Alüminyum CNC İşleme

Alüminyum, günümüzde en çok işlenen malzemelerden biridir. Aslında, alüminyum CNC işleme süreçleri, uygulama sıklığı açısından çelikten sonra ikinci sıradadır. Bunun başlıca nedeni mükemmel işlenebilirliğidir.

Alüminyum CNC İşleme’nin Avantajları

Farklı derecelerde özelliklere sahip çok sayıda alüminyum alaşımı olmasına rağmen, neredeyse tüm alüminyum alaşımları için geçerli olan temel özellikler vardır.

İşlenebilirlik

Alüminyum kolayca şekillendirilebilir, işlenebilir ve çeşitli işlemler kullanılarak işlenebilir. Yumuşak olduğu ve kolayca talaş kaldırdığı için takım tezgahları tarafından hızlı ve kolay bir şekilde kesilebilir. Ayrıca çelikten daha ucuzdur ve işlemek için daha az güç gerektirir. Bu özellikler hem makinist hem de parçayı sipariş eden müşteri için büyük faydalar sağlar. Ayrıca, alüminyumun iyi işlenebilirliği, işleme sırasında daha az deforme olması anlamına gelir. Bu da CNC tezgahlarının daha yüksek toleranslar elde etmesini sağlayarak daha yüksek doğruluk sağlar.

Mukavemet-Ağırlık Oranı

Alüminyum, çeliğin yoğunluğunun yaklaşık üçte biri kadardır. Bu da onu nispeten hafif yapar. Hafif olmasına rağmen alüminyum çok yüksek mukavemete sahiptir. Bu mukavemet ve hafiflik kombinasyonu, malzemelerin mukavemet-ağırlık oranı olarak tanımlanır. Alüminyumun yüksek mukavemet/ağırlık oranı, onu otomotiv ve havacılık endüstrileri gibi çeşitli endüstrilerde ihtiyaç duyulan parçalar için elverişli hale getirir.

Korozyon Direnci

Alüminyum, yaygın deniz ve atmosfer koşullarında çizilmeye ve korozyona karşı dayanıklıdır. Bu özellikleri eloksal kaplama ile geliştirebilirsiniz. Korozyona karşı direncin farklı alüminyum kalitelerinde değişiklik gösterdiğine dikkat etmek önemlidir. Ancak en yaygın olarak CNC ile işlenen kaliteler en yüksek dirence sahiptir.

Düşük Sıcaklıklardaki Performansı

Çoğu malzeme sıfırın altındaki sıcaklıklarda arzu edilen özelliklerinden bazılarını kaybetme eğilimindedir. Örneğin, hem karbon çelikleri hem de kauçuk düşük sıcaklıklarda kırılgan hale gelir. Alüminyum ise çok düşük sıcaklıklarda yumuşaklığını, sünekliğini ve mukavemetini korur.

Elektriksel İletkenlik

Saf alüminyumun elektrik iletkenliği oda sıcaklığında metre başına yaklaşık 37,7 milyon siemendir. Alüminyum alaşımları saf alüminyumdan daha düşük iletkenliğe sahip olsalar da, parçalarının elektrikli bileşenlerde kullanılabilmesi için yeterince iletkendirler. Öte yandan, elektrik iletkenliği işlenmiş bir parçanın istenen bir özelliği değilse, alüminyum uygun olmayan bir malzeme olacaktır.

Geri Dönüştürülebilirlik

Eksiltici bir imalat süreci olduğundan, CNC işleme süreçleri atık malzeme olarak çok sayıda talaş üretir. Alüminyum yüksek oranda geri dönüştürülebilirdir, yani geri dönüştürmek için nispeten düşük enerji, çaba ve maliyet gerektirir. Bu durum, harcamaları telafi etmek veya malzeme israfını azaltmak isteyenler için tercih edilebilir olmasını sağlar. Ayrıca alüminyumu işlemek için daha çevre dostu bir malzeme haline getirir.

Eloksal Potansiyeli

Bir malzemenin aşınma ve korozyon direncini artıran bir ardıl işlem prosedürü olan eloksal kaplamanın alüminyum ile uygulanması mümkündür. Bu işlem aynı zamanda işlenmiş alüminyum parçalara renk kazandırmayı da mümkün kılmaktadır.

CNC İşleme için Popüler Alüminyum Alaşımları

Xometry’deki deneyimlerimize göre, aşağıdaki 5 alüminyum sınıfı CNC işleme için en sık kullanılanlardan biridir.

EN AW-2007 / 3.1645 / AlCuMgPb

Alternatif tanımlamalar: 3.1645; EN 573-3; AlCu4PbMgMn.

Bu alüminyum alaşımı, ana alaşım elementi olarak bakıra (% 4-5) sahiptir. Dayanıklı, hafif, son derece işlevsel ve AW 2030 ile aynı yüksek mekanik özelliklere sahip kısa yontulmuş bir alaşımdır. Ayrıca havşa açma, ısıl işlem ve yüksek hızda işleme için de uygundur. Tüm bu özellikler EN AW 2007’nin makine parçaları, cıvatalar, somunlar, perçinler, vidalar ve dişli çubukların üretiminde yaygın olarak kullanılmasını sağlar. Bununla birlikte, bu alüminyum kalitesi düşük kaynaklanabilirliğe ve düşük korozyon direncine sahiptir; bu nedenle parça işlemeden sonra koruyucu eloksal yapılması önerilir.

EN AW-5083 / 3.3547 / Al-Mg4,5Mn

Alternatif tanımlamalar: 3.3547; Alloy 5083; EN 573-3; UNS A95083; ASTM B209; AlMg4.5Mn0.7

AW 5083, zorlu ortamlardaki mükemmel performansıyla bilinir. Magnezyum ve az miktarda krom ve manganez içerir. Bu kalite hem kimyasal hem de deniz ortamlarında korozyona karşı çok yüksek dirence sahiptir. Isıl işlem görmeyen alaşımlar arasında AW 5080 en yüksek mukavemete sahiptir; bu özelliğini kaynaktan sonra bile korur. Bu alaşım 65°C’den daha yüksek sıcaklıklardaki uygulamalarda kullanılmamalıdır, ancak düşük sıcaklık uygulamalarında mükemmeldir.

Arzu edilen özellikleri nedeniyle AW 5080, kriyojenik ekipmanlar, denizcilik uygulamaları, basınçlı ekipmanlar, kimyasal uygulamalar, kaynaklı konstrüksiyonlar ve araç gövdeleri dahil olmak üzere çok sayıda uygulamada kullanılır.

EN AW 5754 / 3.3535 / Al-Mg3

Alternatif tanımlamalar: 3.3535; Alloy 5754; EN 573-3; U21NS A95754; ASTM B 209; Al-Mg3.

En yüksek alüminyum yüzdesine sahip işlenmiş bir alüminyum-magnezyum alaşımı olan AW 5754 haddelenebilir, dövülebilir ve ekstrüde edilebilir. Ayrıca ısıl işlem görmez ve mukavemetini artırmak için soğuk işlenebilir, ancak sünekliği daha düşüktür. Ayrıca, bu alaşım korozyona karşı mükemmel dirence ve yüksek mukavemete sahiptir. Bu özellikler göz önüne alındığında, AW 5754’ün en popüler CNC ile işlenmiş alüminyum kalitelerinden biri olduğu anlaşılabilir. Genellikle kaynaklı yapılarda, döşeme uygulamalarında, balıkçılık ekipmanlarında, araç gövdelerinde, gıda işlemede ve perçinlerde kullanılır.

EN AW-6060 / 3.3206 / Al-MgSi

Alternatif tanımlamalar: 3.3206; ISO 6361; UNS A96060; ASTM B 221; AlMgSi0,5

Magnezyum ve silikon içeren bir dövme alüminyum alaşımıdır. Isıl işleme tabi tutulabilir ve ortalama mukavemete, iyi kaynaklanabilirliğe ve iyi şekillendirilebilirliğe sahiptir. Ayrıca korozyona karşı oldukça dirençlidir; bu özellik eloksal ile daha da geliştirilebilir. EN AW 6060 genellikle inşaat, gıda işleme, tıbbi ekipman ve otomotiv mühendisliğinde kullanılır.

EN AW-7075 / 3.4365 / Al-Zn6MgCu

Alternatif tanımlamalar: 3.4365; UNS A96082; H30; Al-Zn6MgCu.

Çinko, bu alüminyum sınıfındaki birincil alaşım elementidir. EN AW 7075 ortalama işlenebilirliğe, zayıf soğuk şekillendirme özelliklerine sahip olmasına ve hem kaynak hem de lehimleme için uygun olmamasına rağmen; yüksek mukavemet-yoğunluk oranına, atmosferik ve deniz ortamlarına karşı mükemmel dirence ve bazı çelik alaşımlarıyla karşılaştırılabilir mukavemete sahiptir. Bu alaşım, planör ve bisiklet çerçeveleri, kaya tırmanışı ekipmanları, silahlar ve kalıp aleti üretimi dahil olmak üzere çok geniş bir uygulama yelpazesinde kullanılmaktadır.

EN AW-6061 / 3.3211 / Al-Mg1SiCu

Alternatif tanımlamalar: 3.3211, UNS A96061, A6061, Al-Mg1SiCu.

Bu alaşım, ana alaşım elementleri olarak magnezyum ve silikon ile eser miktarda bakır içerir. 180Mpa gerilme mukavemeti ile yüksek mukavemetli bir alaşımdır ve iskeleler, demiryolu vagonları, makine ve havacılık parçaları gibi yüksek yüklü yapılar için çok uygundur.

EN AW-6082 / 3.2315 / Al-Si1Mg

Alternatif tanımlamalar: 3.2315, UNS A96082, A-SGM0,7, Al-Si1Mg.

Tipik olarak haddeleme ve ekstrüzyonla şekillendirilen bu alaşım, çok iyi kaynaklanabilirlik ve termal iletkenlik ile orta mukavemete sahiptir. Yüksek gerilme korozyonu çatlama direncine sahiptir. Çekme mukavemeti 140 – 330MPa arasında değişir. Açık deniz inşaatlarında ve konteynerlerde yoğun olarak kullanılır.

Alüminyum CNC İşleme Süreçleri

Günümüzde mevcut olan bir dizi CNC işleme prosesi ile alüminyum parça üretebilirsiniz. Bu işlemlerden bazıları aşağıdaki gibidir.

Cep Frezeleme

Cep frezeleme olarak da bilinen bu dik işlem yöntemi, bir parçada içi boş bir cebin işlenmesini sağlar.

Alın Frezeleme

Talaşlı imalatta alın tornalama veya alın frezeleme yoluyla bir iş parçasının yüzeyinde düz bir kesit alanı oluşturmayı içerir.

Alüminyum İşleme Takımları

Alüminyum CNC işleme için takım seçimini etkileyen çeşitli faktörler vardır.

Takım Tasarımı

Bir takım geometrisinin alüminyum işlemedeki verimliliğine katkıda bulunan farklı yönleri vardır. Bunlardan biri de kanal sayısıdır. Yüksek hızlarda talaş boşaltma zorluğunu önlemek için, alüminyum CNC işleme için kesici takımlar 2-3 oluğa sahip olmalıdır. Daha fazla sayıda oluk, daha küçük talaş kanalları ile sonuçlanır. Bu, alüminyum alaşımları tarafından üretilen büyük talaşların sıkışmasına neden olur. Kesme kuvvetleri düşük olduğunda ve talaş boşluğu işlem için kritik önem taşıdığında, 2 oluk kullanmalısınız. Talaş boşluğu ve takım gücü arasında mükemmel bir denge için 3 oluk kullanın.

Helis Açısı

Helis açısı, bir takımın merkez çizgisi ile kesme kenarı boyunca teğet geçen düz bir çizgi arasındaki açıdır. Kesici takımların önemli bir özelliğidir. Daha yüksek bir helis açısı talaşları bir parçadan daha hızlı kaldırırken, kesim sırasında sürtünmeyi ve ısıyı artırır. Bu, yüksek hızlı alüminyum CNC işleme sırasında talaşların takım yüzeyine kaynak yapmasına neden olabilir. Öte yandan daha düşük helis açısı daha az ısı üretir ancak talaşları etkili bir şekilde kaldırmayabilir. Alüminyum işleme için 35° veya 40° helis açısı kaba işleme uygulamaları için uygunken, 45° helis açısı yüzey kalitesi için en iyisidir.

Boşluk Açısı

Boşluk açısı, bir kesici takımın düzgün çalışması için bir diğer önemli faktördür. Aşırı büyük bir açı, takımın çalışmayı delmesine ve takırdamasına neden olur. Öte yandan, çok küçük bir açı takım ile iş arasında sürtünmeye neden olur. Alüminyum CNC işleme için 6° ile 10° arasındaki boşluk açıları en iyisidir.

Takım Malzemesi

Karbür, alüminyum CNC işlemede kullanılan kesici takımlar için tercih edilen malzemedir. Alüminyum yumuşak kesim olduğundan, alüminyum için bir kesici takımda önemli olan sertlik değil, jilet keskinliğinde bir kenar tutma yeteneğidir. Bu yetenek karbür takımlarda mevcuttur ve iki faktöre bağlıdır: karbür tane boyutu ve bağlayıcı oranı. Daha büyük bir tane boyutu daha sert bir malzemeyle sonuçlanırken, daha küçük bir tane boyutu daha sert, darbeye daha dayanıklı bir malzemeyi garanti eder ki bu aslında bizim istediğimiz özelliktir. Daha küçük taneler, ince tane yapısını ve malzemenin mukavemetini elde etmek için kobalt gerektirir.

Ancak kobalt, yüksek sıcaklıklarda alüminyumla reaksiyona girerek takım yüzeyinde alüminyumdan oluşan bir kenar oluşturur. Önemli olan, bu reaksiyonu en aza indirmek ve aynı zamanda gerekli mukavemeti korumak için doğru miktarda kobalt içeren (%2-20) bir karbür takım kullanmaktır. Karbür takımlar tipik olarak alüminyum CNC işleme ile ilişkili yüksek hızlara Çelik takımlardan daha iyi dayanabilir.

Takım malzemesine ek olarak, takım kaplaması da takım kesim verimliliğinde önemli bir faktördür. ZrN (Zirkonyum Nitrür), TiB2 (Titanyum di-Borür) ve elmas benzeri kaplamalar, alüminyum CNC işlemede kullanılan takımlar için bazı uygun kaplamalardır.

Besleme ve Hızlar

Kesme hızı, kesici takımın dönme hızıdır. Alüminyum çok yüksek kesme hızlarına dayanabilir, bu nedenle alüminyum alaşımları için kesme hızı kullanılan makinenin sınırlarına bağlıdır. Hız, alüminyum CNC işlemede pratik olduğu kadar yüksek olmalıdır, çünkü bu, yerleşik kenarların oluşma olasılığını azaltır, zaman kazandırır, parçadaki sıcaklık artışını en aza indirir, talaş kırılmasını iyileştirir ve yüzey kalitesini artırır. Kullanılan tam hız, alüminyum alaşımına ve takım çapına göre değişir.

İlerleme hızı, iş parçasının veya takımın, takımın her dönüşünde hareket ettiği mesafedir. Kullanılan ilerleme, istenen yüzeye, iş parçasının mukavemetine ve sertliğine bağlıdır. Kaba kesimler 0,15 ila 2,03 mm/dev ilerleme gerektirirken, finiş kesimler 0,05 ila 0,15 mm/dev ilerleme gerektirir.

Kesim Sıvısı

İşlenebilirliğine rağmen, alüminyum asla kuru kesilmemelidir, çünkü bu durum yığma kenarların oluşmasına neden olur. Alüminyum CNC işleme için uygun kesim sıvıları, çözünebilir yağ emülsiyonları ve mineral yağlardır. Klor veya aktif sülfür içeren kesme sıvılarından kaçının çünkü bu elementler alüminyumu lekelemektedir.

Ardıl İşlem Süreçleri

Bir alüminyum parçayı işledikten sonra, parçanın fiziksel, mekanik ve estetik özelliklerini geliştirmek için uygulayabileceğiniz belirli işlemler vardır. En yaygın ardıl işlemler aşağıdaki gibidir.

Cam Küre Kumlama ve Kumlama

Cam küre kumlama, estetik amaçlı bir ardıl işlemdir. Bu proseste, işlenmiş parça yüksek basınçlı bir hava tabancası kullanılarak küçük cam boncuklarla püskürtülür, etkili bir şekilde malzeme çıkarılır ve pürüzsüz bir yüzey sağlanır. Alüminyuma saten veya mat bir yüzey kazandırır. Cam küre kumlama için ana proses parametreleri cam kürelerin boyutu ve kullanılan hava basıncı miktarıdır. Bu işlemi yalnızca bir parçanın boyutsal toleransları kritik olmadığında kullanın.

Diğer ardıl işlem süreçleri arasında polisaj ve boyama yer alır.

Kaplama

Bu, alüminyum bir parçanın çinko, nikel ve krom gibi başka bir malzeme ile kaplanmasını içerir. Bu, parça süreçlerini iyileştirmek için yapılır ve elektrokimyasal süreçlerle elde edilebilir.

Eloksal Kaplama

Eloksal kaplama, bir alüminyum parçanın seyreltilmiş sülfürik asit çözeltisine daldırıldığı ve katot ve anot boyunca bir elektrik voltajının uygulandığı elektrokimyasal bir işlemdir. Bu işlem, parçanın açıkta kalan yüzeylerini etkili bir şekilde sert, elektriksel olarak reaktif olmayan bir alüminyum oksit kaplamaya dönüştürür. Oluşturulan kaplamanın yoğunluğu ve kalınlığı çözeltinin kıvamına, eloksal süresine ve elektrik akımına bağlıdır. Bir parçayı renklendirmek için de eloksal işlemi uygulayabilirsiniz.

Toz Boya

Toz boya işlemi, elektrostatik bir püskürtme tabancası kullanılarak bir parçanın renkli polimer tozu ile kaplanmasını içerir. Parça daha sonra 200°C sıcaklıkta kürlenmeye bırakılır. Toz boya, aşınma, korozyon ve darbelere karşı mukavemeti ve direnci artırır.

Isıl İşlem

Isıl işlem uygulanabilen alüminyum alaşımlarından yapılan parçalar, mekanik özelliklerini iyileştirmek için ısıl işleme tabi tutulabilir.

Alüminyum Parçaların Endüstrideki Uygulamaları

Daha önce de belirtildiği gibi, alüminyum alaşımları bir dizi arzu edilen özelliğe sahiptir. Bu nedenle, CNC işleme ile üretilmiş alüminyum parçalar, aşağıdakiler de dahil olmak üzere çeşitli endüstrilerde vazgeçilmezdir:

• Havacılık: Yüksek mukavemet/ağırlık oranı nedeniyle, birçok uçak donanımı işlenmiş alüminyumdan yapılmaktadır;
• Otomotiv: Havacılık ve uzay endüstrisine benzer şekilde, otomotiv endüstrisindeki şaftlar ve diğer bileşenler gibi birçok parça alüminyumdan yapılır;
• Elektrik: Yüksek elektrik iletkenliğine sahip olan CNC ile işlenmiş alüminyum parçalar genellikle elektrikli cihazlarda elektronik bileşenler olarak kullanılır;
• Gıda/İlaç: çoğu organik madde ile reaksiyona girmedikleri için alüminyum parçalar gıda ve ilaç endüstrilerinde önemli rol oynar;
• Spor: Alüminyum genellikle beyzbol sopaları ve spor düdükleri gibi spor ekipmanlarının yapımında kullanılır;
• Kriyojenik: alüminyumun sıfırın altındaki sıcaklıklarda mekanik özelliklerini koruyabilmesi, alüminyum parçaların kriyojenik uygulamalar için tercih edilmesini sağlar.

Bookmark (0)

Close

Paylaş