CNC-Bearbeitung von Aluminiumlegierungsprodukten

Die Auswahl des Aluminiumlegierungstyps muss berücksichtigen: 1) Festigkeitsanforderungen: Hochbelastete Teile wählen 7er-Serie (7075) oder 2er-Serie (2024); 2) Korrosionsbeständigkeit: Feuchte Umgebungen wählen 5er-Serie (5052, 5083); 3) Bearbeitbarkeit: Komplexe Formen wählen 6er-Serie (6061, 6063); 4) Schweißanforderungen: Bevorzugen Sie 5er- oder 6er-Serie; 5) Oberflächenbehandlung: Für Eloxieren wählen Sie 6er-Serie; 6) Kostenfaktoren: Für allgemeine Zwecke kann 1er-Serie Reinaluminium gewählt werden. Beispielsweise wird in der Luft- und Raumfahrt häufig 7075 verwendet, in Automobilkomponenten oft 6061, in Meeresumgebungen eignet sich 5083, für Dekorteile kann 6063 gewählt werden.

Häufige Probleme bei der Aluminiumbearbeitung und Lösungen: 1) Spananhaftung / Aufbauschneide: Verwenden Sie scharfe Werkzeuge, erhöhen Sie die Schnittgeschwindigkeit, verstärken Sie die Kühlung; 2) Schlechte Oberflächenrauheit: Optimieren Sie die Schnittparameter, verwenden Sie hohe Drehzahlen und niedrigen Vorschub, stellen Sie die Werkzeugschärfe sicher; 3) Verformung: Verwenden Sie Grob- und Feinbearbeitung getrennt, planen Sie die Schnittreihenfolge angemessen, verwenden Sie spezielle Vorrichtungen; 4) Grat: Optimieren Sie den Werkzeugwinkel (vergrößern Sie den Freiwinkel), verringern Sie den Vorschub, fügen Sie eine Entgratungsoperation hinzu; 5) Instabile Maßgenauigkeit: Kontrollieren Sie die Bearbeitungstemperatur, verwenden Sie klimatisierte Werkstätten, wählen Sie Materialzustände mit guter Stabilität (z.B. T6-Zustand).

Auswirkungen der Wärmebehandlung auf die Bearbeitung von Aluminiumlegierungen: 1) Änderung der mechanischen Eigenschaften: Im T6-Zustand erhöht sich die Härte signifikant (6061-T6 Härte ca. 95 HB), was die Zerspanung erschwert; 2) Bearbeitungseffizienz: Der Bearbeitungswirkungsgrad im geglühten Zustand (O-Zustand) ist 30-50 % höher als im vergüteten Zustand; 3) Bearbeitungsreihenfolge: Üblicherweise wird der Ablauf "Rohbearbeitung - Wärmebehandlung - Feinbearbeitung" verwendet, um die Auswirkungen der Wärmebehandlungsverformung auf die endgültige Genauigkeit zu vermeiden; 4) Maßstabilität: Nach der Wärmebehandlung ist die Materialspannungsentlastung vollständiger, die Maßstabilität ist besser; 5) Oberflächenbehandlung: Der Wärmebehandlungszustand beeinflusst das Eloxierergebnis, wählen Sie den geeigneten Zustand basierend auf den Oberflächenbehandlungsanforderungen. Für Hochpräzisionsteile wird empfohlen, nach der Wärmebehandlung eine Stabilisierungsbehandlung durchzuführen, um nachfolgende Verformungen zu reduzieren.

Häufig verwendete Oberflächenbehandlungen für Aluminiumlegierungen und deren Eigenschaften: 1) Eloxieren: Bildet eine poröse Oxidschicht, kann eingefärbt werden, verbessert die Korrosionsbeständigkeit und Verschleißfestigkeit, Schichtdicke 5-25 μm; 2) Harteloxal: Schichtdicke 25-150 μm, hohe Härte (≥300 HV), hervorragende Verschleißfestigkeit, geeignet für Bewegungsteile; 3) Galvanisieren: Verchromen erhöht Härte und Verschleißfestigkeit, Vernickeln verbessert die Korrosionsbeständigkeit, Vergolden/ Versilbern für elektrische Leitfähigkeit und Dekoration; 4) Chemische Konversion: Chromatbehandlung verbessert die Korrosionsbeständigkeit und Haftung von Beschichtungen, chromfrei Passivieren ist umweltfreundlicher; 5) Lackieren/ Pulverbeschichten: Gute Dekoration, vielfältige Farben, gute Schutzeigenschaften; 6) Elektropolieren: Verbessert die Oberflächengüte und Korrosionsbeständigkeit, geeignet für medizinische und Lebensmittelgeräte. Die Auswahl muss basierend auf der Einsatzumgebung und den Leistungsanforderungen bestimmt werden.

Bearbeitungsgenauigkeit von Aluminiumlegierungen: Normale Bearbeitung kann IT7-IT8 (±0,015-0,03 mm) erreichen, Präzisionsbearbeitung kann IT5-IT6 (±0,002-0,008 mm) erreichen, Ultrapräzisionsbearbeitung kann ±0,001 mm erreichen. Maßnahmen zur Genauigkeitssicherung: 1) Ausrüstung: Verwendung von Hochpräzisions-CNC-Werkzeugmaschinen (Positioniergenauigkeit ≤0,003 mm); 2) Werkzeuge: Diamant- oder Ultrafeinkorn-Hartmetallwerkzeuge; 3) Vorrichtungen: Hochpräzisions-Spannvorrichtungen, Reduzierung der Spannfehler; 4) Umgebung: Klimatisierte Werkstatt (Temperaturschwankung ≤±1°C); 5) Messung: Koordinatenmessgeräte (Genauigkeit ≤0,001 mm); 6) Prozess: Grob- und Feinbearbeitung getrennt, mehrmalige Auslagerung, Stabilisierungsbehandlung; 7) Personal: Erfahrene Programmierer und Bediener. Durch vollständige Prozesskontrolle können hohe Genauigkeitsanforderungen stabil gewährleistet werden.

Vergleich der Bearbeitungskosten von Aluminiumlegierungen mit anderen Metallen: 1) Materialkosten: Der Preis von Aluminiumlegierungen ist etwa 2-3 mal so hoch wie bei normalem Stahl, niedriger als bei Kupferlegierungen und Titanlegierungen; 2) Bearbeitungseffizienz: Die Bearbeitungsgeschwindigkeit von Aluminiumlegierungen ist 3-5 mal höher als die von Stahl, 8-10 mal höher als die von Titanlegierungen, die Bearbeitungszeit ist kurz; 3) Werkzeugverbrauch: Spezialwerkzeuge für Aluminiumlegierungen haben eine lange Lebensdauer, die Kosten betragen etwa die Hälfte der Bearbeitungskosten von Stahl; 4) Energiekosten: Der Bearbeitungsenergieverbrauch beträgt nur 1/3 von Stahl; 5) Nachbearbeitungskosten: Die Oberflächenbehandlung von Aluminiumlegierungen (z.B. Eloxieren) ist kostengünstiger als die galvanische Behandlung von Stahl; 6) Gesamtkosten: Obwohl die Materialkosten höher sind, sind die Bearbeitungseffizienz hoch und der Energieverbrauch niedrig, die Gesamtkosten sind in der Regel 10-20 % niedriger als bei Edelstahl und mehr als 50 % niedriger als bei Titanlegierungen, was einen signifikanten Kostenvorteil darstellt.