AN-Prototype je přední poskytovatel služeb CNC obrábění hliníku v Číně. Máme tým vysoce kvalifikovaných inženýrů, strojníků a specialistů na kontrolu kvality schopných vyrábět hliníkové díly s přesností a precizností. Tento článek vysvětluje některé klíčové výhody CNC obrábění hliníku – což z něj činí jeden z našich nejrozsáhlejších prototypových a výrobních procesů – a zároveň představuje tipy pro CNC obrábění hliníku.
- Cena: $ $
- Tolerance: 0.005 mm
- Tloušťka stěny: 0.5 mm
- Dodací lhůta < 10 dní
- Certifikace ISO 9001 a ISO 13485
- 3osé, 4osé, 5osé CNC obrábění
- Maximální velikost dílu: 2000 * 1300 * 600 mm
Vlastnosti hliníkové slitiny
Hliník je silný, nemagnetický, cenově výhodný kovový materiál. Má dobré mechanické vlastnosti a tažnost. Jeho tažnost umožňuje výrobu hliníkové fólie, zatímco jeho tažnost umožňuje tažení hliníku do tyčí a drátů. Hliník je také vysoce odolný vůči korozi, protože ochranná oxidová vrstva se přirozeně tvoří, když je hliníkový blok vystaven vzduchu. Přirozená ochranná vrstva hliníku ho činí odolnějším vůči korozi než uhlíková ocel. Kromě toho je hliník dobrým vodičem tepla a elektřiny, lepší než uhlíková ocel a nerezová ocel. Hliník je rychlejší a jednodušší na CNC obrábění než ocel a titan, zatímco jeho poměr pevnosti a hmotnosti z něj dělá jednu z nejlepších voleb pro mnoho aplikací, které vyžadují pevný a tvrdý materiál. Hliník je zdaleka název nejrozšířenějšího kovového prvku nalezeného v zemské kůře, což je částečně důvod, proč se používá v mnoha předmětech, se kterými se každý den setkáváme. Hliník je ve skutečnosti nejrozšířenějším neželezným kovem, který se nachází jak v běžných předmětech, jako je hliníková fólie nebo hliníkové plechovky, tak v extrémně náročných aplikacích, jako jsou části kosmických lodí a ponorek.
Hliník má samozřejmě nějaké nevýhody, není tak tvrdý jako ocel, což z něj dělá špatnou volbu pro díly, které jsou vystaveny většímu nárazu nebo extrémně vysoké nosnosti. Hliník má také výrazně nižší bod tání (660 °C ve srovnání s nižším bodem tání oceli asi 1400 °C), takže nemůže odolat extrémně vysokým teplotám.
Hliník je oblíbeným materiálem pro CNC obrábění
CNC obrábění je tradiční výrobní technika, která využívá vrtáky a soustružnické nástroje k vytváření dílů odebíráním materiálu z pevného bloku materiálu. Proces je rychlý a vysoce opakovatelný, takže je ideální pro výrobu složitých dílů s úzkými tolerancemi. CNC obráběním lze obrábět téměř jakýkoli materiál, od plastů přes kovy až po sklolaminát, přičemž hliník je oblíbenou volbou ze všech. Iterace CNC strojů výrazně usnadnily obrábění hliníku, ale to neznamená, že výroba hliníkových dílů je o něco jednodušší, než bývala. Vzhledem k tomu, že je dnes na trhu mnoho druhů hliníku (nebo slitin), bude úspěch vašeho CNC hliníkového projektu záviset na výběru nejvhodnější hliníkové slitiny a nejvhodnějšího procesu CNC obrábění. Jen málo kovů nebo plastů se vyrovná neuvěřitelné všestrannosti hliníku. CNC obrábění hliníku je třikrát až čtyřikrát rychlejší než obrábění jiných běžných materiálů, jako je ocel a titan.
Flexibilita hliníku a působivý poměr pevnosti k hmotnosti jej předurčují k použití jako plášť všeho od aut a vlaků po letadla a lodě. Dnešní větší důraz na úsporu paliva a „lehkost“ vedl k tomu, že hliník nahradil „těžké kovy“, jako je nerezová ocel a uhlíková ocel, které se tradičně používají při výrobě součástí a vnitřních konstrukcí. Vysoká odolnost hliníku proti korozi také zabraňuje objemným a drahým antikorozním povlakům, které jiné materiály často vyžadují.
Díky hladkému stříbrnému povrchu je také ideální pro elektronická zařízení, jako jsou smartphony, notebooky, tablety a ploché televizory. Například kryt mobilního telefonu od společnosti Apple je vyroben z hliníku. Hliník je materiál, který je lehčí než ocel, pevnější než plast, spolehlivější, levný, snadno dostupný a nekonečně přizpůsobivý.
- Obrábění
Hliník se snadno CNC obrábí, takže jej lze rychle a přesně řezat CNC strojem. To vede k některým žádoucím výsledkům: za prvé, méně času na CNC obrábění, což je levnější (protože strojník potřebuje méně práce a samotný stroj vyžaduje méně času na provoz); za druhé, dobré řezání Obrobitelnost znamená menší deformaci součásti, když CNC řezný nástroj řeže obrobek. To umožňuje strojům splnit užší tolerance (až do ±0.005 mm) a výsledkem je větší přesnost a opakovatelnost.
- Odolnost proti korozi
Elektrická vodivost hliníku určuje jeho použití při výrobě elektrických součástek. Ačkoli není tak vodivý jako měď, čistý hliník má vodivost asi 37.7 milionů Siemens na metr při pokojové teplotě. Slitiny mohou mít nízkou elektrickou vodivost, ale hliníkové materiály jsou výrazně vodivější než materiály jako nerezová ocel.
- Eloxování hliníku
CNC obráběné hliníkové díly jsou oblíbené zejména v průmyslu spotřební elektroniky, a to nejen pro požadavky na pevnost a hmotnost, ale také pro rostoucí estetické nároky lidí. Hliník je eloxován, aby dodal ochranný oxidový povrch a dosáhl barevné estetiky. Apple například vyrábí různé typy krytů mobilních telefonů, všechny jsou eloxované.
- Recyklovatelnost
Hliník lze recyklovat z více než 95 %, takže je vhodnější pro podniky, které chtějí minimalizovat svůj dopad na životní prostředí. Recyklovatelné materiály jsou pro CNC obrábění velmi důležité, protože v procesu CNC obrábění bude vznikat velké množství odpadu v podobě třísek.
Hliníková technologie CNC obrábění
CNC frézování je použití počítačem řízeného systému kombinovaného s řezným nástrojem nebo frézou k řezání materiálu z pevného bloku za účelem vytvoření dílů vyrobených z materiálů, jako je kov, plast, dřevo a sklolaminát.
CNC soustružení je, když je tyč materiálu držena ve sklíčidle a otáčena, zatímco nástroj je přiváděn do obrobku a odebírá materiál, aby se vytvořil díl v požadovaném tvaru. CNC soustružené díly jsou většinou kruhové prvky.
Švýcarské CNC obrábění
CNC švýcarské obrábění je pokročilá výrobní technika využívající speciální nástrojové řezání určené k obrábění kovových polotovarů na složité, štíhlé nebo jemné součásti vyžadující úzké tolerance.
CNC řezání laserem
CNC laserové řezání využívá zaostřený, vysoce výkonný laserový paprsek k řezání nebo gravírování materiálu pro vytvoření vlastních tvarů. Je vysoce přesný, zejména při řezání složitých tvarů a malých otvorů.
CNC vrtání
CNC vrtání je obráběcí proces, který využívá rotační řezný nástroj k vytvoření kulatého otvoru v obrobku. Tyto otvory jsou obvykle určeny pro šrouby nebo šrouby pro účely montáže.
CNC závitování
CNC závitování je proces vytváření závitů na součásti. Musí se navrtat závitníkem a našroubovat do otvoru se zkosením konce, aby bylo možné šroub nebo svorník zašroubovat do otvoru.
Sinker EDM
Sinker EDM je proces ponoření dvou vodivých částí do nějaké izolační kapaliny (dielektrika), aby se vytvořily vysoce přesné součásti řízením jisker, chlazením obrobku a odplavováním erodovaných částic.
Wire EDM
Wire EDM je bezkontaktní subtraktivní výrobní proces, který využívá tenké nabité dráty a dielektrickou kapalinu k řezání kovových dílů do různých tvarů, kompatibilních s téměř všemi vodivými materiály.
CNC obráběné hliníkové třídy
Hliník používaný v projektech CNC obrábění není čistý – vždy obsahuje malé množství legujících prvků. Tyto legující prvky dodávají hliníku mimořádnou pevnost a tvrdost. Hliníkové slitiny stále obsahují 99 % až 99.6 % hmotnosti hliníku (prvku), přičemž zbývající procenta tvoří běžné materiály, jako je křemík, mangan, hořčík, měď a zinek. Mírnou úpravou obsahu legujících prvků lze vyrobit nekonečné množství hliníkových slitin. Některé kompozice se však ukázaly jako užitečnější než jiné. Tyto běžné slitiny hliníku jsou seskupeny podle hlavních legujících prvků. Každá řada má některé společné vlastnosti. Například hliníkové slitiny řady 3000, 4000 a 5000 nelze tepelně zpracovat, proto se používá tváření za studena, známé také jako mechanické zpevňování. AN-Prototype shrnuje vlastnosti 8 hliníkových slitin na základě dlouholetých zkušeností s CNC obráběním hliníku.
- Hliníková slitina řady 1000
Hliníkové slitiny 1xxx jsou nejčistší formou hliníku, obsahují nejméně 99 % hmotnosti hliníku. Teoreticky neexistují žádné další legující prvky. Například Aluminium 1199 je z 99.99 procent hliník a běžně se používá k výrobě hliníkové fólie. Hliníkové slitiny řady 1000 jsou nejměkčí jakosti hliníku, ale mohou ztvrdnout, což znamená, že se při opakované deformaci stanou pevnějšími.
- Hliníková slitina řady 2000
Hliníkové slitiny řady 2000 používají měď jako hlavní legující prvek. Tento druh hliníku může být kalen a může být téměř stejně pevný jako ocel. Precipitační kalení zahrnuje zahřátí kovu na takové teplo, že z roztoku kovu vycházejí sraženiny jiných kovů (zatímco kov zůstává pevný) a pomáhají zvýšit mez kluzu kovu. Avšak třídy hliníku 2xxx mají nižší odolnost proti korozi díky přidání mědi. Hliník 2024 obsahuje také mangan a hořčík a často se používá v leteckých součástech.
- Hliníková slitina řady 3000
Hliníkové slitiny 3xxx mají mangan jako nejdůležitější přísadu. Tyto hliníkové slitiny lze také kalit (je to nutné pro dosažení dostatečné tvrdosti, protože hliník řady 3000 nelze tepelně zpracovat). Hliník 3004 obsahuje také hořčík, slitinu běžně používanou v hliníkových nápojových plechovkách a jejích tvrzených variantách. Mezi nimi je hliník 3004 běžný kov používaný k výrobě nápojových plechovek a jejich víček.
- Hliníková slitina řady 4000
Hlavním legujícím prvkem hliníku řady 4000 je křemík. Křemík snižuje bod tání hliníku třídy 4xxx. Hliník 4043 se používá jako přídavný materiál pro svařování hliníkových slitin řady 6000, zatímco hliník 4047 se používá ve stavebnictví jako desky a obklady.
- Hliníková slitina řady 5000
Hořčík je hlavním legujícím prvkem v řadě 5000. Hliníkové slitiny řady 5000 mají nejlepší odolnost proti korozi, takže se často používají v námořních aplikacích nebo jiných situacích, které čelí extrémním prostředím. Hliník 5083 je kov běžně používaný v námořních částech.
- Hliníková slitina řady 6000
Hlavními legujícími prvky hliníkových slitin řady 6000 jsou hořčík a křemík. Hliníkové slitiny řady 6000 lze obecně snadno obrábět na CNC stroji a lze je vytvrzovat precipitačně. Zejména 6061 je jednou z nejběžnějších slitin hliníku a má také vysokou odolnost proti korozi.
- Hliníková slitina řady 7000
Hlavním legujícím prvkem hliníkových slitin řady 7000 je zinek, někdy s mědí, chromem a hořčíkem, a může být nejpevnější ze všech hliníkových slitin díky precipitačnímu tvrzení. Řada 7000 se běžně používá v leteckých aplikacích díky své vysoké pevnosti. 7075 je běžná třída s vyšší odolností proti korozi než hliníkové slitiny řady 2000. Hliník 7075 je zvláště vhodný pro letecké aplikace.
- Hliníková slitina řady 8000
Řada 8000 je zastřešující termín pro ostatní třídy hliníkových slitin. Hliníkové slitiny řady 8000 obsahují mnoho dalších prvků, včetně železa a lithia. Například hliník 8176 obsahuje hmotnostně 0.6 % železa a 0.1 % křemíku a často se používá k výrobě drátu.
Běžně hliníkové slitiny pro projekty CNC obrábění
I když je na výběr mnoho možností, pro CNC obrábění jsou vhodné pouze některé slitiny hliníku. Na základě dlouholetých zkušeností společnosti AN-Prototype s CNC obráběním a rychlou výrobou jsou následující nejoblíbenější hliníkové slitiny pro CNC projekty:
Hliník 6061-T6
6061-T6 je nejoblíbenější hliníková slitina a je používána většinou rychlých výrobních společností jako standardní třída pro CNC obrábění. 6061-T6 je vynikající univerzální, snadno CNC obrobitelný a může být podroben různým tepelným úpravám. Mezi běžné aplikace patří rámy jízdních kol, ventily, automobilové díly a další.
- Pevnost v tahu: 310 MPa
- Prodloužení při přetržení: 17 %
- Modul pružnosti: 68.9 GPa
- Tvrdost: 60 HRB
Hliník 7075-T6
7075-T6, známá svým vynikajícím poměrem pevnosti k hmotnosti, se svou tvrdostí vyrovná i některým měkčím ocelím. 7075-T6 je široce používán v leteckém a vojenském obranném průmyslu, běžné aplikace zahrnují letecké příslušenství, nádrže, vysoce výkonná jízdní kola a další. Hliník 7075-T6 je mnohem dražší než 6061 T6.
- Pevnost v tahu: 434 – 580 MPa
- Prodloužení při přetržení: 10-15%
- Modul pružnosti: 69 – 76 GPa
- Tvrdost: 79-86 HRB
Hliník 2024-T4
Hliník 2024-T4 je slitina střední až vysoké pevnosti s dobrou odolností proti únavě a lomovou houževnatostí. Hliník 2024-T4 není tak pevný jako 7075-T6, ale stále je vhodný pro letecké aplikace. Mezi běžné aplikace patří trupy letadel, části dopravních prostředků a křídla. 2024-T4 má špatnou odolnost proti korozi a je vysoce citlivý na tepelný šok.
- Pevnost v tahu: 200 – 540 MPa
- Tažnost při přetržení: 14 – 20 %
- Modul pružnosti: 71 – 73.1 GPa
- Tvrdost: 70 – 120 HB
Hliníkový MIC 6
Hliník MIC 6 byl speciálně vyvinut pro výrobu stabilních, vysoce odolných plechů s působivými vlastnostmi odlehčení v tahu, vynikající přesností a vysokou obrobitelností. Hliníkový MIC 6 je také neznečišťující a neporézní a často se používá v elektronice. Nevýhodou je, že vlákna MIC 6 nejsou tak silná jako vlákna 6061.
- Pevnost v tahu: 166 MPa
- Prodloužení při přetržení: 3 %
- Modul pružnosti: 71 GPa
- Tvrdost: 65HB
Hliník 6082
Hliník 6082 má podobné vlastnosti jako hliník 6061, ale s vyšší pevností, nejvyšší pevností ze všech slitin řady 6000 a vynikající odolností proti korozi. Hliník 6082 je vhodný pro stavebnictví a lze jej nalézt v mnoha mostech, věžích a vaznících. Stojí za zmínku, že hliník 6082 je obtížné vyrobit tenkostěnné díly.
- Pevnost v tahu: 140 – 340 MPa
- Tažnost při přetržení: 6.3 – 18 %
- Modul pružnosti: 69 – 71 GPa
- Tvrdost: 35-56 HRB
Hliník 5083-T6
Hliník 5083-T6 je známý svým výjimečným výkonem v extrémních podmínkách. Tento druh hliníku je velmi odolný proti korozi v mořském a chemickém prostředí. 5083 není vhodný pro použití v prostředí nad 65 °C. 5083 má širokou škálu aplikací na kryogenním trhu. Je také ideální pro námořní aplikace, chemické aplikace, díly dopravních prostředků, tlaková zařízení a další.
- Pevnost v tahu: 210-270 MPa
- Mez kluzu: 125-150 MPa
- Prodloužení při přetržení: 10-15%
- Maximální teplota: 65°C
Kondicionování a povrchová úprava hliníku
Tepelné zpracování: Hliník je měkčí kov než ocel. Tepelné zpracování označuje proces, který mění vlastnosti kovů na chemické úrovni a je účinným způsobem, jak zvýšit tvrdost a pevnost hliníku. Hliník řady 2xxx, 6xxx a 7xxx lze tepelně zpracovat. 3xxx, 4xxx a 5xxx lze zvýšit pevnost a tvrdost pouze tvářením za studena. Typy hliníku jsou doplněny různými nadřazenými názvy pro identifikaci použité úpravy. Toto jsou jména:
- F znamená, že materiál neprošel žádnou tepelnou úpravou.
- H označuje, že materiál prošel určitým mechanickým zpevněním, ať už souběžně s tepelným zpracováním či nikoli. Číslo za "H" označuje typ tepelného zpracování a tvrdost.
- O znamená, že hliník byl žíhán, což snižuje pevnost a tvrdost, ale zvyšuje houževnatost a tažnost.
- T označuje, že hliník byl tepelně zpracován, a číslo za „T“ označuje podrobnosti procesu tepelného zpracování. Například Al 6061-T6 je tepelně zpracován roztokem.
Dokončovací služby
Pískování
Pískování je proces povrchové úpravy používaný především pro estetické účely. Hliníkové díly získávají saténový nebo matný povrch tryskáním drobných skleněných kuliček na povrch pomocí vysokotlaké vzduchové pistole. Hlavními parametry procesu pískování jsou velikost skleněných kuliček a použitý tlak vzduchu. Tento proces se doporučuje pouze v případě, že rozměrové tolerance součásti nejsou kritické.
Eloxování
Eloxování je elektrochemický proces, při kterém se hliníkový díl ponoří do zředěného roztoku kyseliny sírové a přivede se elektrické napětí k přeměně povrchu dílu na tvrdý, neelektroreaktivní povlak oxidu hlinitého, který poskytuje silnou ochranu proti korozi a zvyšuje odolnost proti korozi. . Celkový vzhled kovové části.
Protolabs nabízí tři typy eloxování hliníku:
Kyselina chromová typu I: Poskytuje tenký, ale stále odolný povlak. Běžně se používá pro svařované díly a sestavy a jako základní nátěr před lakováním. Jako všechny eloxované povrchy je nevodivý.
Typ II-kyselina sírová: Tvrdší než typ I nabízí mimořádně odolný povrch. Příklady použití zahrnují: karabinové háky, rukojeti svítilen, díly motocyklů a těla hydraulických ventilů.
Typ III-Tvrdý elox nebo tvrdý povlak: Jedná se o nejtlustší a nejtvrdší dostupný elox a má širokou škálu aplikací pro díly a produkty v automobilovém průmyslu, letectví, těžkém vybavení, námořním průmyslu, všeobecné výrobě a armádě/vymáhání práva.
Povlak
Jedná se o potažení hliníkových dílů jiným materiálem, jako je zinek, nikl a chrom. To se provádí za účelem zlepšení procesu součásti a lze toho dosáhnout pomocí elektrochemického procesu.
Práškové lakování
Proces práškového lakování zahrnuje nanášení barevného polymerního prášku na díly pomocí elektrostatické stříkací pistole. Díl je poté vytvrzen při 200 °C. Práškové lakování zvyšuje pevnost a také odolnost proti oděru, korozi a nárazu.
Aplikace různých tříd hliníkové slitiny
Aerospace/Letadla
Následující hliníkové slitiny mají vlastnosti, jako je vysoká pevnost, nízká hmotnost a účinný přenos tepla, a jsou běžné v letectví a letectví.
- 1420
- 2004, 2014, 2017, 2020, 2024, 2080, 2090, 2091, 2095, 2219, 2324, 2519, 2524
- 4047
- 6013, 6061, 6063, 6113, 6951
- 7010, 7049, 7050, 7055, 7068, 7075, 7079, 7093, 7150, 7178, 7475
Námořní / Offshore
Tepelně neupravitelné slitiny (řada 5000) jsou preferovány pro námořní aplikace kvůli jejich vysoké odolnosti proti korozi. Hořčík zvyšuje pevnost a odolnost hliníkových slitin proti korozi a zlepšuje svařitelnost. V prostředí s vysokou vlhkostí, pod vodou a slanou vodou jsou oblíbené slitiny řady 5000:
- 5052, 5059, 5083, 5086
- 6061, 6063
Automobilový průmysl
Pro automobilky jsou hliníkové slitiny první volbou pro vnější díly karoserie a další komponenty.
- 2008, 2036, 5083, 5456, 5754, 6016, 6111
- 5182, 5754, 6061, 6063
Jízdní kolo
Následující materiály jsou upřednostňovány pro rámy a díly jízdních kol kvůli jejich nízké hmotnosti a vysoké pevnosti.
- 2014
- 6061, 6063
- 7005, 7075
Výběr správné hliníkové slitiny pro CNC projekty
Pokud se konstruktér rozhodne použít hliník jako materiál pro výrobu součásti, hliníkové slitiny 2024-T4, 7075-T6 a 6082 jsou nejvhodnější pro vysoce výkonné aplikace, zatímco 6061 a MIC 6 lze použít ve většině případů.
Protože je CNC obrábění tak všestranné, může být pro inženýry náročné zúžit seznam materiálů, které se hodí pro konkrétní projekt. S desítkami let zkušeností s rychlou výrobou může tým odborných designérů a inženýrů AN-Prototype pomoci každému konstruktérovi snadněji vybrat ten správný materiál. AN-Prototype se zavazuje pomáhat každému zákazníkovi inovovat během výrobního procesu a dosáhnout požadovaných výsledků – výběr materiálu splní všechny klíčové požadavky. Kontaktujte nás ještě dnes – co nejrychleji proměňte svůj nápad ve skutečnost.