O que você precisa saber sobre usinagem CNC de peças de alumínio

Existem muitas razões pelas quais o alumínio é o metal não ferroso mais comumente usado. É muito maleável, por isso é adequado para uma ampla gama de aplicações. Sua ductilidade permite que seja feito em folha de alumínio, e sua ductilidade permite que o alumínio seja transformado em hastes e fios.

O alumínio também possui alta resistência à corrosão, pois quando o material é exposto ao ar, naturalmente forma uma camada protetora de óxido. Esta oxidação também pode ser induzida artificialmente para fornecer proteção mais forte. A camada protetora natural de alumínio o torna mais resistente à corrosão do que o aço carbono. Além disso, o alumínio é um bom condutor de calor e elétrico, melhor do que o aço carbono e o aço inoxidável.

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É mais rápido e fácil de processar do que o aço e sua relação resistência / peso o torna uma boa escolha para muitas aplicações que requerem materiais fortes e duros. Finalmente, em comparação com outros metais, o alumínio pode ser bem reciclado, portanto, mais material de chip pode ser preservado, derretido e reutilizado. Em comparação com a energia necessária para produzir alumínio puro, a reciclagem de alumínio pode economizar até 95% de energia.

Obviamente, o uso do alumínio também apresenta algumas desvantagens, principalmente quando comparado ao aço. Não é tão duro quanto o aço, o que o torna uma escolha ruim para peças que suportam maior impacto ou capacidade de carga extremamente alta. O ponto de fusão do alumínio também é significativamente menor (660 ° C, quando o ponto de fusão do aço é menor, cerca de 1400 ° C), ele não pode suportar aplicações de temperaturas extremas. Ele também tem um alto coeficiente de expansão térmica, portanto, se a temperatura for muito alta durante o processamento, ele se deforma e é difícil manter tolerâncias rígidas. Finalmente, o alumínio pode ser mais caro do que o aço devido aos maiores requisitos de energia durante o consumo.

Liga de alumínio

Ajustando ligeiramente a quantidade de elementos de liga de alumínio, inúmeros tipos de ligas de alumínio podem ser fabricados. No entanto, algumas composições provaram ser mais úteis do que outras. Essas ligas de alumínio comuns são agrupadas de acordo com os principais elementos de liga. Cada série possui alguns atributos comuns. Por exemplo, ligas de alumínio das séries 3000, 4000 e 5000 não podem ser tratadas termicamente, então o trabalho a frio é usado, que também é chamado de endurecimento por trabalho. Para

Os principais tipos de liga de alumínio são os seguintes.

1000 series

As ligas de alumínio 1xxx contêm o alumínio mais puro, com um teor de alumínio de pelo menos 99% em peso. Não há elementos de liga específicos, a maioria dos quais é alumínio quase puro. Por exemplo, o alumínio 1199 contém 99,99% de alumínio por peso e é usado para fazer folhas de alumínio. Essas são as classes mais macias, mas podem ser endurecidas por trabalho, o que significa que se tornam mais fortes quando deformadas repetidamente.

Série 2000

O principal elemento de liga do alumínio da série 2000 é o cobre. Esses tipos de alumínio podem ser endurecidos por precipitação, o que os torna quase tão fortes quanto o aço. O endurecimento por precipitação envolve o aquecimento do metal a uma determinada temperatura para permitir que a precipitação de outros metais precipite da solução de metal (enquanto o metal permanece sólido) e ajuda a aumentar a resistência ao escoamento. No entanto, devido à adição de cobre, os graus de alumínio 2xxx têm menor resistência à corrosão. O Alumínio 2024 também contém manganês e magnésio e é usado em peças aeroespaciais.

3000 series

O manganês é o elemento aditivo mais importante da série 3000 de alumínio. Essas ligas de alumínio também podem ser endurecidas por trabalho (isso é necessário para atingir um nível de dureza suficiente, porque esses tipos de alumínio não podem ser tratados termicamente). O Alumínio 3004 também contém magnésio, uma liga usada em latas de bebidas de alumínio, e suas variantes endurecidas.

4000 series

O alumínio da série 4000 inclui silício como o principal elemento de liga. O silício reduz o ponto de fusão do alumínio de grau 4xxx. O alumínio 4043 é usado como um material de barra de enchimento para soldar ligas de alumínio da série 6000, enquanto o alumínio 4047 é usado como folha e revestimento.

Série 5000

O magnésio é o principal elemento de liga na série 5000. Esses graus têm uma das melhores resistências à corrosão, por isso são freqüentemente usados ​​em aplicações marítimas ou outras situações que enfrentam ambientes extremos. O alumínio 5083 é uma liga comumente usada em peças marítimas.

6000 series

Tanto o magnésio quanto o silício são usados ​​para fazer algumas das ligas de alumínio mais comuns. A combinação desses elementos é usada para criar a série 6000, que geralmente é fácil de processar e endurecer por precipitação. Em particular, 6061 é uma das ligas de alumínio mais comuns e tem alta resistência à corrosão. É comumente usado em aplicações estruturais e aeroespaciais.

7000 series

Essas ligas de alumínio são feitas de zinco e às vezes contêm cobre, cromo e magnésio. Eles podem ser endurecidos por precipitação para se tornarem as mais fortes de todas as ligas de alumínio. O grau 7000 é frequentemente usado em aplicações aeroespaciais devido à sua alta resistência. 7075 é um grau comum. Embora sua resistência à corrosão seja maior do que a dos materiais da série 2000, sua resistência à corrosão é menor do que outras ligas. Esta liga é comumente usada, mas é particularmente adequada para aplicações aeroespaciais. Para

Essas ligas de alumínio são feitas de zinco e, às vezes, de cobre, cromo e magnésio, e podem se tornar as mais fortes de todas as ligas de alumínio por endurecimento por precipitação. A classe 7000 é normalmente usada em aplicações aeroespaciais devido à sua alta resistência. 7075 é uma classe geral com menor resistência à corrosão do que outras ligas.

8000 series

A série 8000 é um termo geral que não se aplica a nenhum outro tipo de liga de alumínio. Essas ligas podem incluir muitos outros elementos, incluindo ferro e lítio. Por exemplo, 8176 alumínio contém 0,6% de ferro e 0,1% de silício em peso e é usado para fazer fios.

Tratamento de têmpera de alumínio e tratamento de superfície

O tratamento térmico é um processo de condicionamento comum, o que significa que altera as propriedades do material de muitos metais no nível químico. Principalmente no caso do alumínio, é necessário aumentar a dureza e a resistência. O alumínio não tratado é um metal macio, portanto, para resistir a certas aplicações, ele precisa passar por um certo processo de ajuste. Para o alumínio, o processo é indicado pelo nome da letra no final do número do grau.

Tratamento térmico

O alumínio das séries 2xxx, 6xxx e 7xxx pode ser tratado termicamente. Isso ajuda a aumentar a resistência e a dureza do metal e é benéfico para certas aplicações. Outras ligas 3xxx, 4xxx e 5xxx só podem ser trabalhadas a frio para aumentar a resistência e a dureza. Nomes de letras diferentes (chamados de nomes temperados) podem ser adicionados à liga para determinar qual tratamento é usado. Esses nomes são:

F indica que está no estado de fabricação ou o material não passou por nenhum tratamento térmico.

H significa que o material foi submetido a algum tipo de endurecimento por trabalho, realizado ou não simultaneamente com o tratamento térmico. O número após "H" indica o tipo de tratamento térmico e dureza.

O indica que o alumínio é recozido, o que reduz a resistência e a dureza. Esta parece ser uma escolha estranha - quem iria querer um material mais macio? No entanto, o recozimento produz um material que é mais fácil de processar, possivelmente mais resistente e mais dúctil, o que é vantajoso para certos métodos de fabricação.

T indica que o alumínio foi tratado termicamente e o número após "T" indica os detalhes do processo de tratamento térmico. Por exemplo, o Al 6061-T6 passa por um tratamento térmico de solução (mantido a 980 graus Fahrenheit, depois temperado em água para resfriamento rápido) e, em seguida, um tratamento de envelhecimento entre 325 e 400 graus Fahrenheit.

Tratamento da superfície

Existem muitos tratamentos de superfície que podem ser aplicados ao alumínio, e cada tratamento de superfície tem aparência e características de proteção adequadas para diferentes aplicações. Para

Não há efeito no material após o polimento. Este tratamento de superfície requer menos tempo e esforço, mas geralmente não é suficiente para peças decorativas e é mais adequado para protótipos que apenas testam a função e adequação.

O lixamento é o próximo passo acima da superfície usinada. Preste mais atenção ao uso de ferramentas afiadas e passes de acabamento para produzir um acabamento de superfície mais liso. Este também é um método de processamento mais preciso, geralmente usado para testar peças. No entanto, esse processo ainda deixa rastros de máquina, por isso geralmente não é usado no produto final.

O jato de areia cria uma superfície fosca pulverizando minúsculas contas de vidro nas peças de alumínio. Isso removerá a maioria (mas não todas) as marcas de processamento e dará uma aparência lisa, mas granulada. A aparência icônica de alguns laptops populares vem do jato de areia antes da anodização.

A anodização é um método comum de tratamento de superfície. É uma camada protetora de óxido que se formará naturalmente na superfície do alumínio quando exposta ao ar. Durante o processamento manual, as peças de alumínio são penduradas em um suporte condutor, imersas em uma solução eletrolítica, e a corrente contínua é introduzida na solução eletrolítica. Quando o ácido da solução dissolve a camada de óxido formada naturalmente, a corrente libera oxigênio em sua superfície, formando assim uma nova camada protetora de óxido de alumínio.

Ao equilibrar a taxa de dissolução e a taxa de acúmulo, a camada de óxido forma nanoporos, permitindo que o revestimento continue a crescer além do que é naturalmente possível. Mais tarde, por razões estéticas, os nanoporos às vezes são preenchidos com outros inibidores de corrosão ou corantes coloridos e, em seguida, selados para completar o revestimento protetor.

Habilidades de processamento de alumínio

1. Se a peça de trabalho ficar superaquecida durante o processamento, o alto coeficiente de expansão térmica do alumínio afetará a tolerância, especialmente para peças finas. Para evitar quaisquer efeitos negativos, a concentração de calor pode ser evitada criando caminhos de ferramenta que não ficam concentrados em uma área por muito tempo. Este método pode dissipar calor e o caminho da ferramenta pode ser visualizado e modificado no software CAM que gera o programa de usinagem CNC.

2.2. Se a força for muito grande, a suavidade de algumas ligas de alumínio irá promover a deformação durante o processamento. Portanto, de acordo com a taxa de alimentação recomendada e velocidade para processar um determinado grau de alumínio, a fim de gerar a força adequada durante o processo. Outra regra prática para evitar a deformação é manter a espessura da peça maior que 0,020 polegadas em todas as áreas.

3. Outro efeito da ductilidade do alumínio é que ele pode formar uma borda combinada do material na ferramenta. Isso ocultará a superfície de corte afiada da ferramenta, tornará a ferramenta cega e reduzirá sua eficiência de corte. Essa borda de acúmulo também pode causar um acabamento superficial ruim na peça. Para evitar o acúmulo de arestas, faça experiências com materiais de ferramenta; tente substituir o HSS (aço rápido) por pastilhas de metal duro, ou vice-versa, e ajuste a velocidade de corte. Você também pode tentar ajustar a quantidade e o tipo de fluido de corte.

Deixe-nos saber como processar peças de alumínio por usinagem CNC conforme o vídeo a seguir.

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