Poleg vseh lahkih konstrukcijskih materialov, ki so v zadnjih letih obogatili trg, ostaja eden od njih priljubljena klasika: aluminij. V našem pregledu predstavljamo, zakaj je aluminij tako priljubljen material, katere so njegove pozitivne lastnosti in katere so njegove pomanjkljivosti pri strojni obdelavi, zlasti pri rezkanju.
Industrijske proizvodnje si več ne moremo zamisliti brez aluminija. Ne nazadnje tudi zaradi njegovih posebnih lastnosti:
Aluminij je neželezna kovina in kemijski element s simbolom Al. Aluminij se uporablja kot konstrukcijski material, v elektrotehniki, embalažni industriji in gradbeni industriji. Odločilno vlogo imajo predvsem njegova manjša teža v primerjavi z drugimi kovinami, visoka električna prevodnost in toplotne lastnosti.
V primerjavi z drugimi kovinami je aluminij mehak, lahek in hkrati žilav. Njegovo tališče pri 660,4 °C je precej nižje od tališča drugih kovin, njegova gostota pa je 2,70 g/cm³ – tretjina gostote jekla. Natezna trdnost aluminija se glede na čistost giblje od 45 N/mm² pri popolnoma čistem aluminiju do 90 N/mm² pri komercialno čistem aluminiju. Toplotna prevodnost je 237 W/(m-K). Ta vrednost je višja kot pri drugih navadnih kovinah in jo presegajo le srebro, baker in zlato. Zaradi visoke toplotne prevodnosti je aluminij zelo priljubljen tudi na področju elektrotehnike. Zaradi svojih fizikalnih lastnosti je aluminij dober električni prevodnik, ki se na področju energetske tehnike pri velikih prerezih vodnikov pogosto uporablja kot alternativna izbira bakrenim prevodnikom.
Aluminij na zraku zelo hitro tvori oksidno plast. Neobdelana kovina tako hitro dobi srebrno sivo, topo površino. Zaradi te približno 0,05 µm debele oksidne plasti je aluminij zelo odporen proti koroziji in hkrati zaščiten pred nadaljnjo oksidacijo.
Glede na vrsto uporabe se aluminij uporablja v čisti obliki ali kot zlitina. Talina z drugimi kovinami poudari ali zatre nekatere lastnosti lahke kovine. Takšne zlitine se proizvajajo v obliki aluminijevih livarskih ali gnetnih zlitin. Za te aluminijeve zlitine se običajno uporabljajo kovine, kot so mangan, magnezij, baker, silicij, nikelj, cink in berilij. Osnovni material je praviloma Al99,5 (EN AW-1050A).
Razlikujemo med kaljivimi in nekaljivimi zlitinami ter med gnetnimi in litimi materiali. Naravno trde aluminijeve zlitine, kot je AlMg, ter čisti in ultra čisti aluminij spadajo med gnetne materiale, prav tako pa tudi kaljive aluminijeve zlitine, kot so AlMgSi, AlCuMg ali AlCuSiMn. Te aluminijeve zlitine so še posebej primerne za proizvodnjo polizdelkov, kot so trakovi, pločevine, žice ali cevi.
Aluminijeve zlitine, kot so AlMgSi, AlSiCu, AlCuTiMg ali AlCuTi, spadajo med lite materiale.
Aluminijeve zlitine za gnetenje nastanejo, ko dodamo le majhne količine bakra, niklja, cinka, silicija, mangana in magnezija. To poveča trdoto in vzdržljivost aluminija. Vendar pa se tako zmanjša električna prevodnost. Kljub temu je material še vedno mogoče oblikovati, zato je idealen za uporabo v ladjah, letalih ali transportnih zabojnikih.
Najpomembnejša livarska zlitina aluminija je tako imenovana evtektična zlitina aluminija in silicija, ki vsebuje približno 12 odstotkov silicija. Je zelo tekoča, kar pomeni, da ohranja odlične lastnosti za litje in hkrati visoko trdnost. Zato je že dolgo preizkušeni material za ohišja menjalnikov in motorjev pri izdelavi vozil in letal.
Žal vseh skupin aluminijevih zlitin in z njimi povezanih materialov ni mogoče enako dobro strojno obdelovati: Na primer, materiali iz čistega aluminija so zelo mehki in zaradi nizke trdnosti niso dobro obdelovalni. Material ima velik vpliv na obliko ostružkov, obrabo, površino in rezalno silo. Zato se je izkazalo za koristno, aluminijeve zlitine za gnetenje razdeliti v tri razrede.
Aluminijasti materiali z nizko trdnostjo spadajo v razred 1. Mednje spadajo zlitine, ki niso kaljive, v nekaljenem ali delno kaljenem stanju, kot so skupine 1000, 5005A in 5454. V ta razred spadajo tudi kaljive zlitine, ki niso kaljene, kot so EN AW-6063, 6060 in 6082. Zaradi nizke trdnosti med strojno obdelavo pogosto prihaja do zlepljenja in razmazovanja ostružkov. Rezultat: močnejše prijemanje odrezkov na orodje. Za zmanjšanje je priporočljiva uporaba ustreznih hladilnih mazalnih sredstev.
Razred 2 so aluminijasti materiali s povečano trdnostjo. Ta razred vključuje materiale, ki niso kaljivi, v hladno preoblikovanem stanju, kot so zlitine skupine 5000. V ta razred spadajo tudi kaljivi materiali v kaljenem stanju, npr. zlitine skupin 6000 in 7000. Njihova trdnost je med 300 in 600 N/mm2 in nimajo trdih strukturnih elementov, kar pomeni, da imajo majhen učinek obrabe. Zaradi večje trdnosti je manj prijemanja odrezkov na orodje.
V razred 3 spadajo tako imenovani materiali za avtomatizirano strojno obdelavo, kot so kaljivi gnetni materiali z dodatki za lomljenje drobcev, na primer svinec ali bizmut. Sem spadajo materiali, kot so EN AW-2011, 2007 ali 6012. Zaradi dodatkov za lomljenje ostružkov materiali tega razreda tvorijo kratko lomljive ostružke in so le malo nagnjeni k prijemanju odrezkov na orodje.
Čeprav na splošno velja, da je aluminij zelo obdelovalen, ima tudi ta kovina svoje slabe plati: Pri rezkanju aluminija so strah vzbujajoči ostružki in prijemanje odrezkov na orodje. Ena od poti do uspeha je obdelava z visoko hitrostjo, vključno s pravo strategijo hladilnih mazalnih sredstev – če se uporabljajo prava orodja. Na primer, rezalne sile ustrezajo približno tretjini vrednosti za jeklo.
Pri rezkanju aluminija je zato najpomembnejše hitro odstranjevanje ostružkov iz območja vboda. Izjemno gladke in zelo spolzke površine uporabljenih rezkarjev pomagajo zelo dobro odstranjevati lepljive aluminijeve ostružke. V primerjavi z rezkarji za jeklo je za rezkarje za aluminij značilno razmeroma majhno število zob, kar prav tako izboljša transport ostružkov. Ustrezno prilagojene rešitve za prevleke omogočajo še boljše odvajanje ostružkov.
Pri rezkanju aluminija se hladilna mazalna sredstva (KSS) uporabljajo tudi za mazanje za zmanjšanje obrabe in torne toplote ter za čisto hlajenje. Pri obdelavi aluminija je še zlasti pomembno hlajenje, saj se material toplotno bolj razteza kot na primer jeklo. Pri dobrem odvajanju toplote obdelovanec ostane dimenzijsko stabilen. Kot še posebej učinkovito se je izkazalo hladilno mazanje z sistemom minimalnega mazanja (SMM) z uporabo vode in rezalnih olj.
Za hlajenje pri procesih rezkanja aluminija je priporočljiva tudi uporaba etanola: zelo učinkovito hladi ostružke aluminija, zaradi hladilnega mazalnega sredstva brez olja pa preprečuje tudi zlepljenje. Tako je ostružke mogoče tudi lažje odpihniti, jih zbirati ter jih kot čisti material ponovno vrniti v cikel materialov.
Če hladilna mazalna sredstva niso zaželena ali so celo prepovedana, je prevleka DLC (diamantni ogljik) odlična alternativa: ta visoko zmogljiva prevleka omogoča celo suho obdelavo, tako da tudi ta poteka gladko. To podpirajo lastnosti aluminija, saj ta procesno toploto odvaja lažje kot na primer jeklo.
Preprosta formula za uspešno rezkanje aluminija je: večja kot je rezalna hitrost, bolj gladka je površina aluminija. Vendar pa se hkrati poveča tudi obraba rezkarja. S posebnimi rezkarji HSC, ki se uporabljajo za HSC-rezkanje (High Speed Cutting), pa je mogoče doseči bistveno večje število vrtljajev, kot z običajnimi rezkarji.
Najlažje je rezkati trde aluminijeve zlitine. Vendar so rezalne hitrosti med 100 in 500 m/min – odvisno od premera rezil in posledičnega podajanja. Če se na primer uporablja premer rezil 2–4 mm, je treba uporabiti hitrost podajanja 0,02–0,03. Če je premer rezil od 5 do 8 mm, se podajanje poveča na 0,05, pri premeru rezil od 9 do 12 mm pa na 0,10. Trdi aluminij se obdeluje pri rezalnih hitrostih od 100 do 200 m/min z enako hitrostjo podajanja kot mehki aluminij.
Hitri pregled pomembnih parametrov pri rezkanju aluminija:
Glede na širok spekter uporabe neželeznih kovin na splošno ter aluminija in aluminijevih zlitin še posebej smo razširili svojo ponudbo rezkarjev na približno 2500 artiklov izključno za take namene. To temelji na posebnih substratih v kombinaciji s prilagojeno geometrijo in trdnimi prevlekami.
→ Odkrijte našo široko ponudbo orodij za rezkanje v naši spletni trgovini
📞 +386 3 8888 300
📧 info.slovenija@ceratizit.com