Алюминий широко используется в промышленности благодаря своим уникальным свойствам. Однако его механическая обработка имеет нюансы. Давайте разберемся, как правильно обрабатывать алюминий и его сплавы.
Особенности механической обработки алюминия
Механическая обработка алюминия и его сплавов имеет ряд особенностей, которые нужно учитывать:
- Определение обрабатываемости алюминия - это комплексный технологический термин, который зависит от свойств материала и параметров процесса резания.
- На обрабатываемость влияют: состав сплава, микроструктура, твердость, температура плавления, теплопроводность.
- При резании алюминия может образовываться разная форма стружки: спиральная, свитая, игольчатая. Чем тверже сплав - тем короче стружка.
- Качество обработанной поверхности зависит от режимов резания, состояния режущей кромки и свойств самого материала.
Характерная проблема при обработке алюминия - налипание расплавленного металла на режущий инструмент. Это приводит к быстрому износу и выходу из строя резцов, сверел, фрез.
Классификация алюминиевых сплавов по обрабатываемости
Все алюминиевые сплавы по обрабатываемости можно разделить на несколько групп:
- Термически неупрочняемые отожженные сплавы (лучшая обрабатываемость)
- Термически упрочняемые несостаренные сплавы
- Термически неупрочняемые нагартованные сплавы
- Термически обрабатываемые состаренные сплавы (худшая обрабатываемость)
Примерами первой группы являются сплавы системы Al-Mg, Al-Mn, Al-Mg-Si. Они легко поддаются механической обработке в отожженном состоянии.
Ко второй группе относятся распространенные деформируемые сплавы серии 6xxx. Например, 6060, 6082, 6005. Их можно обрабатывать в несостаренном состоянии после деформационного упрочнения.
Сплав 6082 в T4 обладает хорошей обрабатываемостью, этот материал широко используется для изготовления различных деталей методом резания.
Обработка третьей и четвертой группы сплавов требует более жестких обработка алюминия режимов и инструмента повышенной износостойкости.
Выбор режущего инструмента
Правильный подбор режущего инструмента имеет первостепенное значение при обработка алюминия механической обработке алюминия. Рассмотрим основные рекомендации.
Для черновой обработки хорошо подходят твердосплавные инструменты группы P и M. Они обеспечивают лучшее сочетание твердости, прочности и теплостойкости. Инструменты с покрытием из нитрида титана повышают стойкость в 2-3 раза.
Для чистовой и тонкой обработки рекомендуются резцы из быстрорежущей стали или кубического нитрида бора (KNB).
Геометрия
Оптимальными параметрами режущей части являются:
- Угол в плане 45°
- Передний угол 10-15°
- Задний угол 10-12°
- Радиус при вершине 0,8-1 мм
Такая геометрия обеспечивает необходимую прочность режущей кромки и хороший отвод стружки при обработке алюминия.
Покрытия
| Покрытие | Рекомендация |
| TiN, TiCN, TiAlN | Рекомендуется |
| TiCN+В | Не рекомендуется |
Лучшим выбором являются покрытия на основе нитрида титана, они эффективно снижают трение и налипание алюминия на инструмент.
На этом пока закончим, в следующих частях рассмотрим другие аспекты механической обработка алюминия обработки алюминия.
Режимы резания при обработке алюминия
Помимо выбора оптимального инструмента, важно установить правильные режимы резания при обработке алюминия.
Рекомендуемые скорости резания для разных алюминиевых сплавов:
- Для сплавов системы Al-Mg - 500-800 м/мин
- Для сплавов серии 6xxx - 400-600 м/мин
- Для силуминов - 300-500 м/мин
С увеличением скорости резания снижается шероховатость обработанной поверхности и вероятность налипания стружки.
Глубина резания
Глубина резания зависит от жесткости технологической системы. Для черновых операций она может достигать 6-8 мм, для чистовых - 0,5-2 мм.
Величина подачи влияет на шероховатость обработанной поверхности. При черновом точении алюминия она составляет 0,8-1,2 мм/об, при чистовом - 0,05-0,2 мм/об.
Особенности токарной обработки алюминия
Для чернового точения хорошо подходят резцы с механическим креплением твердосплавных пластин. Они позволяют быстро менять пластины при износе.
Для чистовой обработки используют резцы из быстрорежущей стали или монолитные твердосплавные резцы.
Режимы точения
Рекомендуемые режимы точения алюминиевых сплавов:
- Скорость резания: 400-800 м/мин
- Подача: 0,05-1,2 мм/об
- Глубина резания: 0,5-8 мм
Охлаждение
Применение СОЖ позволяет увеличить скорость обработка алюминия резания в 1,5-2 раза за счет отвода тепла из зоны резания и предотвращения налипания алюминия.
При обработке оксида алюминия важно контролировать температуру, чтобы избежать оплавления и налипания на инструмент.
Химическая обработка
Оксид алюминия можно обрабатывать раствором соляной кислоты для очистки поверхности перед дальнейшими операциями.
Карбид алюминия обладает высокой твердостью, что затрудняет его механическую обработку.
Альтернативные методы
Для обработки карбида алюминия можно применять электрохимическую или лазерную резку.
Рассмотрим некоторые дополнительные нюансы, которые помогут улучшить процесс обработки алюминия.
Подготовка заготовок
Перед механической обработкой заготовки из алюминиевых сплавов должны быть тщательно очищены от загрязнений, окалины, жировых отложений. Это предотвращает быстрый износ инструмента и улучшает качество поверхности деталей.
Накопление горячей стружки в зоне резания интенсифицирует износ инструмента и может вызывать вибрации. Рекомендуется использовать эффективные системы подачи СОЖ и удаления стружки.
Контроль износа инструмента
По мере износа меняются геометрические параметры режущей части инструмента, что влияет на шероховатость обработанной поверхности. Необходим регулярный контроль износа и своевременная замена или переточка инструмента.
Для предотвращения коррозии обработанные поверхности деталей из алюминиевых сплавов должны быть защищены лакокрасочными материалами или консервантами.
Балансировка инструмента
Дисбаланс режущего инструмента вызывает вибрации при обработке, которые ухудшают качество поверхности деталей. Рекомендуется динамическая балансировка всех вращающихся инструментов.
Механическая обработка алюминия требует соответствующих навыков и знаний специфики этого процесса. Необходимо обучение и аттестация рабочих, выполняющих такие операции.
