Высокопрочные алюминиевые сплавы серий 2xxx и 7xxx сочетают в себе низкую плотность и сложные характеристики при механической обработке: термические деформации, прилипание, образование наплавленного слоя, упрочнение при деформации, выделение тепла при резании и быстрый износ инструмента. В данном руководстве рассматриваются вопросы выбора твердосплавных и DLC-инструментов, углы наклона режущей кромки, зазора и наклона, пределы износа, высокоскоростная резка, выбор подачи, охлаждение и обработка старением. В таблицах приведены примерные параметры для быстрого фрезерования, торцевого фрезерования, фрезерных головок с шаровидным концом и обработки сплава 7055 с сохранением указанных в исходном источнике марок инструмента, диаметров, скоростей, подач и глубин резания. Два необычных значения из исходного источника остались видимыми и помечены для проверки, а не были исправлены без уведомления.
Высокопрочные алюминиевые сплавы в данном случае обычно определяются как сплавы с пределом прочности при растяжении выше 480 МПа. В основном это сплавы Al-Cu-Mg и Al-Zn-Mg-Cu: серия 2xxx (дуралюминий) и серия 7xxx (сверхвысокопрочные сплавы). Первые обладают несколько меньшей статической прочностью, но более высокой рабочей температурой. Характеристики сильно варьируются в зависимости от состава, технологий плавки и затвердевания, обработки и термической обработки.
Достижения в области разработки сплавов, термической обработки и контроля микроструктуры позволили неуклонно повышать эксплуатационные характеристики. Предел прочности сверхвысокопрочных сплавов пятого поколения, находящих широкое применение в технике, вырос с примерно 600 МПа до 750–800 МПа, а у некоторых экспериментальных материалов он превышает 800 МПа.
Лабораторная прочность превысила 1 ГПа. В исследовании, опубликованном в 2026 году, с помощью сильной пластической деформации под высоким давлением с кручением удалось уменьшить размер зерен A2024 примерно до 130 нм. В ходе микрорастяжения были получены следующие показатели: предел прочности при растяжении — около 1 010 МПа, предел текучести 0,2% — 820 МПа, а относительное удлинение при разрыве — примерно 13%. Это свидетельствует о том, что усовершенствованный контроль микроструктуры может обеспечить традиционным высокопрочным сплавам возможность достичь предела прочности в 1 ГПа.
Эти результаты получены в основном с использованием специальных технологических процессов и микромасштабных образцов и значительно отличаются от характеристик промышленных листов, поковок и профилей. Для практических инженерных сплавов диапазон сверхвысоких пределов прочности 750–800 МПа по-прежнему остается более репрезентативным; значения выше 1 ГПа указывают направление передовых экспериментальных исследований.
Благодаря низкой плотности, высокой прочности, хорошей обрабатываемости и свариваемости эти сплавы играют важную роль в аэрокосмической, судостроительной и гражданской промышленности. Сплав серии 7xxx (7055) сочетает в себе высокую удельную прочность, низкую плотность, свариваемость и пластическую деформируемость и широко применяется в аэрокосмической и судостроительной отраслях.
| Управляемый фактор | Рекомендуемая практика |
|---|---|
| Материал инструмента | Выбирайте материалы, сочетающие в себе твердость, прочность, вязкость, износостойкость, стойкость к окислению и антиадгезионные свойства, такие как твердый сплав CoroMill 290, ZCC Cutting Tools KMG407 или инструмент с DLC-покрытием. |
| Конструкция и геометрия инструмента |
|
| Параметры резки |
|
| Смазочно-охлаждающая жидкость и охлаждение |
|
| Термическая обработка заготовки | Старение по методу T6, старение по методу T6I4 и регрессивное старение могут повлиять на характеристики обработки. |
Примечание: Приведенные выше параметры являются рекомендациями компании ZCC Cutting Tools.
Высокопрочные алюминиевые сплавы в основном подвергаются механической обработке методом фрезерования.
| Инструмент | Марка сплава | v (м/мин) | fz (мм), геометрия левой стороны | ae (мм) |
|---|---|---|---|---|
| Фреза с прямоугольным уступом | YD101 | 300 | 0.08–0.4 | ≤0,5 D |
| YD201 | 300 | 0.08–0.4 | ≤0,5 D |
Примечание: D — диаметр инструмента; LH — геометрия стругового выемника.
| Класс инструмента | Диаметр инструмента D (мм) | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 8 | 10 | 12 | 14 | 16 | 18 | 20 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| AL-2E | Скорость (об/мин) | 40,000 | 32,000 | 21,000 | 16,000 | 13,000 | 10,600 | 8,000 | 6,500 | 5,300 | 4,600 | 4,000 | 3,500 | 3,200 |
| Скорость подачи (мм/мин) | 500 | 750 | 1,100 | 1,250 | 1,100 | 1,000 | 1,100 | 1,250 | 1,300 | 1,350 | 1,350 | 1,350 | 1,350 | |
| Максимальная глубина резания | Боковое фрезерование: аe = 0,1D, ap = 1,5D; паз: ae = 1D, ap = 0,5D. | |||||||||||||
| AL-3W | Скорость (об/мин) | — | — | — | — | — | 10,600 | 8,000 | 6,500 | 5,300 | 4,600 | 4,000 | 3,500 | 3,200 |
| Скорость подачи (мм/мин) | — | — | — | — | — | 1,900 | 1,900 | 1,850 | 1,700 | 1,650 | 1,600 | 1,550 | 1,500 | |
| Максимальная глубина резания | Боковое фрезерование: аe = 0,25D, аp = 1,5D; паз: ae = 1D, ap = 1D. | |||||||||||||
Примечания: Ниже приведены рекомендации компании ZCC Cutting Tools по боковому фрезерованию. Для прорезания пазов используйте инструменты серий 50%–70% с указанной скоростью и серий 40%–60% с указанной подачей.
| Класс инструмента | Диаметр инструмента D (мм) | φ2 | φ3 | φ4 | φ5 | φ6 | φ8 | φ10 | φ12 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| AL-2B | Скорость (об/мин) | 40,000 | 26,500 | 20,000 | 16,000 | 13,000 | 10,000 | 8,000 | 6,600 |
| Скорость подачи (мм/мин) | 2,000 | 1,950 | 1,950 | 1,950 | 2,000 | 2,450 | 2,200 | 2,050 | |
| Максимальная глубина резания | ae = 0,2D, ap = 0,1D. | ||||||||
Примечание: Данные параметры являются рекомендациями компании ZCC Cutting Tools.
| Фреза | Заготовка | Материал инструмента | v (м/мин) | af (мм/зуб) | ap (мм) | γ0 (°) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Трехрежущая фреза для быстрого резания | 7055 | KMG407 | 5 | 0.08 | 2 | 0–5 |
Поделитесь своим чертежом, материалом, заданным допуском или вопросом по применению. Наша команда инженеров поможет рассмотреть маршрут обработки и предложит практичный следующий шаг.
Примеры из практики / Проекты
Эпоксидные композиты со стекловолокном приводят к истиранию режущих кромок, плохо рассеивают тепло и могут давать расслоение, сколы или выделять большое количество пыли при токарной обработке. Геометрия инструмента определяет...
Читать статьюПримеры из практики / Проекты
При быстрой разработке прототипов для неметаллических и металлических деталей используются разные процессы, в зависимости от геометрии детали, её назначения, материала и требований к проверке. В этой статье...
Читать статьюПримеры из практики / Проекты
Тонкостенные алюминиевые полусферические корпуса обладают низкой жесткостью и легко деформируются при токарной обработке на станке CNC. При прямом захвате или прижатии корпус остается без опоры,...
Читать статьюПримеры из практики / Проекты
При планировании технологического процесса обработки коленчатого вала необходимо обеспечить баланс между качеством обработки, эффективностью производства, затратами и требованиями к срокам поставки. В данной статье объясняется, как на раннем этапе определить точные базовые точки...
Читать статью
