Usinage CNC de produits en alliage d'aluminium

Le choix du type d'alliage d'aluminium nécessite de considérer : 1) Exigences de résistance : pour les pièces soumises à des contraintes élevées, choisir la série 7 (7075) ou 2 (2024) ; 2) Résistance à la corrosion : pour les environnements humides, choisir la série 5 (5052, 5083) ; 3) Usinabilité : pour les formes complexes, choisir la série 6 (6061, 6063) ; 4) Besoin de soudage : privilégier la série 5 ou 6 ; 5) Traitement de surface : pour l'anodisation, choisir la série 6 ; 6) Facteur coût : pour les usages courants, choisir l'aluminium pur de série 1. Par exemple, l'aérospatiale utilise souvent le 7075, les pièces automobiles utilisent souvent le 6061, les environnements marins conviennent au 5083, les pièces décoratives peuvent choisir le 6063.

Problèmes courants lors de l'usinage de l'aluminium et solutions : 1) Adhérence de l'outil/formation de dépôt : utiliser des outils tranchants, augmenter la vitesse de coupe, renforcer le refroidissement ; 2) Mauvaise rugosité de surface : optimiser les paramètres de coupe, utiliser une vitesse de rotation élevée et un avance faible, s'assurer que l'outil est tranchant ; 3) Déformation : utiliser un usinage séparé brut/fin, planifier raisonnablement l'ordre de coupe, utiliser des montages dédiés ; 4) Bavures : optimiser l'angle de l'outil (augmenter l'angle de dépouille), réduire l'avance, ajouter une opération d'ébavurage ; 5) Instabilité de la précision dimensionnelle : contrôler la température d'usinage, utiliser un atelier à température contrôlée, choisir un état de matériau stable (comme l'état T6).

L'impact du traitement thermique de l'aluminium sur l'usinage : 1) Changement des propriétés mécaniques : l'état T6 augmente significativement la dureté (dureté du 6061-T6 environ 95 HB), augmentant la difficulté d'usinage ; 2) Efficacité d'usinage : l'état recuit (état O) offre une efficacité d'usinage 30 à 50 % supérieure à l'état durci ; 3) Ordre d'usinage : généralement adopter le processus "ébauche - traitement thermique - finition" pour éviter que la déformation thermique n'affecte la précision finale ; 4) Stabilité dimensionnelle : après traitement thermique, la relaxation des contraintes du matériau est plus complète, meilleure stabilité dimensionnelle ; 5) Traitement de surface : l'état thermique affecte le résultat de l'anodisation, choisir l'état adapté selon les exigences de traitement de surface. Pour les pièces de haute précision, il est recommandé d'effectuer un traitement de stabilisation après le traitement thermique pour réduire les déformations ultérieures.

Traitements de surface courants pour l'aluminium et leurs caractéristiques : 1) Anodisation : forme une couche d'oxyde poreuse, peut être teintée, améliore la résistance à la corrosion et à l'usure, épaisseur de couche 5-25μm ; 2) Anodisation dure : épaisseur de couche 25-150μm, haute dureté (≥300 HV), excellente résistance à l'usure, adaptée aux pièces mobiles ; 3) Électrodéposition : chromage pour augmenter la dureté et la résistance à l'usure, nickelage pour améliorer la résistance à la corrosion, dorure/argenture pour décoration conductrice ; 4) Conversion chimique : traitement au chromate pour améliorer la résistance à la corrosion et l'adhérence du revêtement, passivation sans chrome plus écologique ; 5) Peinture/poudrage : bon aspect décoratif, couleurs variées, bonnes performances de protection ; 6) Polissage électrolytique : améliore la finition de surface et la résistance à la corrosion, adapté aux équipements médicaux et alimentaires. Le choix doit être déterminé en fonction de l'environnement d'utilisation et des exigences de performance.

Précision d'usinage de l'aluminium : usinage standard atteint IT7-IT8 (±0,015-0,03 mm), usinage de précision atteint IT5-IT6 (±0,002-0,008 mm), usinage ultra-précis atteint ±0,001 mm. Mesures pour garantir la précision : 1) Équipement : utiliser des machines CNC haute précision (précision de positionnement ≤0,003 mm) ; 2) Outils : outils en diamant ou carbure à grains ultrafins ; 3) Montage : montages dédiés de haute précision, réduire l'erreur de montage ; 4) Environnement : atelier à température contrôlée (fluctuation ≤±1℃) ; 5) Mesure : machine à mesurer tridimensionnelle (précision ≤0,001 mm) ; 6) Processus : adopter séparation ébauche/finition, vieillissement multiple, traitement de stabilisation ; 7) Personnel : programmeurs et opérateurs expérimentés. Grâce à un contrôle du processus complet, il est possible de garantir de manière stable des exigences de haute précision.

Comparaison des coûts d'usinage entre l'aluminium et d'autres métaux : 1) Coût matière : le prix de l'aluminium est environ 2-3 fois celui de l'acier standard, inférieur aux alliages de cuivre et de titane ; 2) Efficacité d'usinage : la vitesse d'usinage de l'aluminium est 3-5 fois celle de l'acier, 8-10 fois celle du titane, temps d'usinage court ; 3) Consommation d'outils : les outils dédiés à l'aluminium ont une longue durée de vie, coût environ la moitié de celui pour usiner l'acier ; 4) Coût énergétique : l'énergie d'usinage représente seulement 1/3 de celle pour l'acier ; 5) Coût de post-traitement : le traitement de surface de l'aluminium (comme l'anodisation) coûte moins cher que le traitement électrolytique de l'acier ; 6) Coût global : bien que le coût matière soit plus élevé, l'efficacité d'usinage est élevée et la consommation énergétique faible, le coût global est généralement inférieur de 10-20% à celui de l'acier inoxydable, et inférieur de plus de 50% à celui du titane, offrant un avantage de coût significatif.