Lavorazione CNC di prodotti in lega di alluminio

La scelta della designazione della lega di alluminio richiede di considerare: 1) Requisiti di resistenza: per componenti ad alto stress scegliere serie 7 (7075) o serie 2 (2024); 2) Resistenza alla corrosione: per ambienti umidi scegliere serie 5 (5052, 5083); 3) Lavorabilità: per forme complesse scegliere serie 6 (6061, 6063); 4) Esigenze di saldatura: preferire serie 5 o 6; 5) Finitura superficiale: per anodizzazione scegliere serie 6; 6) Fattori di costo: per usi generici si può scegliere alluminio puro serie 1. Ad esempio, aerospaziale utilizza spesso 7075, componenti automobilistici spesso 6061, ambiente marino adatto a 5083, componenti decorativi possono scegliere 6063.

Problemi comuni nella lavorazione dell'alluminio e soluzioni: 1) Incollaggio utensile/formazione bava: utilizzare utensili affilati, aumentare velocità di taglio, raffreddamento intensificato; 2) Scarsa rugosità superficiale: ottimizzare parametri di taglio, utilizzare alta velocità e basso avanzamento, garantire affilatura utensile; 3) Deformazione: adottare lavorazione separata grezza/finitura, pianificare correttamente sequenza di taglio, utilizzare attrezzature dedicate; 4) Sbavature: ottimizzare angolo utensile (aumentare angolo di spoglia), ridurre avanzamento, aggiungere operazione di rimozione sbavature; 5) Instabilità precisione dimensionale: controllare temperatura lavorazione, utilizzare ambiente a temperatura controllata, scegliere stato materiale stabile (es. stato T6).

L'impatto del trattamento termico dell'alluminio sulla lavorazione: 1) Variazione proprietà meccaniche: lo stato T6 aumenta significativamente la durezza (durezza 6061-T6 circa 95HB), aumentando la difficoltà di taglio; 2) Efficienza lavorazione: lo stato ricotto (stato O) ha efficienza di lavorazione superiore del 30-50% rispetto allo stato temprato; 3) Sequenza lavorazione: solitamente si adotta il flusso "lavorazione grezza - trattamento termico - lavorazione di finitura", per evitare che la deformazione da trattamento termico influenzi la precisione finale; 4) Stabilità dimensionale: dopo il trattamento termico il materiale rilascia le tensioni più completamente, migliore stabilità dimensionale; 5) Finitura superficiale: lo stato di trattamento termico influisce sull'effetto dell'anodizzazione, è necessario scegliere lo stato appropriato in base ai requisiti di finitura superficiale. Per componenti ad alta precisione, si consiglia un trattamento di stabilizzazione dopo il trattamento termico per ridurre le successive deformazioni.

Finiture superficiali comuni per alluminio e caratteristiche: 1) Anodizzazione: forma uno strato di ossido poroso, può essere colorato, migliora resistenza alla corrosione e all'usura, spessore strato 5-25μm; 2) Anodizzazione dura: spessore strato 25-150μm, alta durezza (≥300HV), eccellente resistenza all'usura, adatto per componenti in movimento; 3) Galvanica: cromatura aumenta durezza e resistenza all'usura, nichelatura migliora resistenza alla corrosione, doratura/argentatura per conduttività decorativa; 4) Conversione chimica: trattamento al cromato migliora resistenza alla corrosione e adesione del rivestimento, passivazione senza cromo più ecologica; 5) Verniciatura a spruzzo/ricopertura in polvere: buona estetica, vari colori, buone prestazioni protettive; 6) Elettrolucidatura: migliora finitura superficiale e resistenza alla corrosione, adatto per apparecchiature medicali/alimentari. La scelta deve essere determinata in base all'ambiente d'uso e ai requisiti prestazionali.

Precisione di lavorazione alluminio: lavorazione standard può raggiungere grado IT7-IT8 (±0.015-0.03mm), lavorazione di precisione può raggiungere grado IT5-IT6 (±0.002-0.008mm), lavorazione super precisione può raggiungere ±0.001mm. Misure per garantire la precisione: 1) Attrezzatura: utilizzare macchine utensili CNC ad alta precisione (precisione posizionamento ≤0.003mm); 2) Utensili: utensili in diamante o carburo a grana ultra fine; 3) Attrezzature: attrezzature di serraggio di alta precisione, ridurre errori di bloccaggio; 4) Ambiente: ambiente a temperatura controllata (fluttuazione temperatura ≤±1℃); 5) Misurazione: macchina di misura a coordinate (precisione ≤0.001mm); 6) Processo: adottare separazione grezzo/finito, invecchiamento multiplo, trattamento di stabilizzazione; 7) Personale: programmatori e operatori esperti. Attraverso il controllo dell'intero processo, è possibile garantire stabilmente requisiti di alta precisione.

Confronto costi lavorazione alluminio vs altri metalli: 1) Costo materiale: prezzo alluminio circa 2-3 volte acciaio normale, inferiore a leghe di rame e titanio; 2) Efficienza lavorazione: velocità lavorazione alluminio è 3-5 volte quella dell'acciaio, 8-10 volte quella del titanio, tempo lavorazione breve; 3) Consumo utensili: utensili dedicati alluminio lunga durata, costo circa 1/2 della lavorazione acciaio; 4) Costo energia: consumo energia lavorazione solo 1/3 dell'acciaio; 5) Costo post-lavorazione: finitura superficiale alluminio (es. anodizzazione) costa meno della galvanica per acciaio; 6) Costo complessivo: sebbene costo materiale più alto, alta efficienza lavorazione, basso consumo energia, costo complessivo solitamente inferiore del 10-20% rispetto all'acciaio inox, inferiore del 50% rispetto al titanio, vantaggio di costo significativo.