铝合金机器:福利和可能的替代品

铝合金机器:福利和可能的替代品

对于CNC加工项目,铝是由于其理想的物理性质导致最受欢迎的材料选择之一。它很强,这使其成为机械部件的理想选择,并且其氧化外层具有与元件的腐蚀抗腐蚀。这些益处使所有行业共同的铝部件,尽管它们在汽车,航空航天,医疗保健和消费电子球体中特别青睐。

铝还提供特定的优势,简化和改善了过程数控加工。与许多具有相似材料特性的其他金属不同,铝提供出色的可加工性:通过切割工具可以有效地渗透到许多等级,轻松削减,同时均匀地弯曲。因此,铝可以加工超过铁或钢的三倍以上。

这篇文章解释了铝数控加工的一些关键优势——为什么它是我们最广泛要求的原型和生产工艺之一——但也提出了铝的加工替代方案。

除了自己的独特益处之外,其他金属和塑料可以为铝提供类似的益处。

铝数控加工的好处

  • 可加工性
  • 耐蚀性
  • 强度重量比
  • 导电性
  • 阳极氧化潜力
  • 可回收性
CNC铝零件

典型的CNC铝件从310P万博娱乐网

可加工性

工程师为其加工零件选择铝的主要原因之一是因为,即,材料易于机器。虽然这似乎对机器制造业的福利更具福利,但它对订购了部分的业务以及最终的最终用户也具有显着的益处。

因为铝芯片容易,并且由于它易于塑造,因此可以用CNC机床快速准确地切割它。这具有一些重要的后果:首先,加工工作的短时间框架使得过程更便宜(因为机器本身需要较少的劳动力,因此机器本身需要更少的操作时间);其次,随着切削工具通过工件,良好的加工性意味着零件的变形变得更少。这可以允许机器满足更严格的公差(低至±0.025 mm)并导致更高的精度和可重复性。

耐蚀性

不同等级的铝在抗腐蚀方面有很大的不同,抗氧化和化学损伤的程度。幸运的是,一些最流行的等级数控加工是最耐腐蚀的。例如,6061提供了优良的耐腐蚀性能,其他合金在强度谱较低的一端也是如此。(由于含合金铜的存在,强铝合金的抗腐蚀能力可能较差。)

强度重量比

铝具有理想的物理性能,使其成为机械和外观部件的理想选择。其中最重要的两个因素是金属的高强度和轻量化,这两个因素都使得这种材料适合用于航空航天和汽车工业所需的关键部件。飞机配件和汽车轴是两个可以成功用铝加工的零件的例子。

然而,不同等级的铝有不同的用途。由于其良好的强度重量比,像6061这样的通用等级可以用于各种各样的部件,而像7075这样的高强度等级可能是航空航天和海洋应用的首选。

导电性

CNC加工铝部件可用于电气电导率的电气部件。虽然没有像铜一样导电,但纯铝在室温下每米的电导率约为3770万西门子。合金可具有较低的导电性,但是铝材料比例如不锈钢的导电性显着更大。

材料

室温下电导率(S / m)

59.6万

3770万

1690万年

千万

碳素钢

700万年

2.4万

不锈钢

150万

阳极氧化潜力

机加工的铝件在消费电子行业中特别受欢迎,而不仅仅是为了强度和体重需求,而且因为重要的审美考虑因素。除了接受涂料和色调的情况下,铝可以用阳极氧化处理,表面精加工程序,使部件的保护和氧化外层变厚。

阳极处理过程,这通常发生在加工完成后,涉及通过电流通过零件在电解酸浴,结果是一块铝,更抗物理冲击和腐蚀。

重要的是,阳极氧化使它更容易添加颜色的机加工铝部分,因为阳极氧化外层是高度多孔。染料可以通过外层的多孔部分找到它们的路,而且不太可能碎裂或脱落,因为它们嵌入在金属部分坚硬的外部。

可回收性

回收alumunium.

铝的另一个好处是其高可回收性,这使得企业旨在尽量减少其环境影响或者对于那些只是想要减少物质浪费的人并收回一些支出。可再循环材料在CNC加工中尤为重要,其中来自切削工具的芯片形式的相对大量的废料。

CNC加工中铝的替代品

出于各种原因,企业可能会寻求铝的CNC加工替代品。毕竟,这种金属有一些缺点:它的氧化层会损坏工具,而且通常比钢铁等替代品更贵,部分原因是生产铝的能源成本较高。

这里有一些潜在的铝加工替代品,重点是它们与流行的银灰色金属的区别和相似之处。

金属

钢及不锈钢

比铝更好:

  • 力量
  • 耐温性

比铝差的原因:

  • 可加工性
  • 重量

钢和不锈钢是数控加工中广泛使用的材料。由于其高强度,钢倾向于高应力应用和那些需要强焊接。钢耐很高的温度,不锈钢可以经过热处理以增强其耐腐蚀性能。

然而,在加工钢被设计成改善的加工性的同时,铝仍然是两种材料更加可加工。钢也比铝更重,并且具有更高的硬度,这可能根据施用而可能是不希望的。

如果耐温是主要考虑因素而重量不是,钢可能是铝的理想替代品。

比铝更好:

  • 强度重量比

比铝差的原因:

  • 成本

钛可以用作类似铝的类似替代物,因为其主要优点是铝的卓越强度重量比 - 也是铝的主要益处之一。钛的铝重量与铝相似,但几乎是强度的两倍。像铝一样,它也具有高度耐腐蚀性。

这些优势在钛的较高价格中反映出来。虽然材料是飞机部件和医疗设备等部件的绝佳选择,但其成本可能是禁止的。

当轻量级是主要关注点,钛是铝的合适替代方案,重要的是,当制造预算有一些灵活性时。

比铝更好:

  • 可加工性
  • 重量

比铝差的原因:

  • 加工安全
  • 耐蚀性

虽然不是最常见的加工材料,但轻质金属镁提供普通铝合金的许多益处。事实上,镁是那里最具可加工的金属之一,使加工过程快速高效。

机械厂的一个潜在缺点是什么?镁晶片非常易燃,水会进一步加剧,这意味着机械师在清理碎片时必须小心。

黄铜

比铝更好:

  • 一些美学的应用程序

比铝差的原因:

  • 成本

金属外观,黄铜是一种高度可加工的金属,比铝的价格略高。它通常在阀门和喷嘴等部件中看到,以及结构部件,而其高机械性使其适用于大批量令。

比铝更好:

  • 导电性

比铝差的原因:

  • 可加工性

铜和铝有几种相同的材料特性。然而,铜优越的导电性使其更适合各种电气应用。虽然纯铜很难加工,但许多铜合金提供了与流行的铝级别类似的加工性能。

工程热塑性塑料

工程热塑性塑料

POM(缩醛树脂)

比铝更好:

  • 电绝缘材料
  • 低摩擦

比铝差的原因:

  • 力量
  • 耐热性

数控加工项目不需要局限于金属。事实上,一些工程热塑性塑料的某些优点可以与铝相媲美,甚至超过铝,这取决于其应用。

由于铝通常因其优异的可加工性而受到青睐,一个可行的塑料替代品是POM (Delrin),它和铝一样,非常适合加工过程。聚甲醛具有低熔点,但令人印象深刻的高强度塑料。

POM是一种电绝缘体,适用于电子外壳等部件。它也适用于机械零件。然而,考虑到其绝缘性能与铝截然不同,它只能在导热性和导电性不重要的情况下作为同类替代品使用。

PTFE(聚四氟乙烯)

比铝更好:

  • 电绝缘材料
  • 非常低的摩擦

比铝差的原因:

  • 力量

像POM一样,PTFE(Teflon)是一种高度可加工的热塑性塑料,是一种优良的电绝缘体。然而,与POM不同,PTFE也抵抗高温(高达260°C),使其成为高温应用的可行铝制替代方案。

PTFE的高耐化学性也使其成为将在食品工业中使用的零件的流行加工材料。

偷看

比铝更好:

  • 医疗用途

比铝差的原因:

  • 可加工性
  • 成本

虽然PEEK比以前的两个热塑性塑料更难以加工,但其高强度和热稳定性(耐高温高达260°C)使其成为铝的真正类似的类似替代品。Peek对阀门,轴承,泵和喷嘴等零件的普及,证明了其金属状能力。

一个绊脚石是价格。作为一种高性能的聚合物,PEEK是更昂贵的可加工热塑性塑料之一,使其仅适用于加工项目,其中铝合金如铝合金不可用。

ABS

比铝更好:

  • 热抗冲击性

比铝差的原因:

  • 力量

ABS是一种常用的注塑材料,近年来还被用于3D打印灯丝。但是,尽管ABS与铝几乎没有什么共同之处,它仍然是数控加工中一种通用且轻量化的材料,提供高于平均的冲击强度。

更多的

其他可加工塑料,大部分是与铝具有高度不同的,包括PC,ABS + PC,PP,PS,PMMA(丙烯酸),PAGF30,PCGF30,DHPE,HDPE和PP。

特定铝等级的替代品

应用程序

选择

一般的

6061.

温和的钢铁1018

航空航天

7075

不锈钢303

mar

5083

不锈钢304

不锈钢316

建造

5083

低碳钢A36

食物

6061.

聚四氟乙烯

个人电脑

将CNC加工与其他过程结合起来

如果铝仍然是项目的首选材料选择,则有些方法可以将CNC加工与其他制造工艺相结合,以便产生更复杂,更高的铝部件。这样做可以最大限度地提高铝的功能,同时收获多种生产过程的益处。

除了作为一种一体化的制造过程,数控加工还可以用于精炼或修改使用其他机械制造的零件。挤压、铸造和锻造工艺都可以与机械加工工艺相辅相成,从而制造出更好的铝组件。

铝制挤出+ CNC加工

挤出是通过模具中的孔迫使熔融材料的过程,产生具有连续型材的细长组分。虽然铝挤出是用质量表面饰面和复杂的横截面产生功能性组分的有效方式,但其范围有限,因为这些横截面必须一致。

当然,除非零件在挤压后进行了修改。因为铝挤压倾向于涉及可延展的延展性,延展岩和可加工的铝等级,如6061和6063,然后可以使用CNC加工中心以各种方式进行后加工挤压部件。

结合铝挤出和CNC加工是一种具有复杂横截面和不规则几何形状的弹性部件的重要方法。

压铸+ CNC加工

压力压铸铸造是一种制造方法,其中熔融金属被迫以高压铸造成模腔。通常在制造较大量的零件时使用,因为所需的工具钢模具昂贵。

与钢、镁和锌一样,铝是压力压铸中更受欢迎的金属之一,压铸铝件通常具有良好的表面光洁度和尺寸一致性。

这些优点可以结合数控加工的优点。通过压铸铝组件,然后使用加工中心添加进一步的切割,有可能创建具有特殊的光洁度和更复杂的几何形状的部件,这将可能使用任何一种工艺本身。

如果降低成本比确保高精度或产生薄壁,可以使用重力模具代替压力压铸铸件。

投资铸造+ CNC加工

投资铸造是一种金属铸造工艺,采用蜡像来创建金属部件。与其他铸造工艺一样,它产生具有优异的表面光洁度和高尺寸精度的部件。

这种工艺也产生了独特的优势:它可以用来制造比压铸更复杂的零件,而且零件没有分型线。

铝合金是用于投资铸造的常用材料,铸铝零件可用于改进后加工。

锻造+数控加工

许多可加工的铝合金也适用于锻造的古老过程,这涉及通过压缩力塑造金属。(这通常涉及用锤子撞击金属。)

例如,铝6061适用于封闭模具的热锻造 - 一种常用的过程,用于生产汽车和工业部件。

锻造铝件可以用数控加工中心进行后加工。与单独加工相比,这可能是有益的,因为锻造部件通常比完全铸造或完全加工的等效部件更强。然而,后期加工允许创建更复杂的几何形状,而不完全损害零件的完整性。

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