Алюминий широко используется в промышленности благодаря ценному сочетанию свойств: легкости, прочности, пластичности, коррозионной стойкости. Однако для эффективного применения алюминия важнейшим требованием является его хорошая обрабатываемость. В случае производства изделий из металла на заказ необходимо учитывать некоторые нюансы обработки.
Ключевые особенности металла
Давайте рассмотрим ключевые особенности обработки алюминия. Благодаря его высокой пластичности и относительно невысокой твердости, алюминий легко поддается различным видам механической обработки резанием, таким как точение, сверление, фрезерование, шлифовка и другие. Интересно отметить, что при резании алюминия образуется длинная стружка, что упрощает процесс обработки и повышает стойкость инструмента.
Однако, при выборе режимов резания и инструмента для обработки алюминиевых заготовок существует ряд нюансов. Например, глубина резания при точении алюминия должна быть в 1,5-2 раза выше, чем для стали, а скорость резания на 20-50% выше. Это компенсирует более низкую теплопроводность алюминия и его сплавов.
Когда дело доходит до сверления алюминия, оптимальная скорость резания составляет 25-35 м/мин, а для фрезерования – до 1000 м/мин. Скорость при шлифовании значительно ниже, примерно 18-20 м/с. Для резания алюминия часто применяют быстрорежущие стали Р6М5, Р18 и твердые сплавы.
Следует отметить, что высокая коррозионная активность алюминия приводит к интенсивному износу режущего инструмента. Чтобы повысить его стойкость, часто используют алмазные и эльборовые резцы, а также смазывающие охлаждающие жидкости (СОЖ).
Одним из ключевых факторов, влияющих на обрабатываемость алюминия, является химический состав сплава. Например, силумины – это сплавы алюминия с кремнием до 13%. Они отличаются меньшей пластичностью и большей твердостью, что затрудняет их механическую обработку по сравнению с технически чистым алюминием.
С другой стороны, дуралюмины, содержащие медь, магний и цинк, относятся к наиболее технологичным алюминиевым сплавам. Они сочетают высокие механические характеристики с отличной обрабатываемостью резанием на станках.
Состояние заготовки также оказывает существенное влияние на качество обработки алюминия. Наличие литейной корки, окалины и внутренних напряжений может затруднять обработку. Для повышения обрабатываемости рекомендуется предварительная термическая обработка, такая как гомогенизация или рекристаллизационный отжиг.
Высокоскоростные методы обработки, такие как высокоскоростное фрезерование и сверление, значительно расширяют технологические возможности по обработке алюминиевых заготовок. Применение чистовых операций позволяет достигать высоких классов шероховатости поверхности.
Еще одним перспективным методом обработки деталей из алюминия является алмазное выглаживание. Этот метод заключается в пластическом деформировании поверхности с использованием алмазного индентора и не требует смазывающих охлаждающих жидкостей. Алмазный индентор - это инструмент с кончиком из алмаза, который используется для измерения твердости различных материалов методом индентации. Процесс индентации включает в себя создание углубления или впадины на поверхности материала путем приложения нагрузки. Такое углубление или впадина затем анализируется для определения физических свойств материала, таких как твердость и упругость. Алмазы используются в инденторах из-за их высокой твердости и устойчивости к износу, что позволяет проводить точные измерения на широком спектре материалов. Этот метод особенно полезен для исследования свойств материалов на микро- и наноуровнях.
В условиях единичного и мелкосерийного производства все чаще используют станки с числовым программным управлением (ЧПУ). Использование таких станков в сочетании с системами автоматизированного проектирования и изготовления (САМ) значительно повышает гибкость производства.
В целом, обрабатываемость алюминия и его сплавов можно оценить как хорошую. Это подтверждается широким применением деталей из алюминия, которые получают различными способами, включая литье, штамповку, прокатку и различные методы резания.