В допълнение към всички леки материали, които обогатиха пазара през последните години, един от тях си остава популярният класически материал: алуминий. Защо алуминият е толкова популярен, какви положителни свойства и какви недостатъци носи със себе си при обработката, и особено при фрезоването, ще Ви покажем в нашата статия.
Алуминият се е превърнал в неразделна част от индустриалното производство. Не на последно място заради специалните му свойства:
Алуминият е цветен метал и химичен елемент с обозначение Al. Алуминият се използва като строителен материал, в електротехниката, в опаковъчната промишленост и в строителството. Тук решаваща роля играят най-вече по-ниското му тегло в сравнение с други метали, високата му електропроводимост и реакцията му на топлина.
В сравнение с други метали алуминият е мек, лек и същевременно жилав. Със своята температура на топене от 660,4°C той се намира доста под тази на другите метали, а плътността му е 2,70 g/cm³ – една трета от плътността на стоманата. В зависимост от чистотата, якостта на опън на алуминия варира от 45 N/mm² за абсолютно чист алуминий до 90 N/mm² за търговски чист алуминий. Топлопроводността е 237 W/(m-K). Този показател е по-висок от този на другите цветни метали и се превишава единствено от среброто, медта и златото. Благодарение на високата си топлопроводимост алуминият се използва много и в електротехниката. Физическите свойства на алуминия го правят добър електрически проводник, който често се използва в енергийните технологии като алтернатива на медните проводници при големи сечения на проводниците.
Алуминият образува оксиден слой много бързо, когато е изложен на въздух. Това придава на необработения метал сребристосива, доста матова повърхност. Благодарение на този оксиден слой с дебелина около 0,05 µm алуминият е изключително устойчив на корозия и същевременно е защитен от по-нататъшно окисляване.
В зависимост от приложението алуминият се използва в чист вид или като сплав. Топенето с други метали подчертава или потиска определени характеристики на лекия метал. Такива сплави се произвеждат под формата на отлята алуминиева сплав или обработена алуминиева сплав. За тези алуминиеви сплави обикновено се използват метали като манган, магнезий, мед, силиций, никел, цинк и берилий. По правило основният материал е Al99,5 (EN AW-1050A).
Прави се разлика между отгряти и неотгряти сплави както между легирани материали или чугун. Естествено твърдите алуминиеви сплави като AlMg, както и чистият и свръхчистият алуминий са сред легираните материали, както и отгрятите алуминиевите сплави, като AlMgSi, AlCuMg или AlCuSiMn. Тези алуминиеви сплави са особено подходящи за производството на полуготови продукти, като ленти, листове, проводници или тръби.
Към чугуна се принадлежат алуминиеви сплави като AlMgSi, AlSiCu, AlCuTiMg или AlCuTi.
При добавянето на малки количества от елементите мед, никел, цинк, силиций, манган и магнезий се създават ковани сплави. Това увеличава твърдостта и устойчивостта на алуминия. В замяна на това се намалява електропроводимостта. Въпреки това материалът може да се формова, което го прави идеален за използване в кораби, самолети или транспортни контейнери.
Най-важната алуминиева сплав за леене е така наречената евтектична сплав от алуминий и силиций, която съдържа около 12% силиций. Тя е с много нисък вискозитет, което означава, че запазва отлични свойства при леене, като същевременно поддържа висока якост. Поради това те отдавна са изпитани като материали за корпуси на скоростни кутии и двигатели в автомобилостроенето и самолетостроенето.
За съжаление не всички групи алуминиеви сплави и свързаните с тях материали могат да се обработват еднакво добре: Материалите от чист алуминий например са много меки и доста трудни за обработка поради лошата си устойчивост. Материалът оказва голямо влияние върху формата на стружките, износването, повърхнината и силата на рязане. Ето защо той е доказал своята стойност, алуминиевите легирани сплави се разделят на три сорта.
Алуминиевите материали с ниска устойчивост принадлежат към сорт 1. Сред тях попадат неотгрятите сплави, в незакалено или частично закалено състояние, като например групата 1000, 5005A и 5454. В този сорт се включват и отгрятите сплави в незакалено състояние като например EN AW-6063, 6060 и 6082. Поради ниската устойчивост при обработката стружките често се слепват и размазват. Резултатът: образуване на по-силен наклеп За да се минимизира това се препоръчват подходящи смазочни материали за охлаждане.
Сорт 2 са алуминиеви материали с повишена устойчивост. Този сорт включва отгрятите материали в студено закалено състояние, като например сплави от група 5000. Към този сорт спадат и отгрятите материали, например сплавите от групи 6000 и 7000. Тяхната устойчивост е между 300 и 600 N/mm2 и нямат твърди структурни компоненти, което означава, че са с нисък ефект на износване. Благодарение на по-високата устойчивост се образуват по-малко наклеп върху ръба.
Сорт 3 включва т.нар. материали за свободно рязане, като отгряти легирани материали с добавки за чупене на стружки, например олово или бисмут. Включват се материали като EN AW-2011, 2007 или 6012. Благодарение на добавките за чупене на стружки материалите от този сорт образуват къси стружки и имат слаба склонност към образуване на наклеп.
Въпреки че алуминият обикновено се смята за лесен за обработка, този метал също има своите подводни камъни: Залепването на стружките и наклепът са най-голямото предизвикателство при фрезоването на алуминий. Един от начините за постигане на успех е високоскоростната обработка, включително правилната стратегия за охлаждащ смазочен материал – при условие че се използват правилните инструменти. Силите на рязане, например, отговарят на около една трета от стойността на стоманата.
Затова при фрезоване на алуминий основният приоритет е бързото отстраняване на стружките от зоната на рязане. Изключително гладките и много хлъзгави повърхнини на използваните фрези спомагат за много доброто извеждане на лепкавите алуминиеви стружки. В сравнение с фрезите за стомана, фрезите за алуминий се характеризират със сравнително малък брой зъби, което също подобрява извеждането на стружките. Стружката се извежда още по-добре с подходящо адаптирани решения за покритие.
При фрезоването на алуминий смазочно-охлаждащи течности също се използват за смазване, за да се минимизира износването и топлината от триене, както и за чисто охлаждане. Охлаждането е особено важно при обработката на алуминий, тъй като материалът се разширява термично повече от стоманата. Ако топлината се отвежда добре, детайлът остава стабилен по отношение на размерите. Особено ефективно се оказа охлаждащата смазка с емулсивно минимално количество смазка, използващо вода и режещи масла.
Етанолът също така се препоръчва за охлаждане в процеса на фрезоване на алуминий: Той охлажда алуминиевите стружки много ефективно и предотвратява образуването на натрупвания благодарение на компонентите на охлаждащата течност, които не съдържат масло. Това също така улеснява издухването на стружките, събирането им и връщането им в цикъла на материалите като чист рециклируем материал.
Ако използването на охлаждащи смазочни материали е нежелателно или дори забранено, DLC (Diamond-like-Carbon) е отлична алтернатива.: Това високоефективно покритие позволява дори суха обработка, така че всичко да работи гладко. Това се потвърждава от свойствата на алуминия, тъй като той разсейва топлината от процеса по-лесно, отколкото например стоманата.
Простата формула за успешно фрезоване на алуминий е следната: колкото по-висока е скоростта на рязане, толкова по-гладка става повърхнината на алуминия. В същото време обаче се увеличава и износването на фрезата. Благодарение на специалните HSC фрези, които се използват за високоскоростно рязане (HSC), обаче са възможни значително по-високи скорости в сравнение с конвенционалните фрези.
Твърдите алуминиеви сплави се фрезоват най-добре. Скоростите на рязане обаче са между 100 и 500 м/мин – в зависимост от диаметъра на рязане и получената скорост на подаване. Ако например се използва диаметър на рязане 2-4 мм, трябва да се използва скорост на подаване 0,02 - 0,03. Ако диаметърът на рязане е от 5 до 8 мм, скоростта на подаване се увеличава до 0,05, а при диаметър на рязане от 9 до 12 мм – до 0,10. Твърдият алуминий се обработва със скорости на рязане от 100 до 200 м/мин при същата скорост на подаване като мекия алуминий.
Важни параметри за фрезоване на алуминий при бърза проверка:
Като се има предвид широката гама от приложения за цветни метали като цяло и за алуминий и алуминиеви сплави в частност, ние разширихме нашата гама от фрези до около 2 500 артикула, предназначени изключително за такива приложения. Основата за това са специални субстрати, съчетани с персонализирани геометрии и устойчиви покрития.
→ Открийте нашата широка гама от инструменти за фрезоване в нашия онлайн магазин сега
📞 + 359 66 812 207
📧 sales.bulgaria@ceratizit.com