Aluminiumbearbeitung

Im Vergleich zu anderen Konstruktionsmaterialien sind Aluminium und seine Legierungen relativ einfach zu bearbeiten..

Mechanische Bearbeitbarkeit

Alle spanenden Verfahren werden üblicherweise als spanende Bearbeitung bezeichnet: Drehen, Mahlen, Hobeln, Bohren, Sägen usw.. d. Da es ganz viele verschiedene Aluminiumlegierungen gibt, dann können sie unterschiedliche Bearbeitbarkeitseigenschaften haben.

Der Begriff Verarbeitbarkeit umfasst alle Eigenschaften, die für den Bearbeitungsprozess relevant sind:

  • Verschleiß des Schneidwerkzeugs;
  • erforderliche Schnittkraft;
  • Chipform;
  • Oberflächenqualität nach der Bearbeitung.

Bearbeitbarkeit ist keine solche Eigenschaft des Materials, die durch einen charakteristischen Parameter bestimmt werden könnte. Sie ist ein komplexer Technologiebegriff. Die Bearbeitbarkeit hängt sowohl von den physikalischen als auch den chemischen Eigenschaften von Aluminium oder Aluminiumlegierungen ab, und aus dem Produktionsprozess, die bei der Herstellung eines Aluminiumhalbzeugs oder -produkts verwendet wurde.

Bearbeitungsparameter

Das kinematische Zusammenspiel von Werkzeug und Werkstück ist ein entscheidendes Kriterium für den Bearbeitungsprozess.. Genau genommen, der Begriff "Bearbeitbarkeit" sollte für jeden einzelnen Bearbeitungsprozess (Drehen, Bohren usw.. D.). Aufgrund des wohldefinierten Zusammenspiels von Werkzeugen und Teilen bezeichnet der Begriff „Bearbeitbarkeit“ in der Regel den Drehprozess..

Jede Technologie, die zur Bearbeitung verwendet wird, hängt von mehreren unabhängigen Parametern ab:

  • Schnittparameter und Werkzeuggeometrie;
  • verwendete Ausrüstung;
  • Schneidwerkzeugmaterial.

Cm. Schneidwerkzeug für Aluminium

Aluminiumspäne

Spanform ist ein wichtiges Kriterium bei der Aluminiumbearbeitung. Normalerweise versuchen sie, kurze zylindrisch gestrandete Späne zu erhalten., Spiralspäne oder einfach Spiralspäne.

Es gibt viele verschiedene Arten von Aluminiumspänen.. Mit den unterschiedlichsten Aluminiumlegierungen lassen sich nahezu alle bekannten Spanformen herstellen.. Normalerweise wird folgendes Muster beobachtet: je härter und fester die Aluminiumlegierung, je kürzer seine Späne. Daraus ergeben sich folgende allgemeine Regeln:

  • Reines Aluminium und weiches, verformbares Aluminium ergeben sehr lange Späne, was Sie zu besonderen Korrekturmaßnahmen zwingt, z.B, spezielle Vorrichtungen zum Brechen von Spänen.
  • Hochfeste Aluminiumlegierungen (zum Beispiel, AlMg5, AlMgSi1,0) stellen keine Probleme mit der Form der Chips dar;
  • Untereutektische Aluminiumgusslegierungen (AlSi8Cu3, AlSi10Mg usw.. geben kurze runde und spiralförmige Späne, die sich leicht entfernen lässt.
  • Eutektische Aluminiumgusslegierungen (AlSi12) neigen dazu, lange Späne zu bilden;
  • Übereutektische Aluminiumgusslegierungen bilden immer einen Kurzschluss, fragmentierte Chips, was oft schwer zu entfernen ist.

Aluminiumlegierungen mit verbesserter Zerspanbarkeit enthalten niedrig schmelzende Weichmetalle, die zur Bildung von kurzen Spänen beitragen. In der Regel handelt es sich dabei um Legierungen mit Zusätzen von Blei oder Wismut.

Einer der technologischen Parameter, die die Form der Chips beeinflussen, ist die Zahngeometrie des Schneidwerkzeugs. So, при пониженном переднем угле образуются более короткая стружка в тех сплавах, для которых обычно характерна длинная стружка. Это происходит за счет сжатия стружки (рисунок 1).

struzhka-alyuminiyaBild 1 – Сжатие стружки при большом и малом переднем угле зуба

Качество поверхности при механической обработке

В общем случае качество поверхности, die bei der Bearbeitung von Aluminium und Aluminiumlegierungen entsteht, hängt von drei unabhängigen Parametern ab:

  • Kinematische Rauheit: theoretische Rautiefe (von unten nach oben), die aus der Relativbewegung des Schneidwerkzeugs und des Teils berechnet wird.
  • Rauheit einer bearbeiteten Oberfläche: das charakteristische Verhalten eines Materials während seiner mechanischen Trennung, verbunden mit den Besonderheiten seiner Mikrostruktur;
  • Внешние воздействия: такие параметры, как устойчивость системы, состояние режущих кромок и т. п.; эти параметры особенно важны при механической обработке алюминия с большой скоростью резания.

В общем случае влияние материала на степень шероховатости поверхности детали после ее механической обработки, то есть на качество механически обработанной поверхности, зависит от тех же факторов, что и форма стружки.

В отношении деформируемых алюминиевых сплавов эта закономерность выглядит так:

  • чем выше прочность и твердость алюминиевого сплава, который подвергают механической обработке, тем более гладкую поверхность можно на нем получить.

Что касается литейных алюминиевых сплавов, то на их механически обработанную поверхность определенное влияние оказывает их микроструктура. Твердые частицы, которые внедрены в мягкую матрицу, могут вырываться с образованием грубой поверхности. Dennoch, в целом, качество поверхности механически обработанной поверхности литейных сплавов также может считаться хорошей и часто очень хорошей.

Скорость резания

Скорость резания является важным параметром механической обработки, который оказывает влияние на качество поверхности. Обычно величина шероховатости является обратно пропорциональной скорости резания. При низких скоростях резания шероховатость поверхности очень резко возрастает из-за повышенного налипания на режущей кромке. При механической обработке алюминия области низких скоростей резания, как правило, избегают. Налипание на режущую кромку – это явление, которое является типичным для алюминия. Оно состоит в повторяющемся налипании алюминиевых частиц на режущую кромку инструмента с последующим их срывом с кромки (рисунок 2).

skorost-rezaniya-sheroxovatostBild 2 – Налипание алюминия на режущую кромку при низкой скорости резания

Обрабатываемость алюминия: классификация

Группы механической обрабатываемости алюминия

С точки зрения механической обрабатываемости алюминиевые сплавы подразделяют на следующие группы (в порядке повышения трудности механической обработки):

  • Группа 1: Деформируемые алюминиевые сплавы с низкой прочностью;
  • Группа 2.1: Деформируемые алюминиевые сплавы повышенной прочности;
  • Группа 2.2: Алюминиевые сплавы для механической обработки;
  • Группа 3.1: Алюминиево-кремниевые сплавы с содержанием кремния до 10 %;
  • Группа 3.2: Эвтектические алюминиево-кремниевые сплавы;
  • Группа 3.3: Заэвтектические алюминиево-кремниевые сплавы.

Группа 1: Деформируемые алюминиевые сплавы с низкой прочностью

1) Термически неупрочняемые сплавы в отожженном состоянии или частично нагартованном состоянии:

Примеры сплавов:

  • AlMn,
  • AlMg1,
  • AlMgMn.

2) Термически упрочняемые сплавы в несостаренном состоянии:

Примеры сплавов:

  • AlMgSi0,5,
  • AlMgSi1.

Характерные свойства для механической обработки:

  • мягкие,
  • пластичные,
  • низкая прочность,
  • отсутствуют твердые включения,
  • склонность к налипанию на режущей кромке.

Группа 2.1: Деформируемые сплавы повышенной прочности

1) Термически неупрочняемые сплавы в нагартованном состоянии:

Примеры сплавов:

  • AlMn
  • AlMg1, AlMg2, AlMg3, AlMg4, AlMg5
  • AlMgMn
  • AlMg4,5Mn

2) Термически обрабатываемые сплавы в состаренном и/или нагартованном состоянии:

Примеры сплавов:

  • AlCuMg1
  • AlZnMg1
  • AlZnMgCu0,5
  • AlZnMgCu1,5

Характерные свойства для механической обработки:

  • прочность от 300 zu 600 Н/мм2 с хорошим удлинением,
  • отсутствуют твердые включения – низкий износ инструмента,
  • снижение склонности к налипанию на режущую кромку с увеличением прочности.

Группа 2.2: Алюминиевые сплавы для механической обработки

Термически обрабатываемые деформируемые сплавы с добавками для ломки стружки

Примеры сплавов:

  • AlMgSiPb
  • AlCuBiPb
  • AlCuMgPb

Характерные свойства для механической обработки:

  • короткая стружка благодаря присутствию добавок Pb и Bi;
  • прочность от 280 zu 380 H/мм2;
  • низкая склонность к налипаниям на режущей кромке.

Группа 3.1: Литейные сплавы Al-Si с содержанием кремния до 10 %

1) Сплавы AlSiCu

Примеры сплавов:

  • AlSi5Cu1
  • AlSi6Cu4
  • AlSi8Cu3

2) Сплавы AlSiMg

Примеры сплавов:

  • AlSi7Mg
  • AlSi9Mg
  • AlSi10Mg

Характерные свойства для механической обработки:

  • прочность от 250 zu 360 N / mm2;
  • повышенный износ режущего инструмента из-за твердых компонентов микроструктуры и включений;
  • хорошая ломкость стружки и гладкая поверхность;
  • склонность к налипанию на режущую кромку при содержании аремния более 5 %.

Группа 3.2: Литейные сплавы Al-Si с низкой твердостью

Сплавы Al-Si с содержанием кремния около 12 %

Пример сплава:

AlSi12

Характерные свойства для механической обработки:

  • низкая твердость алюминиевой матрицы;
  • твердые металлические компоненты микроструктуры и включения;
  • высокая склонность к налипанию на режущую кромку.

Группа 3.3: Литейные сплавы Al-Si с высокой твердостью

Сплавы Al-Si с содержанием кремния свыше 12 %

Примеры сплавов:

  • AlSi18CuMgNi
  • AlSi21CuNiMg
  • AlSi25CuMgNi
  • AlSi17Cu4FeMg

Характерные свойства для механической обработки:

  • средняя прочность;
  • высокая твердость;
  • очень низкая пластичность;
  • высокий износ режущего инструмента из-за очень твердых интерметаллических частиц и первичного кремния;
  • высокая склонность к налипанию на режущую кромку.

Eine Quelle: TALAT 3100

Cm. Schneidwerkzeug für Aluminium