Istnieje wiele powodów, dla których aluminium jest najczęściej używanym metalem nieżelaznym.Jest bardzo plastyczny i plastyczny, dzięki czemu nadaje się do szerokiego zakresu zastosowań.Jego ciągliwość umożliwia przerabianie go na folię aluminiową, a jego plastyczność umożliwia wciąganie aluminium w pręty i druty.
Aluminium ma również wysoką odporność na korozję, ponieważ gdy materiał jest wystawiony na działanie powietrza, w naturalny sposób tworzy się ochronna warstwa tlenku.To utlenianie może być również sztucznie indukowane, aby zapewnić silniejszą ochronę.Naturalna warstwa ochronna aluminium sprawia, że jest ono bardziej odporne na korozję niż stal węglowa.Ponadto aluminium jest dobrym przewodnikiem ciepła i przewodnikiem, lepszym niż stal węglowa i stal nierdzewna.
(folia aluminiowa)
Jest szybszy i łatwiejszy w obróbce niż stal, a jego stosunek wytrzymałości do masy sprawia, że jest dobrym wyborem do wielu zastosowań wymagających mocnych, twardych materiałów.Wreszcie, w porównaniu z innymi metalami, aluminium można dobrze odzyskiwać, dzięki czemu można zaoszczędzić, stopić i ponownie wykorzystać więcej materiałów wiórowych.W porównaniu z energią wymaganą do wyprodukowania czystego aluminium, aluminium pochodzące z recyklingu może zaoszczędzić do 95% energii.
Oczywiście użycie aluminium ma pewne wady, zwłaszcza w porównaniu ze stalą.Nie jest tak twarda jak stal, przez co jest złym wyborem w przypadku części o większej sile uderzenia lub wyjątkowo wysokiej nośności.Temperatura topnienia aluminium jest również znacznie niższa (660 ℃, a temperatura topnienia stali wynosi około 1400 ℃), więc nie może wytrzymać zastosowań w ekstremalnie wysokich temperaturach.Posiada również bardzo wysoki współczynnik rozszerzalności cieplnej.Dlatego też, jeśli temperatura podczas obróbki będzie zbyt wysoka, odkształci się i trudno będzie zachować ścisłą tolerancję.Wreszcie aluminium może być droższe niż stal ze względu na wyższe zapotrzebowanie na energię w procesie zużycia.
stop aluminium
Lekko dostosowując ilość elementów ze stopu aluminium, można wytwarzać niezliczone rodzaje stopów aluminium.Jednak niektóre kompozycje okazały się bardziej przydatne niż inne.Te popularne stopy aluminium są pogrupowane według głównych pierwiastków stopowych.Każda seria ma pewne wspólne atrybuty.Na przykład stopy aluminium z serii 3000, 4000 i 5000 nie mogą być poddawane obróbce cieplnej, dlatego stosuje się obróbkę na zimno, znaną również jako utwardzanie przez zgniot.
Główne typy stopów aluminium
Seria 1000
Stop aluminium 1xxx zawiera najczystsze aluminium o zawartości aluminium co najmniej 99% wagowo.Nie ma konkretnych pierwiastków stopowych, z których większość to prawie czyste aluminium.Na przykład aluminium 1199 zawiera wagowo 99,99% aluminium i jest używane do produkcji folii aluminiowej.Są to gatunki najmiększe, ale mogą być utwardzane przez zgniot, co oznacza, że stają się mocniejsze przy wielokrotnym odkształcaniu.
Seria 2000
Głównym składnikiem stopowym aluminium serii 2000 jest miedź.Te gatunki aluminium mogą być utwardzane wydzieleniowo, co czyni je prawie tak wytrzymałymi jak stal.Utwardzanie przez wytrącanie polega na podgrzaniu metalu do określonej temperatury w celu wytrącenia innych metali z roztworu metalu (podczas gdy metal pozostaje w stanie stałym) i pomaga poprawić granicę plastyczności.Jednak dzięki dodatkowi miedzi odporność na korozję gatunku aluminium 2XXX jest niska.Aluminium 2024 zawiera również mangan i magnez do części lotniczych.
Seria 3000
Mangan jest najważniejszym dodatkiem w aluminium serii 3000.Te stopy aluminium mogą być również utwardzane przez zgniot (co jest konieczne do uzyskania wystarczającej twardości, ponieważ te gatunki aluminium nie mogą być poddawane obróbce cieplnej).Aluminium 3004 zawiera również magnez, który jest stopem stosowanym w aluminiowych puszkach do napojów, oraz jego utwardzaną odmianę.
Seria 4000
Aluminium serii 4000 zawiera krzem jako główny pierwiastek stopowy.Krzem obniża temperaturę topnienia aluminium klasy 4xxx.Aluminium 4043 jest używane jako materiał wypełniający do spawania stopów aluminium serii 6000, a aluminium 4047 jest używane jako cienka płyta i powłoka.
Seria 5000
Magnez jest głównym pierwiastkiem stopowym serii 5000.Gatunki te mają jedne z najlepszych odporności na korozję, dlatego są zwykle używane w zastosowaniach morskich lub w innych sytuacjach, w których występują ekstremalne środowiska.Aluminium 5083 to stop powszechnie stosowany do części morskich.
Seria 6000
Magnez i krzem są wykorzystywane do produkcji niektórych z najpopularniejszych stopów aluminium.Połączenie tych elementów służy do stworzenia serii 6000, która jest generalnie łatwa w obróbce i może być utwardzana wydzieleniowo.6061 jest jednym z najpopularniejszych stopów aluminium i ma wysoką odporność na korozję.Jest powszechnie stosowany w zastosowaniach konstrukcyjnych i lotniczych.
Seria 7000
Te stopy aluminium są wykonane z cynku i czasami zawierają miedź, chrom i magnez.Dzięki utwardzaniu wydzieleniowemu mogą być najmocniejszymi ze wszystkich stopów aluminium.7000 jest powszechnie stosowany w zastosowaniach lotniczych ze względu na jego wysoką wytrzymałość.7075 to wspólna marka.Chociaż jego odporność na korozję jest wyższa niż w przypadku materiałów serii 2000, jego odporność na korozję jest niższa niż w przypadku innych stopów.Ten stop jest szeroko stosowany, ale szczególnie nadaje się do zastosowań lotniczych.
Te stopy aluminium są wykonane z cynku, a czasami miedzi, chromu i magnezu i mogą być najsilniejsze ze wszystkich stopów aluminium poprzez utwardzanie wydzieleniowe.Klasa 7000 jest zwykle używana w zastosowaniach lotniczych ze względu na swoją wysoką wytrzymałość.7075 to powszechny gatunek o niższej odporności na korozję niż inne stopy.
Seria 8000
Seria 8000 to ogólny termin, który nie ma zastosowania do żadnego innego rodzaju stopu aluminium.Stopy te mogą zawierać wiele innych pierwiastków, w tym żelazo i lit.Na przykład aluminium 8176 zawiera wagowo 0,6% żelaza i 0,1% krzemu i jest używane do produkcji przewodów elektrycznych.
Hartowanie i odpuszczanie aluminium oraz obróbka powierzchni
Obróbka cieplna jest powszechnym procesem kondycjonowania, co oznacza, że zmienia właściwości materiałowe wielu metali na poziomie chemicznym.Szczególnie w przypadku aluminium konieczne jest zwiększenie twardości i wytrzymałości.Nieobrobione aluminium jest miękkim metalem, więc aby wytrzymać określone zastosowania, musi przejść pewien proces regulacji.W przypadku aluminium proces jest oznaczony literą na końcu numeru gatunku.
obróbka cieplna
Aluminium serii 2XXX, 6xxx i 7xxx może być poddane obróbce cieplnej.Pomaga to poprawić wytrzymałość i twardość metalu i jest korzystne w niektórych zastosowaniach.Inne stopy 3xxx, 4xxx i 5xxx mogą być obrabiane na zimno tylko w celu zwiększenia wytrzymałości i twardości.Stopom można nadać różne nazwy literowe (nazywane nazwami temperowania), aby określić, jaka obróbka zostanie zastosowana.Te nazwy to:
F wskazuje, że jest w stanie produkcyjnym lub materiał nie został poddany żadnej obróbce cieplnej.
H oznacza, że materiał został poddany utwardzeniu przez zgniot, niezależnie od tego, czy jest on prowadzony jednocześnie z obróbką cieplną.Liczby po „H” wskazują rodzaj obróbki cieplnej i twardość.
O wskazuje, że aluminium jest wyżarzane, co zmniejsza wytrzymałość i twardość.Wydaje się to dziwnym wyborem - kto chce bardziej miękkich materiałów?Jednak wyżarzanie daje materiał, który jest łatwiejszy w obróbce, możliwie mocniejszy i bardziej plastyczny, co jest korzystne w przypadku niektórych sposobów wytwarzania.
T wskazuje, że aluminium zostało poddane obróbce cieplnej, a liczba po „t” wskazuje szczegóły procesu obróbki cieplnej.Na przykład Al 6061-T6 jest poddawany obróbce cieplnej w roztworze (utrzymywany w temperaturze 980 ° F, a następnie hartowany w wodzie w celu szybkiego schłodzenia), a następnie starzony między 325 a 400 ° F.
obróbka powierzchniowa
Istnieje wiele rodzajów obróbki powierzchni, które można zastosować do aluminium, a każda obróbka powierzchni ma właściwości wyglądu i ochrony odpowiednie dla różnych zastosowań.
Nie ma wpływu na materiał po polerowaniu.Ta obróbka powierzchni wymaga mniej czasu i wysiłku, ale zwykle nie jest wystarczająca w przypadku elementów dekoracyjnych i najlepiej nadaje się do prototypów, które tylko testują funkcjonalność i przydatność.
Szlifowanie to kolejny krok naprzód w stosunku do obrabianej powierzchni.Zwróć większą uwagę na użycie ostrych narzędzi i przejść wykańczających, aby uzyskać gładsze wykończenie powierzchni.Jest to również dokładniejsza metoda obróbki, zwykle używana do testowania części.Jednak proces ten nadal pozostawia ślady maszynowe i zwykle nie jest stosowany w produkcie końcowym.
Piaskowanie tworzy matową powierzchnię poprzez natryskiwanie drobnych szklanych kulek na części aluminiowe.Spowoduje to usunięcie większości (ale nie wszystkich) śladów obróbki i nadanie jej gładkiego, ale ziarnistego wyglądu.Kultowy wygląd i styl niektórych popularnych laptopów pochodzi z piaskowania przed anodowaniem.
Utlenianie anodowe jest powszechną metodą obróbki powierzchni.Jest to ochronna warstwa tlenku, która naturalnie tworzy się na powierzchni aluminium pod wpływem powietrza.W procesie obróbki ręcznej elementy aluminiowe zawieszane są na przewodzącej podstawie, zanurzone w roztworze elektrolitycznym, a do roztworu elektrolitycznego wprowadzany jest prąd stały.Kiedy kwaśny roztwór rozpuszcza naturalnie utworzoną warstwę tlenku, prąd uwalnia tlen na jej powierzchni, tworząc w ten sposób nową warstwę ochronną z tlenku glinu.
Dzięki zrównoważeniu szybkości rozpuszczania i osadzania warstwa tlenku tworzy nanopory, umożliwiając dalszy wzrost powłoki poza naturalnymi możliwościami.Następnie, ze względu na estetykę, nanopory są czasami wypełniane innymi inhibitorami korozji lub kolorowymi barwnikami, a następnie uszczelniane, aby ukończyć powłokę ochronną.
Umiejętności obróbki aluminium
1. Jeśli obrabiany przedmiot zostanie przegrzany podczas obróbki, wysoki współczynnik rozszerzalności cieplnej aluminium wpłynie na tolerancję, szczególnie w przypadku cienkich części.Aby zapobiec negatywnym skutkom, można uniknąć koncentracji ciepła, tworząc ścieżki narzędzia, które nie koncentrują się zbyt długo na jednym obszarze.Ta metoda może rozpraszać ciepło, a ścieżkę narzędzia można przeglądać i modyfikować w oprogramowaniu krzywki, które generuje program obróbki CNC.
2. Jeśli siła jest zbyt duża, miękkość niektórych stopów aluminium będzie sprzyjać deformacji podczas przetwarzania.Dlatego określony gatunek aluminium jest przetwarzany zgodnie z zalecaną prędkością posuwu i prędkością, aby wytworzyć odpowiednią siłę podczas obróbki.Inną praktyczną zasadą zapobiegania deformacji jest utrzymywanie grubości części większej niż 0,020 cala we wszystkich obszarach.
3. Innym efektem plastyczności aluminium jest to, że może ono tworzyć kompozytowe krawędzie materiału na narzędziu.To zamaskuje ostrą powierzchnię skrawającą narzędzia, stępi narzędzie i zmniejszy jego wydajność skrawania.Ta nagromadzona krawędź może również powodować słabe wykończenie powierzchni części.Aby uniknąć nagromadzenia się krawędzi, do badania używa się materiału narzędzia;Spróbuj zastąpić HSS (stal szybkotnącą) płytkami z węglika spiekanego i odwrotnie i dostosuj prędkość skrawania.Możesz także spróbować dostosować ilość i rodzaj chłodziwa.
