CNC-Bearbeitung von Aluminium: Verständnis seiner einzigartigen Bearbeitungseigenschaften & Eine detaillierte Erkundung!

Eigenschaften von Aluminiumlegierungen!

Leicht

Aluminiumlegierungen zeichnen sich durch ihr beeindruckend geringes Gewicht aus. In der Luft- und Raumfahrttechnik sowie im Automobilsektor bieten leichte Materialien erhebliche Kraftstoffeinsparungen.

Hohe Festigkeit

Obwohl Aluminiumlegierungen leicht sind, weisen sie eine lobenswerte Festigkeit auf. Viele Branchen schätzen sie für ihr Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht, das sogar mit dem von Stahl mithalten kann.

Korrosionsbeständig

Aluminiumlegierungen weisen eine hohe Korrosionsbeständigkeit auf, insbesondere wenn sie mit Schutzbeschichtungen behandelt werden. Daher erfordern Teile aus diesen Legierungen weniger Wartung.

Gute Duktilität

Unter Duktilität versteht man die Fähigkeit eines Materials, sich zu verformen, ohne zu brechen. Aluminiumlegierungen können aufgrund ihrer guten Duktilität erheblichen Biegungen oder Streckungen standhalten, ohne zu versagen.

Wärmeleitfähigkeit

Eine effiziente Wärmeableitung ist in vielen Anwendungen von entscheidender Bedeutung. Aluminiumlegierungen haben eine bemerkenswerte Wärmeleitfähigkeit, was die Wärmeübertragung in Geräten wie Kühlkörpern erleichtert.

Elektrische Leitfähigkeit

Die elektrische Leitfähigkeit von Aluminium ermöglicht den Einsatz in elektronischen Bauteilen. Auch wenn es nicht mit Kupfer mithalten kann, ist seine Leitfähigkeit für Anwendungen geeignet, bei denen sowohl Gewicht als auch Leitfähigkeit eine Rolle spielen.

Dimensionsstabilität

Bei CNC-Bearbeitungsprozessen ist die Einhaltung präziser Abmessungen von entscheidender Bedeutung. Aluminiumlegierungen bieten eine hervorragende Dimensionsstabilität und stellen sicher, dass die Teile nach der Produktion ihre Form und Größe behalten.

Gießbarkeit

Aluminiumlegierungen zeichnen sich durch eine hohe Gießbarkeit aus und eignen sich daher ideal für komplizierte Designs. Aufgrund dieser Eigenschaft entscheiden sich Branchen, die komplexe Teile benötigen, häufig für diese Legierungen.

Schweißbarkeit

Das Zusammenfügen von Teilen wird durch Materialien, die sich gut verschweißen lassen, einfacher. Aluminiumlegierungen weisen eine gute Schweißbarkeit auf und gewährleisten nahtlose Verbindungen in gefertigten Strukturen.

Hohe Schwingungsabsorption

Maschinen und Fahrzeuge profitieren von Materialien, die Vibrationen absorbieren. Aluminiumlegierungen zeichnen sich in dieser Hinsicht aus und sorgen in vielen Anwendungen für einen reibungsloseren Betrieb.

Elastizitätsmodul

Der Elastizitätsmodul ist ein Maß für die Materialsteifigkeit. Aluminiumlegierungen haben einen guten Modul und bieten bei Bedarf Steifigkeit.

Nicht magnetisch

In magnetfeldempfindlichen Umgebungen wie Elektronik- oder MRT-Räumen sind nichtmagnetische Materialien unerlässlich. Aluminiumlegierungen erfüllen dieses Kriterium effektiv.

Geringe Dichte

Aluminiumlegierungen sind nicht nur leicht, sondern haben auch eine geringe Dichte. Diese Eigenschaft verstärkt ihre Attraktivität in Branchen, die Wert auf Gewichtseinsparung legen, noch weiter.

Recyclingfähigkeit

Umweltbedenken erfordern den Bedarf an wiederverwertbaren Materialien. Aluminiumlegierungen sind zu 100 % recycelbar und tragen so zu den Nachhaltigkeitsbemühungen bei.

Biokompatibel

Medizinische Implantate und Geräte erfordern biokompatible Materialien. Aluminiumlegierungen, die für ihre Biokompatibilität bekannt sind, haben im biomedizinischen Bereich Anwendung gefunden.

Vorteile der CNC-Bearbeitung von Aluminium!

Schnelles Schneiden

Aluminiumlegierungen bieten bei der Bearbeitung schnelle Schnittgeschwindigkeiten. Bei typischen Bearbeitungsvorgängen kann die Schnittgeschwindigkeit bis zu 600 Meter pro Minute erreichen. Schnelle Schnittraten führen zu schnelleren Produktionszyklen und gewährleisten maximalen Durchsatz in kürzester Zeit.

Reduzierter Werkzeugverschleiß

Die weiche Beschaffenheit von Aluminium belastet die Bearbeitungswerkzeuge weniger. Dadurch halten die Werkzeuge länger, was zu geringeren Wartungs- und Austauschkosten führt.

Leichte Komponenten

Aluminium zählt mit einer Dichte von etwa 1,74 g/cm³ zu den leichtesten Strukturwerkstoffen. Bauteile aus Aluminium sind wesentlich leichter als Bauteile aus anderen Metallen.

Hohe Präzision

Die CNC-Bearbeitung von Aluminium stellt sicher, dass die Komponenten Toleranzen von nur ±0,005 Zoll erreichen. Diese Präzision fördert die Herstellung komplizierter und hochdetaillierter Teile, die für Branchen mit strengen Spezifikationen unerlässlich sind.

Effizienter Materialabtrag

Die Bearbeitbarkeit von Aluminium ermöglicht eine effiziente Span- und Gratentfernung. Mit der richtigen Vorschubgeschwindigkeit und Spindeldrehzahl können effiziente Materialabtragsraten (MRR) erreicht und das Fehlerrisiko minimiert werden.

Kosteneffizient

Reduzierter Werkzeugverschleiß, schnelleres Schneiden und effizienter Materialabtrag senken insgesamt die Produktionskosten. Einsparungen ergeben sich auch durch die Minimierung des Energieverbrauchs und der Werkzeugwechselkosten.

Umweltfreundlich

Bei der Aluminiumbearbeitung fallen wiederverwertbare Späne an. Die Rückgewinnung und das Recycling dieser Späne tragen zusätzlich zur Ressourcenschonung und zum Umweltschutz bei.

Reduzierte Bearbeitungszeit

Aufgrund der guten Bearbeitbarkeit von Aluminium erfordern Vorgänge wie Bohren, Fräsen und Drehen weniger Zeit. Beschleunigte Bearbeitungsprozesse steigern die Gesamtproduktivität.

Hervorragende Oberflächenbeschaffenheit

Nach der Bearbeitung weisen Aluminiumteile oft eine glatte Oberfläche auf, sodass keine Nachbearbeitung erforderlich ist. Die Oberflächenrauheit liegt im Durchschnitt bei Ra 0,8 und ist somit für die meisten Anwendungen geeignet.

Energie sparen

Die Natur von Aluminium erfordert bei Bearbeitungsprozessen weniger Energie. Dadurch ist der Betrieb energieeffizienter und trägt zu geringeren Betriebskosten bei.

Weniger Müll

Durch die Präzisionsbearbeitung von Aluminium entsteht nur minimaler Abfall. Der Einsatz fortschrittlicher CNC-Technologien sorgt für eine optimale Materialausnutzung und reduziert so die Abfallerzeugung.

Vielseitige Designs

Die CNC-Bearbeitung ermöglicht die Erstellung komplexer und individueller Aluminiumdesigns. Diese Vielseitigkeit fördert Innovationen und erfüllt die unterschiedlichen Branchenanforderungen.

Vereinfachte Montage

Aluminiumkomponenten verfügen häufig über Funktionen, die den Montageprozess vereinfachen. Features wie integrierte Befestigungselemente reduzieren den Bedarf an zusätzlicher Hardware.

Gute Wärmeableitung

Aluminiumteile leiten die Wärme effektiv ab. Solche thermischen Eigenschaften sind besonders wertvoll bei Anwendungen wie Elektronikgehäusen, bei denen das Wärmemanagement von entscheidender Bedeutung ist.

Verbessertes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht

Trotz seiner Leichtigkeit verfügt Aluminium über ein beeindruckendes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht und ist daher ideal für Anwendungen, die Festigkeit ohne zusätzliches Gewicht erfordern.

Arten von Aluminiumlegierungen, die häufig bei der CNC-Bearbeitung verwendet werden!

1. Aluminium 6061-T6

6061-T6 ist eine der beliebtesten Aluminiumlegierungen auf dem Markt und wird von den meisten Fertigungsunternehmen als Standardgüte für die CNC-Bearbeitung angeboten. Es ist vielseitig, leicht zu bearbeiten und 6061 kann sogar verschiedene Wärmebehandlungen erhalten.

Mechanische Spezifikationen:

Höchste Zugfestigkeit: 310 MPa

Bruchdehnung: 17 %

Elastizitätsmodul: 68,9 GPa

Härte: 60 HRB

2. Aluminium 7075-T6

Für Anwendungen mit hoher Belastung oder hoher Leistung sollten Ingenieure 7075-T6 in Betracht ziehen. Diese Aluminiumsorte ist bekannt für ihr hervorragendes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht und ihre Härte kann sogar mit der einiger weicherer Stähle vergleichbar sein.

Trotz seiner hohen Festigkeit und hervorragenden mechanischen Eigenschaften hat 7075-T6 auch Nachteile. Dieses Material ist weniger duktil und weniger korrosionsbeständig als andere Qualitäten. Darüber hinaus kann Aluminium 7075-T6 für einige Produktteams unerschwinglich teuer sein.

Mechanische Spezifikationen:

Höchste Zugfestigkeit: 434 – 580 MPa

Bruchdehnung: 10-15 %

Elastizitätsmodul: 69 – 76 GPa

Härte: 79-86 HRB

Maximale Betriebstemperatur: 100 °C

3. Aluminium 2024-T4

Aluminium 2024-T4 ist eine mittel- bis hochfeste Legierung, die eine gute Ermüdungsbeständigkeit und Bruchzähigkeit bietet. Aluminium 2024-T4 ist nicht so stark wie 7075-T6, eignet sich aber dennoch für Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt.

Zu den üblichen Anwendungen für Aluminium 2024-T4 gehören Flugzeugrümpfe, Teile von Transportfahrzeugen und Spannelemente für Flügel. Produktteams sollten jedoch beachten, dass diese Aluminiumsorte eine geringe Korrosionsbeständigkeit aufweist und sehr empfindlich gegenüber Thermoschocks ist.

Mechanische Spezifikationen:

Höchste Zugfestigkeit: 200 – 540 MPa

Bruchdehnung: 14 – 20 %

Elastizitätsmodul: 71 – 73,1 GPa

Härte: 70 – 120 HB

Maximale Betriebstemperatur: 200 °C

4. Aluminium MIC 6

Aluminium MIC 6 ist einzigartig aufgrund seiner spezifischen Kombination aus Legierung und Gussverfahren, die für die Herstellung stabiler Platten mit hohen Toleranzen entwickelt wurde. MIC 6 verfügt über beeindruckende Spannungsabbaueigenschaften, hervorragende Genauigkeit und hohe Bearbeitbarkeit. Aluminium MIC 6 ist außerdem frei von Verunreinigungen und Porosität. Diese glatte, leichte Option findet sich in der Bearbeitung von Komponenten, in der Elektronik und sogar in der Lasertechnologie.

Mechanische Spezifikationen:

Höchste Zugfestigkeit: 166 MPa

Bruchdehnung: 3 %

Elastizitätsmodul: 71 GPa

Härte: 65 HB

Maximale Betriebstemperatur: 427 °C

Vergleich von Aluminium mit anderen CNC-bearbeiteten Metallen!

Bearbeitungsgeschwindigkeit

Wenn Sie Aluminium bearbeiten, können Sie mit höheren Bearbeitungsgeschwindigkeiten rechnen. Die Spanbildung von Aluminium sorgt für höhere Vorschübe und damit für Produktivitätssteigerungen. Im Vergleich dazu erfordern Metalle wie Stahl oder Eisen langsamere Bearbeitungsgeschwindigkeiten.

Oberflächenfinish

Mit Aluminium ist es einfacher, glatte Oberflächen zu erzielen. Bei der CNC-Bearbeitung führt Aluminium oft zu weniger Graten und saubereren Kanten als andere Metalle.

Korrosionsbeständigkeit

Trotz falscher Vorstellungen können Aluminiumlegierungen, insbesondere solche mit Seltenerdelementen, eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit aufweisen, die mit Aluminium mithalten kann.

Schweißbarkeit

Im Allgemeinen weisen Aluminiumlegierungen eine gute Schweißbarkeit mit Techniken wie dem Wolfram-Inertgas-Schweißen (WIG) auf. Um dies zu erreichen, ist jedoch besonderes Fachwissen erforderlich.

Recyclingfähigkeit

Aluminiumschrott behält einen hohen Wert und erleichtert das Recycling. Fast 50 % des in den USA verwendeten Aluminiums werden aus Schrott zurückgewonnen.

Schwingungsabsorption

Fahrzeuge und elektronische Geräte profitieren von der inhärenten Fähigkeit von Aluminium, Vibrationen zu absorbieren und so das Benutzererlebnis zu verbessern, ohne die strukturelle Integrität zu beeinträchtigen.

Zugfestigkeit

Je nach Legierungstyp bietet Aluminium eine Zugfestigkeit von 152 MPa bis 310 MPa. Auch wenn dies nicht mit der Festigkeit von Stahl mithalten kann, ist es angesichts seines geringen Gewichts für bestimmte Anwendungen mehr als ausreichend.

Härte

Die Härte von Aluminiumlegierungen kann auf der Brinell-Skala zwischen 60 und 100 liegen, was sie weicher als Stahl, aber härter als einige Aluminiumlegierungen macht.

Haltbarkeit

Mit dem richtigen Schutz können Aluminiumteile eine Haltbarkeit bieten, die mit anderen CNC-bearbeiteten Metallen vergleichbar ist oder diese sogar übertrifft, und so eine Langlebigkeit unter anspruchsvollen Bedingungen gewährleisten.

Werkzeugauswahl für die Aluminiumbearbeitung!

Hartmetallfräser

Diese bleiben für die Aluminiumbearbeitung unerlässlich. Hartmetall bietet eine längere Werkzeuglebensdauer und präzise Schnitte und ist somit ideal für komplizierte Teile.

Schnellarbeitsstahl (HSS)

HSS-Werkzeuge sind zwar nicht so hart wie Hartmetall, bieten aber Flexibilität. Ihre Zähigkeit stellt sicher, dass sie unter verschiedenen Bedingungen splitterfrei sind.

Schaftfräser

Unverzichtbar beim Profil- und Konturfräsen. Wählen Sie für Aluminium Schaftfräser mit scharfer Kante und geriffeltem Design.

Planfräser

Diese sorgen für glatte Oberflächen. Für Aluminium eignet sich optimalerweise ein Planfräser mit positivem Spanwinkel.

Bohrer

Berücksichtigen Sie beim Bohren von Aluminium den Spitzenwinkel des Bohrers. Ein Spitzenwinkel von 118 Grad ist in der Regel Standard und gewährleistet saubere, gratfreie Löcher.

Drehwerkzeuge

Wählen Sie für Aluminiumdrehmaschinen ein Werkzeug mit scharfer Schneide. Es reduziert die auf das Werkstück ausgeübte Kraft.

Wasserhähne

Für das richtige Gewindeschneiden in Aluminium sind scharfe Gewindebohrer erforderlich. Stumpfe Gewindebohrer können klemmen und brechen.

Reibahlen

Für präzise Löcher spielen Reibahlen eine entscheidende Rolle. Diejenigen mit geraden Rillen sorgen für das beste Finish in Aluminium.

Hohlmühlen

Es ist ideal für die Herstellung symmetrischer Formen und stellt sicher, dass die Schneidkanten des Werkzeugs scharf sind, um eine optimale Aluminiumentfernung zu ermöglichen.

Gewindefräser

Wenn es auf das Gewindeschneiden ankommt, sorgen Gewindefräser, insbesondere solche mit Vollprofil, für Genauigkeit bei Aluminiumteilen.

Spulengeschwindigkeit

Die Regulierung der Spindeldrehzahl ist von entscheidender Bedeutung. Zu schnell, und Aluminium kann sich entzünden; zu langsam, und das Werkzeug kann schnell verschleißen. Beachten Sie immer die Richtlinien des Werkzeugherstellers.

Werkzeuggeometrie

Form und Design des Werkzeugs beeinflussen maßgeblich die Bearbeitungsqualität. Bei Aluminium reduzieren Werkzeuge mit positivem Spanwinkel und scharfen Kanten die Schnittkräfte und sorgen so für ein besseres Finish.

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