornost použití ostrých nástrojů a dokončovacích průchodů, abyste dosáhli hladšího povrchu. Jedná se také o přesnější metodu zpracování, která se obvykle používá k testování dílů. Tento proces však stále zanechává strojové stopy, takže se většinou nepoužívá ve finálním produktu.

Pískování vytváří matný povrch nástřikem drobných skleněných kuliček na hliníkové díly. Tím odstraníte většinu (ale ne všechny) stopy po zpracování a získáte hladký, ale zrnitý vzhled. Ikonický vzhled a dojem některých oblíbených notebooků pochází z pískování před eloxováním.

Eloxování je běžnou metodou povrchové úpravy. Je to ochranná vrstva oxidu, která se přirozeně vytvoří na povrchu hliníku, když je vystavena vzduchu. Při ručním zpracování se hliníkové díly zavěsí na vodivou podložku, ponoří se do elektrolytického roztoku a do elektrolytického roztoku se zavede stejnosměrný proud. Když kyselina roztoku rozpustí přirozeně vytvořenou vrstvu oxidu, proud uvolní na její povrch kyslík, čímž se vytvoří nová ochranná vrstva oxidu hlinitého.

Vyrovnáním rychlosti rozpouštění a rychlosti akumulace vytváří vrstva oxidu nanopóry, což umožňuje povlaku pokračovat v růstu nad rámec toho, co je přirozeně možné. Později se z estetických důvodů někdy nanopóry naplní jinými inhibitory koroze nebo barevnými barvivy a poté se utěsní, aby se dokončil ochranný povlak.

Schopnost zpracování hliníku

1. Pokud se obrobek během zpracování přehřeje, ovlivní vysoký koeficient tepelné roztažnosti hliníku toleranci, zejména u tenkých dílů. Aby se předešlo jakémukoli negativnímu efektu, lze se koncentraci tepla vyhnout vytvořením drah nástroje, které nejsou koncentrovány v jedné oblasti příliš dlouho. Tato metoda může odvádět teplo a dráhu nástroje lze prohlížet a upravovat v softwaru CAM, který generuje program CNC obrábění.

2.2. Pokud je síla příliš velká, měkkost některých hliníkových slitin podpoří deformaci během zpracování. Proto podle doporučené rychlosti posuvu a rychlosti zpracovávat konkrétní druh hliníku, aby se během procesu vytvořila vhodná síla. Dalším základním pravidlem, jak zabránit deformaci, je udržovat tloušťku součásti větší než 0,020 palce ve všech oblastech.

3. Dalším účinkem tažnosti hliníku je to, že může tvořit kombinovanou hranu materiálu na nástroji. Tím se zakryje ostrý řezný povrch nástroje, nástroj se otupí a sníží se jeho řezná účinnost. Tato akumulační hrana může také způsobit špatnou povrchovou úpravu součásti. Abyste se vyhnuli hromadění hran, experimentujte s nástrojovými materiály; zkuste vyměnit HSS (rychlořeznou ocel) za karbidové destičky nebo naopak a upravte řeznou rychlost. Můžete také zkusit upravit množství a typ řezné kapaliny.

V následujícím videu nám dejte vědět, jak zpracovávat hliníkové díly CNC obráběním.

-------------------------------------------------- --------KONEC----------------------------------------- -----------------------------