Introduzione alla lavorazione CNC dell'alluminio

Pochissime sostanze possono eguagliare l'incredibile versatilità dell'alluminio.L'alluminio è altamente lavorabile E relativamente poco caro, rendendolo perfetto per la lavorazione CNC.I produttori possono lavorarlo tre o anche quattro volte più velocemente rispetto ad altri materiali comuni come l’acciaio e il titanio.

Suo flessibilità E impressionante rapporto resistenza-peso lo rendono ideale per l'uso come rivestimento esterno di tutti i mezzi di trasporto, dalle automobili ai treni fino agli aerei e alle imbarcazioni.

Una maggiore enfasi sull'efficienza del carburante e sulla 'leggerezza' ha visto l'alluminio sostituire i metalli più pesanti tradizionalmente utilizzati per realizzare componenti e strutture interne.Suo elevata resistenza alla corrosione inoltre evita la necessità di pesanti e costosi rivestimenti anticorrosivi spesso richiesti da altri materiali.

Inoltre, l'alluminio lo è non tossico, malleabile E 100% riciclabile.Questo è il motivo per cui il metallo è così ampiamente utilizzato per contenitori per alimenti e bevande, vassoi, coperchi, buste, sacchetti e involucri.

Grazie al suo finitura superficiale lucida e argentata, è adatto anche per dispositivi elettronici come smartphone, laptop, tablet e TV a schermo piatto.Può essere trovato anche nei progetti di costruzione sia come elemento di progettazione che per fornire supporto strutturale.

Metti insieme tutte queste caratteristiche e avrai un materiale più leggero dell'acciaio, più resistente e più affidabile della plastica, poco costoso, facilmente reperibile E infinitamente adattabile.

Questa guida ti aiuterà a capire:

• Da dove viene l'alluminio?

• Cos'è la lavorazione CNC?

• Quali tipi di alluminio vengono utilizzati nella lavorazione CNC?

• Lavorazione CNC dell'acciaio o dell'alluminio?

• Quali sono i processi di lavorazione CNC dell'alluminio più comuni?

Da dove viene l’alluminio?

Alluminio è l'elemento metallico più abbondante nella crosta terrestre.L'industria dei metalli ne fonde più di 40 milioni di tonnellate ogni anno e i produttori lo utilizzano in numerose applicazioni.

Come la maggior parte dei metalli, l'alluminio è presente nelle rocce della crosta terrestre come minerale.Le compagnie minerarie estraggono quasi tutto l'alluminio metallico dal minerale di bauxite, che tipicamente contiene dal 30% al 60% di ossido di alluminio (o allumina).Il resto è una miscela di silice, vari ossidi di ferro e biossido di titanio.

Un processo in due fasi trasforma l'allumina in alluminio metallico:

1. Estrazione dell'allumina dalla bauxite

Quasi tutta la fornitura mondiale di allumina è prodotto utilizzando il processo Bayer.Il chimico austriaco Carl Josef Bayer sviluppò questa tecnica alla fine del XIX secolo.

Si tratta di frantumare la bauxite in una polvere fine, mescolarla con acqua e riscaldare la miscela con soda caustica.La soda caustica scioglie l'allumina, permettendole di passare attraverso i filtri.

I produttori aggiungono cristalli di idrossido di alluminio alla soluzione di allumina e poi riscaldano ed essiccano la miscela per produrre alluminio.

2. Fusione dell'allumina per produrre alluminio metallico

Per annusare alluminio, le raffinerie dissolvono l'allumina in un bagno fluorurato e utilizzano una corrente elettrica per scomporla in alluminio metallico e ossigeno attraverso un processo chiamato elettrolisi.Quindi raccolgono l'alluminio e lo portano in una fornace, dove lo combineranno con materiale di alluminio riciclato e lo riscalderanno fino a quando non sarà fuso.

Viene poi colato in stampi o estruso meccanicamente in varie forme.I più comuni sono lamiere, billette, barre, tubi, piastre, barre e fili.Questi vengono poi tagliati in diverse forme e dimensioni e spediti a un'altra azienda o produttore che li trasformerà in innumerevoli prodotti.

Cos'è la lavorazione CNC?

A Macchina CNC combina le tecniche di produzione tradizionali con un sistema di controllo numerico computerizzato (CNC).Ciò gli consente di tagliare e modellare il materiale grezzo in oggetti impossibili o troppo dispendiosi in termini di tempo e denaro per essere realizzati manualmente.

Il controllo computerizzato garantisce un livello di precisione estremamente elevato.Ciò si traduce in maggiore precisione, coerenza, produttività, controllo e libertà di progettazione con meno sprechi.

Le prime macchine a controllo numerico furono sviluppate alla fine degli anni '40 aggiungendo motori alle attrezzature già in uso.L'avvento dei computer negli anni '60 portò allo sviluppo delle moderne macchine CNC.

Il più utilizzato Macchine CNC sono fresatrici, trapani, torni e macchine da taglio al plasma, laser e ad acqua.

Tutte queste macchine eseguono i cosiddetti metodi di produzione 'sottrattivi'.Ciò significa che durante il processo il materiale viene rimosso (sottratto) da un pezzo.

Quali tipi di alluminio vengono utilizzati nella lavorazione CNC?

Nella sua forma pura, l'alluminio è malleabile, resistente alla maggior parte delle forme di corrosione, non magnetico ed è un ottimo conduttore di calore ed elettricità.Tuttavia, è troppo debole per la maggior parte delle applicazioni commerciali.

Una maggiore resistenza si ottiene combinando l'alluminio fuso con altri elementi come rame, litio, magnesio, manganese, silicio e zinco per formare una lega.Queste leghe migliorano ulteriormente anche le altre proprietà naturali dell'alluminio.

Le leghe più comuni utilizzate in lavorazione CNC dell'alluminio rientrano in tre gruppi:

Leghe di alluminio fuso—Cuso significa modellato mentre è fuso o liquido.I produttori formano questo tipo di lega versando l'alluminio fuso in uno stampo e raffreddato.Le leghe di alluminio pressofuso sono convenienti, versatili, leggere, durevoli e funzionano bene alle alte temperature.

L’industria automobilistica è il maggiore utilizzatore di leghe fuse, rappresentando circa i due terzi dell’alluminio utilizzato nelle automobili.Le parti realizzate con leghe fuse includono parti del motore, alloggiamenti, piantoni dello sterzo e, sempre più, supporti strutturali.Altri usi comuni includono pentole, componenti di macchinari e strumenti portatili.

Le leghe fuse sono meno costose da produrre grazie al loro basso punto di fusione e possono produrre una gamma più ampia di forme grazie alla flessibilità degli stampi.Ma tendono ad avere una resistenza alla trazione inferiore rispetto alle leghe per lavorazione plastica, non sono così facili da lavorare e sono più resistenti agli utensili da taglio.

Leghe di alluminio-litio (Al-Li).—Il litio è il metallo elementare meno denso, il che rende questo tipo di lega significativamente più leggero dell'alluminio puro o di altri materiali.A causa di questa caratteristica, l'industria aerospaziale utilizza principalmente le leghe Al-Li per i rivestimenti delle ali inferiori, le strutture interne delle ali, le fusoliere e le pale dei ventilatori.Li puoi trovare anche nelle auto da corsa e nei razzi spaziali.

I vantaggi in termini di peso offerti dalle leghe Al-Li sono controbilanciati dalla loro minore lavorabilità e dalla ridotta tenacità alla frattura (la capacità di un materiale contenente una fessura di resistere a ulteriori fessurazioni).Sono prodotti in volumi relativamente piccoli, il che significa anche che sono più costosi.

Leghe di alluminio per lavorazione plastica—Lavorato significa modellato mentre è allo stato solido.Questo tipo di lega viene prodotto formando l'alluminio fuso in billette o grandi lastre e quindi utilizzando strumenti per laminare, forgiare, stampare o estrudere questi blocchi per dargli la forma desiderata.

Le leghe per lavorazione plastica sono il materiale più utilizzato in lavorazione CNC dell'alluminio.Ciò è dovuto alle loro proprietà meccaniche e all'integrità strutturale superiori rispetto alle leghe fuse.Sono più facili da lavorare, hanno finiture superficiali migliori e sono meno resistenti all'usura sui bordi degli utensili da taglio.

Lavorazione CNC di acciaio e alluminio

L'alluminio e l'acciaio sono i metalli più utilizzati nella lavorazione CNC.La scelta di quello giusto per una particolare applicazione dipende da cinque fattori:

1. COSTO — Gli acciai dolci e gli acciai al carbonio sono generalmente più economici degli equivalenti in lega di alluminio.Mentre l’acciaio inossidabile tende ad essere più costoso.Tuttavia, il prezzo del metallo varia a seconda della domanda globale e del costo delle materie prime, dell’energia e delle spedizioni.

Quando si considerano i costi, è importante considerare anche la durabilità del materiale.Una decisione che potrebbe far risparmiare denaro nel breve termine potrebbe costare di più nel lungo termine.

2. RESISTENZA ALLA CORROSIONE — L'alluminio e l'acciaio inossidabile sono entrambi altamente resistenti alla ruggine e alla corrosione.Tuttavia, l’acciaio inossidabile è un’opzione più costosa.I produttori o gli utenti finali dovranno verniciare, trattare o rivestire ogni altro tipo di acciaio per proteggerlo, soprattutto se intendono esporre la parte finita agli elementi.Questi rivestimenti implicano peso e costi aggiuntivi e devono anche essere riapplicati regolarmente con ulteriori spese.

3. PESO — L’alluminio è da due a tre volte più leggero dell’acciaio.Quasi tutte le aziende stanno cercando di ottenere prestazioni di prodotto uguali o migliori incorporando materiali più leggeri.Questa tendenza alla 'alleggerimento' ha visto i produttori sostituire molte parti precedentemente lavorate in acciaio con alluminio.

4. FORZA — L'acciaio può essere più pesante dell'alluminio, ma questo lo rende un materiale molto più durevole.L'acciaio è incredibilmente resistente ed è improbabile che si deformi, si pieghi o si deformi in altro modo sotto la forza, il calore o il peso.Inoltre, la superficie dell’alluminio è più soggetta a graffi e ammaccature rispetto all’acciaio.

5. LAVORABILITÀ — Essendo meno denso dell’acciaio, l’alluminio può essere lavorato tre o anche quattro volte più velocemente.Inoltre l’alluminio si raffredda più rapidamente dell’acciaio;ciò riduce il tempo necessario per lavorare una parte (tempo ciclo) e la quantità di refrigerante richiesta.

Rispetto all'acciaio, l'alluminio richiede una forza di taglio molto inferiore.Ciò riduce l'usura degli utensili da taglio, contribuendo a mantenerli affilati più a lungo.È anche possibile lavorare l’alluminio a CNC su macchine più piccole e, quindi, potenzialmente meno costose.

Quali sono i processi di lavorazione CNC dell'alluminio più comuni?

Fresatrici CNC sono il modo più comune e versatile di lavorazione di pezzi in alluminio.La macchina utilizza utensili da taglio rotanti per intagliare il materiale in modo efficiente e preciso da un blocco di materiale stazionario.

Fresatrici tradizionali trasformate in 'centri di lavoro' negli anni '60 grazie all'arrivo dei sistemi di controllo numerico computerizzato (CNC), dei cambiautensili automatici e dei caroselli portautensili.Queste macchine sono disponibili in configurazioni da 2 a 12 assi, sebbene quelle da 3 a 5 assi siano quelle più utilizzate.

Torni metallici CNC, O Centri di tornitura metalli CNC, tenere saldamente e ruotare un pezzo mentre una testa utensile trattiene un utensile da taglio o esegue una foratura contro di esso.Queste macchine consentono una rimozione molto precisa del materiale e i produttori le utilizzano in un’ampia gamma di settori.

Le operazioni tipiche del tornio includono foratura, sagomatura, realizzazione di scanalature, maschiatura, filettatura e rastremazione.I torni CNC per metalli stanno rapidamente sostituendo i vecchi modelli di produzione più manuali grazie alla loro facilità di configurazione, funzionamento, ripetibilità e precisione.

Taglierine al plasma CNC riscaldare l'aria compressa a una temperatura molto elevata per creare un 'arco plasma' in grado di fondere metalli fino a sei pollici di spessore.Il materiale in fogli viene tenuto piatto contro un tavolo da taglio e un computer controlla il percorso della testa della torcia.L'aria compressa soffia via il metallo fuso caldo, tagliando così il materiale.Le taglierine al plasma sono veloci, precise, relativamente facili da usare e convenienti i produttori li usano in molti settori.

Macchine laser CNC sciogliere, bruciare o vaporizzare il materiale per creare un bordo tagliato.Similmente a una taglierina al plasma, il materiale in fogli viene tenuto piatto contro un tavolo da taglio e un computer controlla il percorso del raggio laser ad alta potenza.

Le macchine da taglio laser consumano meno energia delle macchine da taglio al plasma e sono più precise, in particolare quando si tagliano fogli sottili.Tuttavia, solo i laser cutter più potenti e costosi sono in grado di tagliare materiali spessi o densi.

Taglierine ad acqua CNC utilizzare getti d'acqua ad altissima pressione forzati attraverso un ugello stretto per tagliare il materiale.L'acqua da sola è sufficiente per tagliare materiali morbidi come legno o gomma.Per tagliare materiali duri come metallo o pietra, gli operatori solitamente mescolano una sostanza abrasiva spiritoh acqua.

I tagliatori ad acqua non riscaldano il materiale come i tagliatori al plasma e laser.Ciò significa che la presenza di alte temperature non brucerà, deformerà o modificherà la sua struttura struttura.Aiuta anche a ridurre gli sprechi e consente di posizionare (o annidare) le forme ritagliate da un foglio più vicine tra loro.