Все об алюминии

Машинисты и производители инструментов — люди выносливые и мало боятся. Многие покорили мир производства, имея всего лишь набор микрометров и напильник. Большинство из них пережили встречи с инженерами, инспекторами по качеству и ужасными специалистами по безопасности.

Единственное, что пугает эту группу суровых профессионалов производства, — это трудно поддающиеся обработке материалы. Главную тревогу для этих профессионалов вызывает то, что им поручают отламывать станки, затуплять сверла и вообще раздражать металлы, такие как нержавеющая сталь, Hastelloy и Inconel. Все они с нетерпением ждут работы в алюминии.

Алюминий легкий, чистый и легко обрабатывается, поэтому механикам нравится с ним работать. Алюминиевые сплавы поставляются без окалины, грязи и масел, поскольку процессы производства алюминия чище, чем процессы производства других материалов. Алюминий также является одним из наименее плотных материалов, обычно используемых в производстве, поэтому с металлом легко обращаться. Самое главное, это пластичный материал, что делает процессы изготовления и механической обработки несложными.

Иногда люди спрашивают: «Как быстро вы можете обрабатывать алюминий?» Ответ таков: настолько быстро, насколько может работать машина. Поскольку алюминий легко поддается обработке, существует широкий диапазон эффективных скоростей резания. Алюминий очень щаден и может успешно обрабатываться с использованием широкого спектра параметров резания. Милосердная природа алюминия делает его идеальным материалом для обучения студентов, проверки новых программ ЧПУ и создания крутых демонстраций станков на выставках.

Проблемы

Хотя обработка алюминия может быть легкой, характеристики, которые упрощают ее обработку, могут создавать проблемы, особенно в условиях больших объемов производства, жестких требований к циклу и жестких допусков.

Прокатные и экструдированные сплавы склонны к деформации в процессе механической обработки, поскольку внутренние напряжения разрушаются. Обычно деталь находится в пределах допуска, когда закреплена в приспособлении, и вне допуска, когда она не закреплена. Борьба с искажениями может потребовать термообработки, изменения методов обработки и операций после обработки. Крупные детали с тонким сечением, такие как аэрокосмические конструкции, являются наиболее проблематичными.

Помимо своей пластичности, алюминий очень хорошо проводит тепло, и эта комбинация снижает хрупкость в зоне сдвига во время формирования стружки. Это означает, что алюминий не любит традиционные процессы шлифования — например, шлифование поверхности и шлифование наружного диаметра. Создание деталей с жесткими допусками без шлифования может оказаться сложной задачей. Когда я работал в аэрокосмической промышленности, мы наносили твердое анодирование на алюминиевые поверхности, чтобы можно было использовать шлифовальные станки для наружного диаметра алюминиевых деталей.

Стружкодробление — еще одна типичная проблема, связанная с прокатными, коваными и экструдированными сплавами. Короче говоря, сформировать стружку легко, но сломать стружку бывает сложно, в результате чего она получается длинной и вязкой, которая обволакивает инструменты и детали. За последние годы геометрия режущего инструмента значительно улучшилась, но небольшая глубина резания и высокие скорости резания по-прежнему могут создавать проблемы с непрерывным образованием стружки. Для устранения вязкой стружки может потребоваться изменение скорости резания, нагрузки на стружку и геометрии инструмента. Непрерывная стружка является существенным препятствием для достижения оптимального времени цикла.

Разработка станков, режущего инструмента и методов обработки специально для алюминия быстро продвинулась с 1990-х годов, и несколько производителей станков выпустили на рынок станки, специально предназначенные для обработки алюминия. В сочетании с современными режущими инструментами такая комбинация может создавать огромные объемы алюминиевой стружки. Если их не убрать с рабочей зоны, могут случиться плохие вещи. Обычно известная как повторная резка, стружка может втянуться режущим инструментом и застрять между инструментом и деталью, вызывая плохое качество поверхности, поломку инструмента и повышенный износ инструмента. Производители использовали охлаждающую жидкость под высоким давлением для выдувания стружки из зоны резки и применяли системы подачи большого объема для вымывания стружки из станка. Объем стружки от этих станков настолько велик, что конструкции станков пришлось изменить, чтобы можно было использовать силу тяжести для удаления стружки. Некоторые вертикальные токарные станки перевернуты таким образом, что их патроны находятся над режущими инструментами, что приводит к отлетанию стружки от деталей.