Az elmúlt években számos könnyű szerkezetű anyag gazdagította a piacot, de megmaradt közöttük a népszerű klasszikus: az alumínium. Áttekintésünkben bemutatjuk, hogy miért ilyen népszerű az alumínium, milyen pozitív tulajdonságai vannak, és milyen buktatói vannak a forgácsolásban – különösen a marásban.
Az alumínium nélkülözhetetlenné vált az ipari termelésben, nem utolsósorban különleges tulajdonságai miatt:
Az alumínium egy nemvasfém kémiai elem, a jele Al. Az alumíniumot szerkezeti anyagként használják az elektrotechnikában, a csomagolóiparban és az építőiparban. Főként a más fémekhez viszonyított kisebb súlya, nagyfokú elektromos vezetőképessége és hőhatás alatti viselkedése játszik döntő szerepet ebben.
Más fémekkel összehasonlítva az alumínium lágy, könnyű, mégis szívós. 660,4 °C-os olvadáspontja lényegesen alacsonyabb, mint más fémeké. 2,7 g/cm³-es sűrűsége egyharmada az acél sűrűségének. Az alumínium szakítószilárdsága a tisztaságtól függ. Az abszolút tiszta alumínium szilárdsága 45 N/mm². A kereskedelmi forgalomban kapható „tiszta” alumíniumé akár 90 N/mm² is lehet. Hővezető képessége 237 W/(m·K). Ez az érték magasabb, mint más nem nemesfémeké. Csak az arany, az ezüst, és a vörösréz hővezető képessége haladja meg. Jó hővezető képessége miatt az alumínium az elektrotechnikában is népszerű anyag. Fizikai tulajdonságai miatt az alumínium jó elektromos vezető, ezért gyakran használják az energetikában nagy keresztmetszetű vezetőkhöz, a rézvezetők alternatívájaként.
Levegővel érintkezve az alumínium nagyon gyorsan oxidréteget képez. Ez adja a megmunkálatlan fém ezüstszürke, tompa fényű felületét. Ennek a kb. 0,05 µm vastagságú oxidrétegnek köszönhetően az alumínium rendkívül ellenálló a korrózióval szemben és védett a további oxidációval szemben.
Az alumíniumot az alkalmazástól függően tiszta formában vagy ötvözetként használják. Más fémekkel történő összeolvasztása erősíti vagy gyengíti az alumínium bizonyos tulajdonságait. Ezeket az ötvözeteket ötvözött alumíniumöntvényként vagy alakítható alumíniumötvözetként állítják elő. Az alumíniumhoz használt fő ötvözőanyagok a mangán, a magnézium, a vörösréz, a szilícium, a nikkel, a cink és a berillium. Az ötvözet alapanyaga általában Al99,5 (EN AW-1050A).
Különbséget lehet tenni az edzhető és a nem edzhető ötvözetek, illetve az alakítható anyagok és az öntvényanyagok között. Az alakítható anyagok közé tartoznak a természetes keménységű alumíniumötvözetek, mint például az AlMg, a tiszta és különösen tiszta alumínium, illetve az edzhető alumíniumötvözetek, mint például az AlMgSi, AlCuMg vagy AlCuSiMn. Ezek az alumíniumötvözetek különösen alkalmasak félkész termékek, például szalagok, lemezek, huzalok és csövek gyártására.
Az öntvényanyagok közé tartoznak az olyan alumíniumötvözetek, mint az AlMgSi, AlSiCu, AlCuTiMg és AlCuTi.
Kis mennyiségű vörösréz, nikkel, cink, szilícium, mangán és/vagy magnézium hozzáadásával is alakítható ötvözeteket lehet létrehozni. Ez az ötvözés növeli az alumínium keménységét és szilárdságát. Csökken azonban az elektromos vezetőképessége. Az anyag jól alakítható marad, így ideális hajók, repülőgépek és szállítótartályok gyártásához.
A legfontosabb ötvözött alumíniumöntvény az alumínium és a szilícium úgynevezett eutektikus ötvözete, amely körülbelül 12 százalék szilíciumot tartalmaz. Ez nagyon hígan folyó anyag, ami azt jelenti, hogy kiváló öntési tulajdonságokkal rendelkezik, nagy szilárdság megtartásával. Emiatt régóta használják az autó- és repülőgépgyártásban, sebességváltóházak és motorházak alapanyagaként.
Sajnos az alumíniumötvözetek és a kapcsolódó anyagok nem minden csoportja egyformán megmunkálható. A tiszta alumíniumok például nagyon lágyak és kis szilárdságuk miatt meglehetősen rosszuk megmunkálhatóak. Az anyag nagyban befolyásolja a forgács alakját, a kopást, a felületet és a forgácsolóerőt. Emiatt célszerűnek bizonyult három különböző osztályba besorolni az alakítható alumíniumötvözeteket.
Az 1. osztályba tartoznak a kis szilárdságú alumíniumanyagok. Ide soroljuk a keményítetlen vagy részben keményített állapotú, nem edzhető ötvözeteket, például az 1000-es anyagcsoportot, illetve az 5005A és 5454 jelű ötvözeteket. Ebbe az osztályba tartoznak az edzetlen állapotú edzhető ötvözetek is, például az EN AW-6063, 6060 és 6082. A csekély szilárdság miatt gyakran összetapadnak és „kenődnek” a forgácsok a megmunkálás során. Az eredmény: fokozott élrátét-képződés. Megfelelő hűtő-kenőanyag használata javasolt ennek minimalizálásához.
A 2. osztályba tartoznak a fokozott szilárdságú alumíniumanyagok. Ebbe az osztályba soroljuk a hidegen keményedett állapotú nem edzhető anyagokat, például az 5000-es csoport ötvözeteit. Szintén ebbe az osztályba tartoznak az edzett állapotú edzhető ötvözetek, pl. a 6000-es és 7000-es csoport anyagai. Ezek szilárdsága 300 és 600 N/mm2 között van, és nincsenek kemény szerkezeti összetevőik, így csekély a koptatóhatásuk. Nagyobb szilárdságuknak köszönhetően kevesebb az élrátét-képződés.
A 3. osztályba tartoznak az úgynevezett automataanyagok, például a forgácstörő adalékokkal (pl. ólommal vagy bizmuttal) ötvözött edzhető és alakítható anyagok. Ilyen például az EN AW-2011, 2007 és 6012. A forgácstörő adalékok miatt az ebbe az osztályba tartozó anyagok rövidre tört forgácsokat képeznek, és kevéssé hajlamosak élrátét-képződésre.
Az alumínium általánosságban könnyen forgácsolható, de ennek a fémnek is megvannak a nehézségei. Az alumíniummarás fő problémája a forgácsok feltapadása és az élrátét-képződés. A sikerhez vezető egyik lehetséges út a nagy sebességű megmunkálás, megfelelő hűtő-kenőanyag alkalmazásával – és persze megfelelő szerszámok használatával. A forgácsolóerők például körülbelül egyharmadát teszik ki az acél megmunkálására jellemző értékeknek.
Alumínium marásakor ezért a legfontosabb feladat a forgácsok gyors eltávolítása a forgácsolási zónából. Az alkalmazott marók rendkívül sima, kis súrlódású felülete segít a feltapadásra hajlamos alumíniumforgácsok hatékony eltávolításában. Az acélmarókhoz viszonyítva az alumíniummarókra viszonylag alacsony fogszám jellemző, ami ugyancsak javítja a forgácsok eltávolítását. A feladathoz igazított egyedi bevonatokkal még jobb forgácselvezetés érhető el.
Alumíniummarásnál a hűtő-kenőanyagokat a kopást és a súrlódási hőt minimalizáló kenésre, illetve tisztán hűtésre is használják. A hűtés különösen fontos alumínium megmunkálásakor, mivel nagyobb az anyag hőtágulása, mint például az acélé. Jó hőelvezetés esetén mérettartó marad a munkadarab. Különösen hatékonynak bizonyult a hűtésben és kenésben a vízből és forgácsolóolajból álló emulzióval történő minimálkenés.
Az etanol is javasolható az alumíniummarás folyamatának hűtésére. Nagyon hatékonyan lehűti az alumíniumforgácsokat, és olajmentességének köszönhetően megakadályozza a forgácsok összetapadását. Ez megkönnyíti a forgácsok kifúvását, összegyűjtését és tiszta, újrahasznosítható anyagként történő visszajuttatását az anyagkörforgásba.
Ha nem kívánatos vagy nem megengedett hűtő-kenőanyag használata, akkor kiváló alternatívát kínál a DLC (gyémántszerű szén) bevonat. Ez a nagy teljesítményű bevonat száraz megmunkálást is lehetővé tesz, a kenéssel végzett munkához hasonlóan. Ebben az alumínium tulajdonságai is közrejátszanak, mivel az anyag könnyebben elvezeti a folyamat során keletkező hőt, mint például az acél.
A sikeres alumíniummarás ökölszabálya: minél nagyobb a forgácsolási sebesség sebesség, annál simább lesz az alumínium felülete. Ezzel egyidejűleg azonban a maró kopása is nő. A nagy sebességű forgácsoláshoz használt speciális HSC marókkal lényegesen nagyobb fordulatszámokat lehet elérni, mint a hagyományos marókkal
A kemény alumíniumötvözeteket lehet a legkönnyebben marni. Lágy alumíniumoknál a forgácsolási sebesség 100 és 500 m/min között lehet – a forgácsolási átmérőtől és az ebből eredő előtolástól függően. 2-4 mm forgácsolási átmérő esetén például 0,02-0,03 mm fogankénti előtolást kell alkalmazni. 5-8 mm forgácsolási átmérő esetén 0,05 mm-re, 9-12 mm forgácsolási átmérő esetén pedig 0,10 mm-re nő a fogankénti előtolás. Kemény alumíniumot 100-200 m/min forgácsolási sebességgel lehet megmunkálni, a lágy alumíniumnál alkalmazottal azonos előtolással.
Az alumíniummarás fő paramétereinek gyors áttekintése:
Mintegy 2500 termékre bővítettük a kizárólag nemvasfémek – különösen alumínium és alumíniumötvözetek – megmunkálásához kínált, széles körűen alkalmazható maróprogramunkat. Ezek a szerszámok egyedi alapanyagokból készülnek, a felhasználáshoz igazított geometriával és tartós bevonatokkal.
→ Fedezze fel most marószerszámaink széles választékát online áruházunkban
📞 +36 80 555 556
📧 info-hu@ceratizit.com