Verbesserung der Bearbeitbarkeit von Aluminium

Die Maschinenfreundlichkeit von Aluminium hat es zum zerspanbaren Metall Nummer eins gemacht. Seine Materialeigenschaften machen es einfach zu fräsen, bohren, schneiden und stanzen, während bearbeitete Aluminiumteile stark, langlebig und ästhetisch ansprechend sein können. Alles in allem ist Aluminium das am besten bearbeitbare Metall auf dem Markt.

Trotzdem ist Aluminium alles andere als perfekt. Seiner leichten Bearbeitbarkeit stehen bestimmte Probleme entgegen, die lange, fadenziehende und hinderliche Späne umfassen können; Chip-Verpackung; grobe Gewindeoberflächen; ein übermäßig „bearbeitetes“ Erscheinungsbild und Geradheitsprobleme.

Zum Glück für diejenigen, die in der Zerspanungsbranche tätig sind, arbeiten Ingenieure und Metallurgieexperten ständig an Lösungen zur Verbesserung der Bearbeitbarkeit von Aluminium und seinen verschiedenen Legierungen – durch Verbesserungen am Material selbst, Verbesserung der Bearbeitungsverfahren und Auswahl geeigneter Legierungen.

Metallurgie

Die erste Möglichkeit, die Bearbeitbarkeit von Aluminium zu verbessern, besteht darin, die Metallurgieprozesse zu rationalisieren, die zur Herstellung eines Aluminiumwerkstücks verwendet werden. Das derzeit am weitesten verbreitete Strangpressverfahren für Aluminium beinhaltet die Verwendung einer Direktpresse, bei der ein Stempel den Barren mit großer Kraft durch eine Matrize drückt. Bei diesem Vorgang, der üblicherweise als „Vorwärtsstrangpressen“ bezeichnet wird, bewegen sich Knüppel und Stößel in die gleiche Richtung vorwärts.

Während die Vorwärtsextrusion nützlich ist, um große Aluminiumstücke schnell herzustellen, hat sie Nachteile. Es ist eine große Kraft erforderlich, um den Barren durch die Matrize zu drücken, aber diese Kraft bleibt nicht während des gesamten Prozesses gleich:Sie ist am Anfang am größten und nimmt ab, wenn sich der Barren vorwärts bewegt. Diese Kraftvariation erzeugt Kornungleichmäßigkeiten, wobei ein Ende des Knüppels im Allgemeinen unbrauchbar ist.

Durch die Verwendung einer indirekten Presse und des Verfahrens des „Rückwärtsstrangpressens“ kann ein gleichmäßigeres und qualitativ hochwertigeres Werkstück hergestellt werden. Eine indirekte Presse schiebt den Behälter und den Knüppel, während der Stößel und die Matrize stationär bleiben. Dies wird durch einen Schaft ermöglicht und führt zu geringeren Reibungskräften, wodurch die Wahrscheinlichkeit von Rissen verringert wird. Dieses Verfahren ist jedoch weniger vielseitig als die Vorwärtsextrusion.

Legierungsauswahl

Natürlich ist nicht jedes Aluminium in Bezug auf seine Zerspanbarkeit gleich. Während A6061 die am weitesten verbreitete Aluminiumlegierung in der Welt der Zerspanung bleibt, ist es weder die einzige Option noch das ideale Metall für alle Projekte. A6061 bietet gute mechanische Eigenschaften und Korrosionsbeständigkeit und eignet sich für Maschinenkomponenten und Verbraucherprodukte, erzeugt jedoch unter bestimmten Temperbedingungen schwer zu brechende Späne.

Andere Legierungen wie A6042 und A6262 besitzen Materialeigenschaften, die die Bearbeitbarkeit verbessern können. Ersteres produziert kleinere Späne als A6061, während letzteres speziell für Bearbeitungsanwendungen entwickelt wurde. Wie A6042 produziert A6262 kleine und gekräuselte Späne, hat aber die zusätzlichen Vorteile guter Endbearbeitungseigenschaften und Wärmebehandelbarkeit.

Wenn Sie sich nicht sicher sind, welche Legierungen für bestimmte Projekte geeignet sind, wenden Sie sich an einen Zerspanungsexperten wie 3ERP, um sich beraten zu lassen. Das Angebot von 3ERP an der Bearbeitung von Metallen umfasst Aluminium, Stahl, Edelstahl (17-4, Inconel 625 und 718), Magnesium, Titan, Zink, Messing, Bronze und Kupfer.

Werkzeuge

Die Bearbeitbarkeit von Aluminium kann auch auf andere Weise verbessert werden, z. B. durch genaue Beachtung der Werkzeuge und Verarbeitungstechniken, die bei der Bearbeitung des Metalls verwendet werden. Im Allgemeinen eignet sich Aluminium besser für Werkzeuge aus Werkzeugstahl, Schnellarbeitsstahl, Hartmetallen und Diamant als aus Keramik oder synthetischen Materialien.

Auch die Wartung der Schneidwerkzeuge hat einen großen Einfluss auf die Bearbeitbarkeit. Indem sie die Schneidkanten scharf halten, eine fein geschliffene Kante beibehalten, geeignete Spanwinkel verwenden und Kühlmittelzufuhrsysteme verwenden, können Werkstätten sicherstellen, dass Aluminium auf die bestmögliche Weise verarbeitet wird (und dass Werkzeuge für ihre längstmögliche Lebensdauer gewartet werden). Späne sollten auch vom Werkstück weg oder in einen Spanbrecher geleitet werden, insbesondere wenn eine Legierung mit geringerer Zerspanbarkeit verwendet wird.

Weitere Tipps zur Verbesserung der Bearbeitbarkeit von Aluminium während des Bearbeitungsprozesses finden Sie in 3ERP’s 7 Ways to Avoid Part Deformation in Aluminum CNC Machining.