Введение в обработку алюминия с ЧПУ
Очень немногие вещества могут сравниться с невероятной универсальностью алюминия.Алюминий легко обрабатываемый и относительно недорогой, что делает его идеальным для обработки на станках с ЧПУ.Производители могут обрабатывать его в три или даже четыре раза быстрее, чем другие распространенные материалы, такие как сталь и титан.
Его гибкость и впечатляющее соотношение прочности и веса делают его идеальным для использования в качестве панелей внешней обшивки всех видов транспорта, от автомобилей и поездов до самолетов и лодок.
Повышенное внимание к топливной эффективности и «облегчению» привело к тому, что алюминий заменил более тяжелые металлы, традиционно используемые для изготовления компонентов и внутренних конструкций.Его высокая коррозионная стойкость также позволяет избежать необходимости в тяжелых и дорогих антикоррозионных покрытиях, которые часто требуются для других материалов.
Кроме того, алюминий нетоксичный, податливый и 100% перерабатываемый.Вот почему металл так широко используется для изготовления контейнеров для пищевых продуктов и напитков, подносов, крышек, пакетиков, пакетов и оберток.
Благодаря своему гладкая серебристая поверхность, он также хорошо подходит для электронных устройств, таких как смартфоны, ноутбуки, планшеты и телевизоры с плоским экраном.Его даже можно встретить в строительных проектах как в качестве конструктивной особенности, так и в качестве структурной поддержки.
Сложите все эти характеристики вместе, и вы получите материал, который легче стали, прочнее и надежнее пластика. недорогой, легкодоступный и бесконечно адаптируемый.
Это руководство поможет вам понять:
• Откуда берется алюминий?
• Что такое обработка с ЧПУ?
• Какие типы алюминия используются при обработке на станках с ЧПУ?
• Обработка стали или алюминия на станках с ЧПУ?
• Каковы наиболее распространенные процессы обработки алюминия на станках с ЧПУ?
Откуда алюминий?
Алюминий Самый распространенный металлический элемент в земной коре.Металлургическая промышленность ежегодно выплавляет более 40 миллионов тонн металла, и производители используют его во многих сферах.
Как и большинство металлов, алюминий присутствует в горных породах земной коры в виде руды.Горнодобывающие компании извлекают почти весь металлический алюминий из бокситовой руды, которая обычно содержит от 30% до 60% оксида алюминия (или глинозема).Остальное — смесь кремнезема, различных оксидов железа и диоксида титана.
Двухэтапный процесс превращает глинозем в металлический алюминий:
1. Извлечение глинозема из боксита.
Почти все мировые поставки глинозема производится с использованием процесса Байера.Австрийский химик Карл Йозеф Байер разработал этот метод в конце 19 века.
Он включает измельчение боксита в мелкий порошок, смешивание его с водой и нагревание смеси с каустической содой.Каустическая сода растворяет оксид алюминия, позволяя ему проходить через фильтры.
Производители добавляют кристаллы гидроксида алюминия в раствор оксида алюминия, а затем нагревают и сушат смесь для получения алюминия.
2. Плавка глинозема для производства металлического алюминия.
Чувствовать запах алюминийНа нефтеперерабатывающих заводах глинозем растворяют во фторированной ванне и используют электрический ток для его расщепления на металлический алюминий и кислород посредством процесса, называемого электролизом.Затем они собирают алюминий и отправляют его в печь, где соединяют его с переработанным алюминиевым материалом и нагревают до расплавления.
Затем его разливают в формы или механически экструдируют в различных формах.Наиболее распространенными являются листы, заготовки, прутки, трубы, пластины, прутки и проволока.Затем их разрезают на различные формы и размеры и отправляют другой компании или производителю, который будет перерабатывать их в бесчисленное количество продуктов.
Что такое обработка с ЧПУ?
A станок с ЧПУ сочетает в себе традиционные методы производства с системой числового программного управления (ЧПУ).Это позволяет ему резать и формовать из исходного материала объекты, которые невозможно или слишком трудоемко и дорого сделать вручную.
Компьютерное управление обеспечивает чрезвычайно высокий уровень точности.Это приводит к большей точности, последовательности, производительности, контролю и свободе проектирования с меньшими потерями.
Первые машины с числовым программным управлением были разработаны в конце 1940-х годов путем добавления двигателей к уже используемому оборудованию.Появление компьютеров в 1960-х годах привело к разработке современных станков с ЧПУ.
Наиболее часто используемый станки с ЧПУ Это фрезерные и сверлильные станки, токарные станки, а также плазменные, лазерные и водяные резаки.
Все эти машины используют так называемые «субтрактивные» методы производства.Это означает, что материал удаляется (вычитается) из заготовки во время процесса.
Какие типы алюминия используются при обработке на станках с ЧПУ?
В чистом виде алюминий податлив, устойчив к большинству форм коррозии, немагнитен и является отличным проводником тепла и электричества.Однако он слишком слаб для большинства коммерческих приложений.
Большая прочность достигается за счет объединения расплавленного алюминия с другими элементами, такими как медь, литий, магний, марганец, кремний и цинк, с образованием сплава.Эти сплавы также улучшают другие природные свойства алюминия.
Наиболее распространенные сплавы, используемые в обработка алюминия на станке с ЧПУ разделить на три группы:
Литые алюминиевые сплавы— Литой означает форму, полученную в расплавленном или жидком состоянии.Производители формируют этот тип сплава, заливая расплавленный алюминий в форму и охлаждая.Литые алюминиевые сплавы доступны по цене, универсальны, легки, долговечны и хорошо работают при высоких температурах.
Автомобильная промышленность является крупнейшим потребителем литейных сплавов: на ее долю приходится около двух третей алюминия, используемого в автомобилях.К деталям, изготовленным из литых сплавов, относятся детали двигателей, корпуса, рулевые колонки и, все чаще, опоры конструкций.Другие распространенные области применения включают кухонную посуду, компоненты машин и ручные инструменты.
Литые сплавы дешевле производить из-за их низкой температуры плавления, а благодаря гибкости форм можно производить более широкий диапазон форм.Но они, как правило, имеют меньшую прочность на разрыв, чем деформируемые сплавы, их не так легко обрабатывать, и они более устойчивы к режущим инструментам.
Алюминиевые литиевые (Al-Li) сплавы— Литий — наименее плотный элементный металл, поэтому этот тип сплава значительно легче, чем чистый алюминий или другие материалы.Из-за этой характеристики в аэрокосмической промышленности в основном используются сплавы Al-Li для нижней обшивки крыла, внутренних конструкций крыла, фюзеляжей и лопастей вентилятора.Вы также можете найти их в гоночных автомобилях и космических ракетах.
Весовые преимущества, предлагаемые сплавами Al-Li, компенсируются их более низкой обрабатываемостью и пониженной вязкостью разрушения (способностью материала, содержащего трещину, противостоять дальнейшему растрескиванию).Они производятся в относительно небольших объемах, что также означает, что они более дорогие.
Деформируемые алюминиевые сплавы— Кованый означает сформированный в твердом состоянии.Этот тип сплава производится путем формования расплавленного алюминия в виде заготовок или больших слябов, а затем с помощью инструментов для прокатки, ковки, штамповки или экструдирования этих блоков для придания им формы.
Деформируемые сплавы являются наиболее широко используемым материалом в обработка алюминия на станке с ЧПУ.Это связано с их превосходными механическими свойствами и структурной целостностью по сравнению с литыми сплавами.Их легче обрабатывать, они имеют более качественную поверхность и менее изнашиваются кромки режущих инструментов.
Обработка стали и алюминия с ЧПУ
Алюминий и сталь являются наиболее широко используемыми металлами при обработке на станках с ЧПУ.Выбор того, который подходит для конкретного применения, сводится к пяти факторам:
1. РАСХОДЫ — Мягкие и углеродистые стали обычно дешевле аналогов из алюминиевых сплавов.В то время как нержавеющая сталь имеет тенденцию быть более дорогой.Однако цена на металл варьируется в зависимости от мирового спроса и стоимости сырья, энергии и доставки.
При выборе стоимости также важно учитывать долговечность материала.Решение, которое может сэкономить деньги в краткосрочной перспективе, может стоить дороже в долгосрочной перспективе.
2. УСТОЙЧИВОСТЬ К КОРРОЗИИ — Алюминий и нержавеющая сталь обладают высокой устойчивостью к ржавчине и коррозии.Однако нержавеющая сталь является более дорогим вариантом.Производителям или конечным пользователям придется красить, обрабатывать или покрывать любой другой тип стали, чтобы защитить ее, особенно если они намереваются подвергнуть готовую деталь воздействию непогоды.Эти покрытия влекут за собой дополнительный вес и стоимость, а также их необходимо регулярно наносить заново, что потребует дополнительных затрат.
3. МАССА — Алюминий в два-три раза легче стали.Почти каждая компания стремится достичь таких же или более высоких характеристик продукции при использовании более легких материалов.Эта тенденция «облегчения» привела к тому, что производители заменили многие детали, ранее изготовленные из стали, алюминием.
4. СИЛА — Сталь может быть тяжелее алюминия, но это делает ее гораздо более прочным материалом.Сталь невероятно прочна и вряд ли деформируется, сгибается или иным образом деформируется под действием силы, тепла или веса.Кроме того, поверхность алюминия более склонна к царапинам и вмятинам по сравнению со сталью.
5. ОБРАБАТЫВАЕМОСТЬ — Менее плотная, чем сталь, означает, что алюминий можно обрабатывать в три или даже в четыре раза быстрее.Алюминий также остывает быстрее, чем сталь;это сокращает время обработки детали (время цикла) и количество необходимой СОЖ.
По сравнению со сталью, алюминий требует гораздо меньшего усилия резания.Это снижает износ режущих инструментов, помогая дольше сохранять их остроту.Также возможно обрабатывать алюминий с ЧПУ на небольших и, следовательно, потенциально менее дорогих станках.
Каковы наиболее распространенные процессы обработки алюминия с ЧПУ?
Фрезерные станки с ЧПУ являются наиболее распространенным и универсальным способом обработка алюминиевых деталей.Станок использует вращающиеся режущие инструменты для эффективного и точного вырезания материала из неподвижного блока материала.
Традиционные фрезерные станки превратились в «обрабатывающие центры» в 1960-х годах благодаря появлению систем числового программного управления (ЧПУ), автоматических устройств смены инструмента и каруселей для инструментов.Эти станки доступны в конфигурациях от 2 до 12 осей, хотя наиболее широко используются конфигурации от 3 до 5 осей.
токарные станки по металлу с ЧПУ, или Токарные центры по металлу с ЧПУ, крепко удерживайте и вращайте заготовку, прижимая к ней режущий инструмент или сверло головкой инструмента.Эти машины позволяют очень точно удалять материал, и производители используют их в самых разных отраслях промышленности.
Типичные операции на токарных станках включают сверление, формование, изготовление пазов, нарезание резьбы и конусность.Токарные станки с ЧПУ по металлу быстро заменяют старые модели с ручным производством благодаря простоте настройки, эксплуатации, повторяемости и точности.
Плазменные резаки с ЧПУ нагрейте сжатый воздух до очень высокой температуры, чтобы создать «плазменную дугу», способную плавить металл толщиной до шести дюймов.Листовой материал прижимается к столу для резки, а компьютер контролирует путь головки резака.Сжатый воздух выдувает горячий расплавленный металл, тем самым разрезая материал.Плазменные резаки быстры, точны, относительно просты в использовании и доступны по цене. производители используют их, яво многих отраслях.
Лазерные станки с ЧПУ либо расплавьте, сожгите или испарите материал, чтобы создать обрезанный край.Подобно плазменной резке, листовой материал прижимается к столу для резки, а компьютер контролирует путь мощного лазерного луча.
Лазерные резаки потребляют меньше энергии, чем плазменные, и более точны, особенно при резке тонких листов.Однако только самые мощные и дорогие лазерные резаки способны прорезать толстые и плотные материалы.
Водяные резаки с ЧПУ используйте струи воды под очень высоким давлением, проходящие через узкое сопло, чтобы прорезать материал.Воды самой по себе достаточно, чтобы разрезать мягкие материалы, такие как дерево или резина.Чтобы прорезать твердые материалы, такие как металл или камень, операторы обычно смешивают абразивное вещество. остроумиеч вода.
Водяные резаки не нагревают материал, как плазменные и лазерные резаки.Это означает, что присутствие высоких температур не сожжет, не деформирует и не изменит его. состав.Это также помогает сократить количество отходов и позволяет размещать (или вкладывать) фигуры, вырезанные из листа, ближе друг к другу.
