CNC obdelava izdelkov iz aluminijevih zlitin

Izbira vrste aluminijeve zlitine mora upoštevati: 1) Zahteve po trdnosti: za dele z visokimi obremenitvami izberite serijo 7 (7075) ali serijo 2 (2024); 2) Odpornost proti koroziji: za vlažna okolja izberite serijo 5 (5052, 5083); 3) Obdelovalnost: za kompleksne oblike izberite serijo 6 (6061, 6063); 4) Zahteve po varjenju: prednostno izberite serijo 5 ali 6; 5) Površinska obdelava: za anodizacijo izberite serijo 6; 6) Stroškovni dejavniki: za splošno uporabo lahko izberete čisti aluminij serije 1. Na primer, v letalstvu se pogosto uporablja 7075, v avtomobilski industriji se večinoma uporablja 6061, za morska okolja je primerna 5083, za okrasne elemente pa lahko izberete 6063.

Pogoste težave pri obdelavi aluminijevih zlitin in rešitve: 1) Lepenje orodja/nalaganje odpadkov: Uporaba ostrih orodij, povečanje hitrosti rezanja, izboljšanje hlajenja; 2) Slaba hrapavost površine: Optimizacija parametrov rezanja, uporaba visoke hitrosti vrtenja in nizke podaje, zagotavljanje ostrine orodja; 3) Deformacija: Uporaba grobe in fine obdelave, pravilno razporejanje zaporedja rezanja, uporaba specializiranih prijemal; 4) Ostrine: Optimizacija kota orodja (povečanje sprednjega kota), zmanjšanje podaje, dodajanje postopka odstranjevanja ostrog; 5) Nestabilnost dimenzijske natančnosti: Nadzor temperature obdelave, uporaba prostora s konstantno temperaturo, izbira stabilnega stanja materiala (npr. stanje T6).

Vpliv toplotne obdelave aluminijevih zlitin na obdelavo: 1) Spremembe mehanskih lastnosti: Stanje T6 znatno poveča trdoto (trdota 6061-T6 je približno 95 HB), kar poveča težavnost rezanja; 2) Učinkovitost obdelave: Učinkovitost obdelave v žarjenem stanju (stanje O) je 30-50 % višja kot v staranem stanju; 3) Zaporedje obdelave: Običajno uporabljamo postopek "groba obdelava - toplotna obdelava - fine obdelava", da se prepreči vpliv deformacij toplotne obdelave na končno natančnost; 4) Dimenzijska stabilnost: Po toplotni obdelavi je material bolje sproščen od napetosti, kar zagotavlja boljšo dimenzijsko stabilnost; 5) Površinska obdelava: Stanje toplotne obdelave vpliva na učinek anodizacije, zato je treba glede na zahteve površinske obdelave izbrati ustrezno stanje. Za visoko natančne dele je priporočljivo po toplotni obdelavi izvesti stabilizacijsko obdelavo, da se zmanjšajo nadaljnje deformacije.

Pogoste površinske obdelave za aluminijeve zlitine in njihove značilnosti: 1) Anodizacija: Ustvari porozno oksidno plast, ki jo je mogoče barvati, poveča odpornost proti koroziji in obrabi, debelina plasti 5-25μm; 2) Trda anodizacija: Debelina plasti 25-150μm, visoka trdota (≥300 HV), odlična odpornost proti obrabi, primerna za gibajoče se dele; 3) Galvanizacija: Kromiranje poveča trdoto in odpornost proti obrabi, nikljanje izboljša odpornost proti koroziji, pozlačevanje/posrebriranje za električno prevodne okrasne namene; 4) Kemična pretvorba: Obdelava s kromati poveča odpornost proti koroziji in adhesijo premazov, brezkromno pasiviranje je bolj okolju prijazno; 5) Barvanje/plastenje: Dobra okrasna vrednost, različne barve, odlične zaščitne lastnosti; 6) Elektropoliranje: Poveča gladkost površine in odpornost proti koroziji, primerno za medicinsko in živilsko opremo. Izbira je odvisna od uporabnega okolja in zahtev glede zmogljivosti.

Natančnost obdelave aluminijevih zlitin: Običajna obdelava lahko doseže stopnjo IT7-IT8 (±0.015-0.03mm), natančna obdelava lahko doseže stopnjo IT5-IT6 (±0.002-0.008mm), super natančna obdelava lahko doseže ±0.001mm. Ukrepi za zagotavljanje natančnosti: 1) Oprema: Uporaba visoko natančnih CNC strojev (natančnost pozicioniranja ≤0.003mm); 2) Orodja: Diamantna orodja ali orodja iz trdega karbida z ultra finimi zrni; 3) Pritrdilne naprave: Visoko natančne pritrdilne naprave, zmanjšanje napak pri pritrjevanju; 4) Okolje: Prostor s konstantno temperaturo (nihanje temperature ≤±1℃); 5) Merjenje: Koordinatni merilni stroji (natančnost ≤0.001mm); 6) Proces: Uporaba ločene grobe in fine obdelave, večkratno staranje, stabilizacijska obdelava; 7) Osebje: Izkušeni programerji in operaterji. S celovitim nadzorom procesa je mogoče zanesljivo zagotoviti visoke zahteve glede natančnosti.

Primerjava stroškov obdelave aluminijevih zlitin z drugimi kovinami: 1) Stroški materiala: Cena aluminijevih zlitin je približno 2-3 krat višja od cene običajnega jekla, nižja od bakrovih in titanovih zlitin; 2) Učinkovitost obdelave: Hitrost obdelave aluminijevih zlitin je 3-5 krat hitrejša od obdelave jekla, 8-10 krat hitrejša od obdelave titanovih zlitin, krajši čas obdelave; 3) Poraba orodij: Specializirana orodja za aluminijeve zlitine imajo dolgo življenjsko dobo, stroški so približno polovica stroškov obdelave jekla; 4) Stroški energije: Poraba energije pri obdelavi je le 1/3 porabe pri jeklu; 5) Stroški naknadne obdelave: Stroški površinske obdelave aluminijevih zlitin (npr. anodizacija) so nižji od stroškov galvanizacije jekla; 6) Skupni stroški: Čeprav so stroški materiala višji, je visoka učinkovitost obdelave in nizka poraba energije, skupni stroški so običajno 10-20 % nižji od nerjavečega jekla, več kot 50 % nižji od titanovih zlitin, kar pomeni znatno stroškovno prednost.