Son yıllarda pazarda yaygınlaşan tüm hafif yapı malzemelerinin yanında, bunlardan biri popüler bir klasik olmaya devam etmektedir: Alüminyum. Malzeme olarak alüminyumu bu kadar popüler yapan nedir, talaşlı işlemede ve özellikle frezelemede ne gibi olumlu özellikler ve tuzakları beraberinde getirmektedir. Bütün bunları, genel bakışımızda bulabilirsiniz.
Alüminyum sınaî üretimin ayrılmaz bir parçası haline gelmiştir. En azından kendine has özellikleri nedeniyle:
Alüminyum demir dışı bir metal olup, Al sembolüne sahip kimyasal bir elementtir. Alüminyum, elektrik mühendisliği ve ambalaj sektörünün yanı sıra inşaat sektöründe de yapı malzemesi olarak kullanılmaktadır. Burada her şeyden önce diğer metallere göre daha düşük ağırlığı, yüksek elektrik iletkenliği ve termal davranışı belirleyici bir rol oynamaktadır.
Diğer metallerle karşılaştırıldığında alüminyum hem yumuşak, hem hafif hem de toktur. 660,4°C olan erime noktası diğer metallerin çok altındadır ve yoğunluğu 2,70 g/cm³'tür – çeliğin yoğunluğunun üçte biri. Saflığa bağlı olarak alüminyumun çekme mukavemeti, tamamen saf alüminyum için 45 N/mm²'den ticarî olarak saf alüminyum için 90 N/mm²'ye kadar değişir. Isı iletkenliği 237 W/(m·K)'dir. Isı iletkenliği soy olmayan metallerden daha yüksektir, sadece gümüş, bakır ve altının ısı iletkenliğinin altında kalır. Alüminyum, yüksek ısı iletkenliği nedeniyle elektrik mühendisliğinde de oldukça popülerdir. Fiziksel özellikleri alüminyumu iyi bir elektrik iletkeni haline getirir ve bu da enerji teknolojisinde bakır iletkenlere alternatif olarak büyük iletken kesitleri için sıklıkla kullanılır.
Alüminyum havaya maruz kaldığında çok hızlı bir şekilde oksit tabakası oluşturur. Bu, işlenmemiş metale gümüş grisi, oldukça donuk bir yüzey verir. Yaklaşık 0,05 µm kalınlığındaki bu oksit tabakası sayesinde alüminyum korozyona karşı oldukça dirençlidir ve aynı zamanda daha fazla oksidasyona karşı da korunur.
Uygulamaya bağlı olarak alüminyum saf halde veya alaşım halinde kullanılır. Başka metallerle oluşturulan eriyikler, hafif metalin belirli özelliklerini vurgular veya bastırır. Bu tür alaşımlar, dökme alüminyum alaşımları veya dövme alüminyum alaşımları şeklinde üretilir. Bu alüminyum alaşımları için genellikle manganez, magnezyum, bakır, silisyum, nikel, çinko ve berilyum gibi metaller kullanılır. Kural olarak temel malzeme Al99,5’tir (EN AW-1050A).
Sertleştirilebilir ve sertleştirilemez alaşımların yanı sıra dövme veya döküm malzemeleri arasında da bir ayrım yapılır. AlMg gibi doğal olarak sert alüminyum alaşımları ve saf ve ultra saf alüminyumun yanı sıra AlMgSi, AlCuMg veya AlCuSiMn gibi sertleştirilebilir alüminyum alaşımları da dövme malzemeler arasındadır. Bu alüminyum alaşımları özellikle şeritler, levhalar, teller veya borular gibi yarı mamullerin üretimi için uygundur.
Dökme malzemeler AlMgSi, AlSiCu, AlCuTiMg veya AlCuTi gibi alüminyum alaşımlarını içerir.
Sadece küçük miktarlarda bakır, nikel, çinko, silisyum, manganez ve magnezyum elementleri eklendiğinde dövme alaşımlar oluşturulur. Bu, alüminyumun sertliğini ve çekme mukavemetini arttırır. Buna karşılık elektrik iletkenliği azalır. Ancak malzeme yine de şekillendirilebilir ve bu da onu gemilerin, uçakların veya nakliye konteynerlerinin bir parçası olarak ideal kılar.
En önemli alüminyum döküm alaşımı, yaklaşık yüzde 12 oranında silisyum içeren, alüminyum ve silisyumdan oluşan ötektik alaşımdır. Çok akışkandır, bu da yüksek çekme mukavemetinin yanı sıra mükemmel döküm özelliklerini de koruduğu anlamına gelir. Bu nedenle motorlu taşıt ve uçak yapımında şanzıman ve motor gövde malzemesi olarak uzun süredir kendini kanıtlamış bulunmaktadır.
Ne yazık ki, alüminyumun tüm alaşım grupları ve ilgili malzemeler eşit derecede iyi şekilde talaşlı işlenemez: Örneğin saf alüminyum malzemeler çok yumuşaktır ve düşük çekme mukavemetleri nedeniyle talaşlı işlenmesi zordur. Talaş formu, aşınma, yüzey ve kesme kuvveti üzerinde malzemenin büyük etkisi vardır. Bu nedenle dövme alüminyum alaşımlarını üç sınıfa ayırmanın yararlı olduğu kanıtlanmıştır.
Sınıf 1, düşük çekme mukavemetli alüminyum malzemelerden oluşur. Bunların arasında katılaşmamış veya kısmen katılaşmış durumdaki sertleştirilemez alaşımlar, örneğin 1000 grubu, 5005A ve 5454 bulunmaktadır. Bu sınıf ayrıca EN AW-6063, 6060 ve 6082 gibi sertleştirilmemiş durumdaki sertleştirilebilir alaşımları da içermektedir. Düşük çekme mukavemeti nedeniyle talaşlar sıklıkla birbirine yapışır ve talaşlı işleme sırasında lekelenme etkisi yaratır. Sonuç: Kenarlarda biriken talaşların daha fazla yapışması. Bunu en aza indirmek için uygun soğutucu maddelerin kullanılması tavsiye edilir.
Sınıf 2 çekme mukavemeti arttırılmış alüminyum malzemelerden oluşur. Bu sınıf, örneğin 5000 grubundaki alaşımlar gibi, işlenerek sertleştirilmiş durumdaki katılaştırılamayan malzemeleri içermektedir. Sertleştirilmiş durumdaki sertleştirilebilir malzemeler, örn. 6000 ve 7000 grubundaki alaşımlar da bu sınıfta bulunur. Çekme mukavemetleri 300 ile 600 N/mm2 arasındadır ve sert yapısal bileşenleri yoktur, bu da aşınma etkilerinin düşük olduğu anlamına gelir. Yüksek çekme mukavemeti sayesinde kenarlarda biriken talaşlar daha az yapışır.
Sınıf 3, örneğin kurşun veya bizmut gibi, talaş kırıcı katkı maddeleri içeren sertleştirilebilir dövme malzemeler gibi serbest işleme malzemeleri olarak adlandırılan malzemelerden oluşur. EN AW-2011, 2007 veya 6012 gibi malzemeler bunların arasındadır. Talaş kırıcı katkı maddeleri nedeniyle bu sınıftaki malzemeler kısa sürede kırılan talaşlar oluşturur ve kenarlarda biriken talaşların yapışma eğilimi çok düşüktür.
Alüminyumun genellikle talaşlı işlenmesi kolay olduğu düşünülse de, bu metalin de bazı tuzakları vardır: Talaşların birbirine yapışması ve kenarlarda biriken talaşların yapışması, alüminyum frezelemenin korkutucu yönleridir. Başarıya giden yollardan biri, doğru takımların mevcut olması koşuluyla, doğru soğutucu madde kullanım stratejisini de içeren yüksek hızlı işlemedir. Örneğin kesme kuvvetleri çeliğin değerinin yaklaşık üçte birine karşılık gelir.
Alüminyum malzemelerin frezelenmesindeki en büyük öncelik, talaşların müdahale bölgesinden hızlı bir şekilde uzaklaştırılmasıdır. Kullanılan frezelerin son derece pürüzsüz ve çok kaygan yüzeyleri, yapışkan alüminyum talaşlarının çok iyi bir şekilde çıkarılmasına yardımcı olur. Alüminyum frezeler, çelik frezelere kıyasla nispeten daha az sayıda dişe sahip olmasıyla karakterize edilir, bu da talaş tahliyesini daha da iyileştirir. Uygun şekilde uyarlanmış kaplama çözümleriyle talaş daha da iyi bir şekilde tahliye edilir.
Alüminyum malzemelerin frezelenmesi sırasında yağlayıcıları soğutma maddeleri (YSM), saf soğutmanın yanı sıra aşınma ve sürtünme ısısını en aza indirmek için yağlama işlemini de üstlenir. Alüminyum ısıl olarak çelikten daha fazla genleştiğinden, bu malzemenin işlenmesi sırasında soğutma özellikle önemlidir. Isının iyi bir şekilde tahliye edilmesi halinde, iş parçası boyutsal olarak kararlı kalır. Su ve kesme yağlarından yapılan emülsif asgari düzeyde yağlama (ADY) ile yapılan soğutmalı yağlamanın özellikle yararlı olduğu kanıtlanmıştır.
Alüminyum frezeleme prosesinde soğutma için etanol da ayrıca tavsiye edilir: Yağsız YSM bileşenleri sayesinde alüminyum talaşlarını çok etkili bir şekilde soğutur ve topaklanmalarını önler. Bu, talaşların üflenerek tahliye edilmesini, toplanmasını ve temiz, geri dönüştürülebilir bir malzeme olarak malzeme döngüsüne geri gönderilmesini kolaylaştırır.
Yağlayıcı soğutma maddeleri kullanımının istenmemesi, hatta tabu olması halinde, DLC (Diamond-like-Carbon) kaplamalı mükemmel bir alternatif mevcuttur: Bu yüksek performanslı kaplama, kuru işlemeye bile olanak tanır, böylece burada da işler sorunsuz yürür. Bu, örneğin proses ısısını çeliğe göre daha kolay dağıttığı için alüminyumun özellikleriyle de desteklenir.
Başarılı alüminyum frezelemenin basit formülü şudur: Kesme hızı ne kadar yüksek olursa, alüminyumun yüzeyi o kadar pürüzsüz olur. Ancak aynı zamanda frezedeki aşınma da artar. Ancak yüksek hızlı kesimde (HSC: High Speed Cutting) kullanılan özel HSC frezeler sayesinde, geleneksel frezelere kıyasla çok daha yüksek devir sayılarına ulaşmak olanaklıdır.
Sert alüminyum alaşımları en iyi şekilde frezelenir. Kesme hızları, kesici ağız çapına ve ortaya çıkan ilerleme hızına bağlı olarak 100 ila 500 m/dak arasındadır. Örneğin 2 mm ile 4 mm arasında bir kesici ağız çapının kullanılması halinde, 0,02 ile 0,03 aralığında bir ilerleme hızı ile işlem yapılmalıdır. Kesici ağız çapının 5 mm ile 8 mm arasında olması halinde, ilerleme hızı 0,05 seviyesine, kesici ağız çapının 9 mm ile 12 mm arasında olması halinde ise ilerleme hızı 0,10 seviyesine çıkar. Sert alüminyum, 100 m/dak ile 200 m/dak arasındaki kesme hızlarında ve yumuşak alüminyumla aynı ilerleme hızında işlenir.
Alüminyum malzemelerin frezelenmesinde önemli parametrelerin hızlı bir kontrolü:
Genel olarak demir dışı metallere ve özel olarak alüminyum ve alüminyum alaşımlarına yönelik geniş uygulama yelpazesi göz önüne alındığında, freze programımızı yalnızca bu tür uygulamalara yönelik olarak yaklaşık 2.500 parçaya kadar genişlettik. Bunun temeli, uyarlanmış geometriler ile kombine edilmiş alt katmanların yanı sıra dayanıklı kaplamalardır.
→ Şimdi çevrim içi mağazamızda bulunan frezelerimizin geniş ürün paletini keşfediniz