Praktyczny przewodnik po popularnych stopach aluminium stosowanych w obróbce na maszynie CNC, w tym stopach 6061, 5052, 7075, 2024, 5083, 6063 oraz aluminium odlewanym ciśnieniowo. Porównaj skrawalność, wytrzymałość, odporność na korozję, właściwości anodowania oraz typowe zastosowania, aby dobrać odpowiedni gatunek aluminium do części CNC.
Stop aluminium jest jednym z najczęściej stosowanych materiałów w obróbce skrawaniem CNC. Istnieje jednak wiele różnych gatunków, a właściwości mogą się znacznie różnić w zależności od serii. Typowe stopy aluminium dzieli się zazwyczaj na serie od 1xxx do 7xxx, a także na stopy aluminium odlewane ciśnieniowo.
Gatunki te zawierają ponad 99,51 TP33T aluminium i są zasadniczo uznawane za aluminium czyste handlowo.
Cechy charakterystyczne: Bardzo miękki, łatwy do gięcia, formowania i polerowania, o doskonałej przewodności elektrycznej i cieplnej. Jednak ze względu na dużą miękkość materiału ma on tendencję do przywierania do narzędzi skrawających podczas obróbki. Usuwanie wiórów może być również utrudnione, a elementy o cienkich ściankach są podatne na odkształcenia.
Typowe zastosowania: Radiatory, elementy elektryczne, panele dekoracyjne, elementy odblaskowe oraz produkty wymagające jasnego wykończenia anodowanego.
Ograniczenia: Bardzo niska wytrzymałość, przez co materiał ten nie nadaje się do zastosowań nośnych.
Miedź jest głównym pierwiastkiem stopowym. Po obróbce cieplnej stopy te mogą osiągać bardzo wysoką wytrzymałość. Znajdują szerokie zastosowanie w przemyśle lotniczym i kosmicznym i często określa się je mianem aluminium klasy lotniczej.
Właściwości obróbki: Materiał ten charakteryzuje się wystarczającą twardością, co pozwala na płynne cięcie, a podczas obróbki powstają czyste wióry, które łatwo się łamią, przy umiarkowanym zużyciu narzędzia. Jednak aluminium z serii 2xxx ma stosunkowo niską odporność na korozję i w wilgotnym otoczeniu mogą pojawić się problemy.
Wydajność anodowania jest również zazwyczaj niska, dlatego stopy te nie są zazwyczaj wybierane w przypadkach, gdy wymagane jest anodowanie o walorach estetycznych. Ponadto materiał poddany obróbce cieplnej może zawierać znaczne wewnętrzne naprężenia szczątkowe. Przed obróbką wykańczającą zaleca się przeprowadzenie odprężania; w przeciwnym razie element może ulec wypaczeniu lub odkształceniu.
Typowe zastosowania: Elementy konstrukcyjne samolotów, oprzyrządowanie i osprzęt, części mechaniczne o wysokiej wytrzymałości oraz komponenty związane z przemysłem obronnym.
Ograniczenia: Słaba odporność na wilgoć i korozję, a także mniejszy wybór odpowiednich metod wykończenia powierzchni.
Głównym pierwiastkiem stopowym jest mangan. Stopy te charakteryzują się doskonałą odpornością na korozję, ale nie można ich utwardzać poprzez obróbkę cieplną.
Właściwości obróbki: Materiał ten jest stosunkowo plastyczny i może przyklejać się do narzędzi skrawających podczas obróbki, co zmniejsza wydajność odprowadzania wiórów. Wytrzymałość jest umiarkowana lub niska, ale odporność na korozję jest doskonała. Anodowanie pozwala również uzyskać jednolite i estetyczne wykończenie powierzchni.
Typowe zastosowania: Obudowy zbiorników na wodę, obudowy urządzeń zewnętrznych, elementy blaszane oraz zbiorniki ciśnieniowe.
Głównym pierwiastkiem stopowym jest krzem. Stopy te charakteryzują się niskim współczynnikiem rozszerzalności cieplnej oraz dobrą odpornością na zużycie. Stopy z serii 4xxx stosuje się głównie w odlewach i do spawania, natomiast materiały wytłaczane są stosowane stosunkowo rzadko.
Właściwości obróbki: Cząsteczki krzemu są niezwykle twarde i mogą powodować znaczne zużycie narzędzi skrawających. Często konieczne jest stosowanie narzędzi diamentowych z PCD lub narzędzi skrawających zaprojektowanych specjalnie do obróbki aluminium.
Profile z serii 4xxx rzadko stosuje się w obróbce CNC. W większości przypadków obróbka CNC stanowi dodatkowy proces wykańczający wykonywany na odlewanych półfabrykatach.
Typowe zastosowania: Tłoki, odporne na zużycie elementy ślizgowe oraz materiały spawalnicze.
Głównym pierwiastkiem stopowym jest magnez. Stopy z serii 5xxx charakteryzują się jedną z najwyższych odporności na korozję spośród stopów aluminium i nie można ich utwardzać poprzez obróbkę cieplną.
Właściwości obróbki: Stopów tych charakteryzują się stosunkowo dużą wytrzymałością i plastycznością, a także wyraźną skłonnością do przywierania do narzędzi skrawających. Po obróbce wykańczającej na powierzchni mogą również pozostawać ślady po narzędziach.
Jednak seria 5xxx charakteryzuje się doskonałą spawalnością i bardzo dobrymi wynikami anodowania. Stop 5083 zapewnia wyższą wytrzymałość niż większość innych stopów z serii 5xxx i doskonale nadaje się do produkcji elementów konstrukcyjnych z grubych blach.
Typowe zastosowania: Obudowy urządzeń, obudowy elektroniczne, elementy okrętowe, konstrukcje montażowe do paneli słonecznych oraz elementy dekoracyjne. W przypadku obudów aluminiowych obrabianych metodą CNC jednym z najczęściej wybieranych materiałów jest stop 5052.
Seria 6xxx to najczęściej stosowana rodzina stopów aluminium w obróbce skrawaniem CNC. Głównymi pierwiastkami stopującymi są magnez i krzem. Stopy te można poddawać obróbce cieplnej, np. do stanu T6, i charakteryzują się one dobrą równowagą między wytrzymałością, ciągliwością, skrawalnością, odpornością na korozję oraz kosztem.
Stop 6061 charakteryzuje się doskonałą obrabialnością, wykazuje stosunkowo niewielką skłonność do przywierania do narzędzi skrawających, zapewnia dobrą stabilność wymiarową oraz ułatwia utrzymanie wąskich tolerancji. Ponadto po anodowaniu zapewnia spójne wyniki.
Można go stosować do niemal każdej uniwersalnej części aluminiowej obrabianej metodą CNC.
Typowe zastosowania: Elementy mocujące do automatyki, wsporniki modułów, kołnierze oraz różne precyzyjne elementy konstrukcyjne. O ile nie ma szczególnych wymagań dotyczących materiału, stop 6061 stanowi zazwyczaj bezpieczny i ekonomiczny wybór.
Stop 6063 jest stosowany głównie do produkcji wytłaczanych profili aluminiowych. Jest on bardziej miękki niż stop 6061 i może wykazywać nieco większą skłonność do przywierania podczas obróbki skrawaniem, ale po anodowaniu zapewnia doskonały wygląd powierzchni.
Typowe zastosowania: Ramy aluminiowe, elementy wykończeniowe oraz elementy obrabiane mechanicznie wykonane z profili wytłaczanych.
Stal 6063 zazwyczaj nie jest najlepszym wyborem w przypadku elementów precyzyjnych, które wymagają intensywnego usuwania materiału.
Stop 6082 zawiera stosunkowo duże ilości magnezu i krzemu oraz charakteryzuje się większą wytrzymałością niż wiele innych stopów z serii 6xxx, a także dobrą odpornością na zużycie i drgania.
Typowe zastosowania: Wytrzymałe elementy konstrukcyjne, części do maszyn budowlanych i przemysłowych oraz płyty nośne do matryc i form.
Cynk jest głównym pierwiastkiem stopowym. Po obróbce cieplnej do stanów takich jak T6 lub T73 stopy te mogą osiągać niezwykle wysoką wytrzymałość.
Właściwości obróbki: Aluminium z serii 7xxx jest twarde, dobrze się obrabia i tworzy czyste, dobrze rozdrobnione wióry. Jednak podczas obróbki wytwarza więcej ciepła, dlatego niezbędne jest zapewnienie wystarczającej ilości chłodziwa.
Stopów tych mogą również charakteryzować się znacznymi wewnętrznymi naprężeniami szczątkowymi. Po obróbce zgrubnej często zaleca się przeprowadzenie procesu odprężania lub stabilizacji przed obróbką wykańczającą, aby zmniejszyć ryzyko odkształcenia elementu.
Odporność na korozję nie jest tak dobra jak w przypadku aluminium z serii 5xxx lub 6xxx. Powierzchnie anodowane mają również tendencję do ciemnienia, dlatego w zastosowaniach funkcjonalnych powszechnie stosuje się anodowanie twarde.
Typowe zastosowania: Elementy lotnicze, konstrukcje dronów, bloki form i matryc, wysokiej klasy osprzęt oraz elementy wyścigowe.
Ograniczenia: Wysokie koszty materiałów i stosunkowo niska odporność na korozję.
Stopów tych charakteryzuje się stosunkowo wysoką zawartością krzemu. Elementy są najpierw formowane metodą odlewania ciśnieniowego, a następnie stosuje się głównie obróbkę na maszynie CNC w celu wykonania precyzyjnego frezowania, wiercenia, gwintowania i innych operacji wykończeniowych.
Wyzwania związane z obróbką skrawaniem: Twarde cząstki krzemu przyspieszają zużycie narzędzi skrawających. Półfabrykaty odlewane ciśnieniowo mogą również zawierać porowatość, puste przestrzenie i inne wady odlewnicze.
Anodowanie w kolorze naturalnym zazwyczaj nie jest odpowiednim rozwiązaniem, ponieważ wysoka zawartość krzemu oraz struktura odlewu mogą powodować powstanie nierównej lub nieestetycznej powierzchni. Z tego powodu częściej stosuje się malowanie, malowanie proszkowe lub inne procesy powlekania.
Typowe produkty: Obudowy silników, korpusy zaworów oraz elementy odlewane ciśnieniowo do małych urządzeń gospodarstwa domowego.
| Zastosowanie | Zalecane klasy | Opis |
|---|---|---|
| Wysoka przewodność cieplna / odprowadzanie ciepła | 1070 / 6101 | Wysoka przewodność cieplna, nadaje się do radiatorów i elementów systemu chłodzenia. |
| Elementy odblaskowe o wykończeniu lustrzanym | 1060 | Aluminium o wysokiej czystości, które po wypolerowaniu osiąga wysoki współczynnik odbicia. |
| Elementy odporne na zużycie | 4032 / 7068 | Nadaje się do elementów ślizgowych, tłoków i innych zastosowań wymagających odporności na zużycie. |
| Konstrukcje spawane | 5083 / 6061 | Dobra spawalność i dobra stabilność konstrukcyjna. |
| Seria | Typowe oceny | Siła | Obrabialność | Anodowanie | Odporność na korozję | Typowe zastosowania |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1xxx — czyste aluminium | 1060 / 1070 | Bardzo niski | Słaba; ma tendencję do przywierania do narzędzi | Jasny, doskonały wygląd | Dobrze | Radiatory, elementy dekoracyjne |
| 2xxx — aluminium o wysokiej wytrzymałości | 2024 | Wysoki | Dobrze | Słabe | Słabe | Wysokowytrzymałe elementy lotnicze i kosmiczne |
| 3xxx — aluminium odporne na korozję | 3003 | Niskie do umiarkowanego | W porządku; lekko lepkie | Dobrze | Świetnie | Obudowy zewnętrzne |
| 5xxx — aluminium-magnez | 5052 / 5083 | Umiarkowane | W porządku; zauważalne zacinanie się narzędzia | Dobrze | Świetnie | Obudowy urządzeń i sprzętu elektronicznego |
| 6xxx — aluminium ogólnego przeznaczenia | 6061-T6 | Od średniego do wysokiego | Świetnie | Spójny | Dobrze | Elementy wyposażenia i precyzyjne elementy konstrukcyjne |
| 7xxx — aluminium o bardzo wysokiej wytrzymałości | 7075-T6 | Bardzo wysoki | Dobrze, ale powoduje większe zużycie narzędzi | Ciemniejsze wykończenie | Umiarkowane | Elementy lotnicze i konstrukcje o dużej wytrzymałości |
| Odlew aluminiowy ciśnieniowy | A383 / A380 | Niskie do umiarkowanego | Środki ścierne do narzędzi skrawających | Ogólnie nieodpowiednie | Umiarkowane | Dalsza obróbka elementów odlewanych ciśnieniowo |
Udostępnij swój rysunek, materiał, docelową tolerancję lub pytanie dotyczące zastosowania. Nasz zespół inżynierów może pomóc w przeanalizowaniu trasy obróbki i zasugerować praktyczny następny krok.
Przewodnik po materiałach
Stopy aluminium dzieli się na trzy główne kategorie: stopy aluminium do obróbki plastycznej, stopy aluminium do odlewania oraz stopy aluminium do kucia. Do stopów do obróbki plastycznej należą...
Przeczytaj artykułTechnologia obróbki skrawaniem
Elastyczny układ linii produkcyjnej zależy w dużej mierze od geometrii obrabianego elementu, punktu odniesienia dla przenoszenia, powierzchni zakładu, kolejności operacji oraz celu produkcyjnego. W niniejszym przewodniku porównano...
Przeczytaj artykułTechnologia obróbki skrawaniem
Wytaczanie metodą CNC pozwala skorygować wcześniejsze błędy w otworach, spełniając jednocześnie rygorystyczne wymagania dotyczące wymiarów, geometrii i chropowatości powierzchni. W niniejszym przewodniku wyjaśniono, kiedy należy stosować obróbkę zgrubną, półwykończeniową,...
Przeczytaj artykułElastyczna linia produkcyjna łączy urządzenia obróbcze, oprzyrządowanie, system transportu materiałów, urządzenia pomocnicze oraz system sterowania w ramach określonej rodziny części. To...
Przeczytaj artykuł
