ماشینکاری آلیاژهای آلومینیوم

ماشینکاری آلیاژهای آلومینیوم ، آلومینیوم (به انگلیسی: Aluminum) به‌طور کلی یک فلز خوش‌تراش می‌باشد. و در مقایسه با فلزات دیگر ماشینکاری مناسب و خوبی دارد و مصرف انرژی کم و براده‌ها به راحتی جدا می‌شود. کیفیت سطحی خوبی می‌توانیم ایجاد کنیم . عمر ابزار در مقایسه با فلزات دیگر در اکثر موارد بالاست. و به نیروهای زیادی احتیاج نداریم و می‌توانیم با نرخ بالایی تولید کنیم. ولی خوب پارامترهای مختلفی روی این قابلیت ماشینکاری آلومینیوم تأثیر گذار است. خواص مکانیکی، خواص شیمیایی و خواص حرارتی .

نکات مهم جهت ماشینکاری آلیاژهای آلومینیوم

به‌طور کلی ملاحظات ویژه‌ای که برای ماشینکاری آلیاژهای آلومینیوم (به انگلیسی: Aluminum Alloy) درنظر باید گرفت.

• آلومینیوم چگالی پایینی دارد. می‌توان سرعت‌های چرخشی بالا را اعمال کرد. بدون اینکه فشار زیادی به دستگاه ماشینکاری بیاوریم . و برای متوقف کردن این چرخش زیاد هم فشارکمی نیاز است. در صورتی که اگر متریال فولاد باشد برای رسیدن به این سرعت باید نیروی زیادی به دستگاه اعمال شود.
• یکی از نکات مهم مدول الاستیک (به انگلیسی: Elastic Modulus) پایین آلومینیوم می‌باشد. مدول الاستیک آلومینیوم ۷۰ گیگاپاسکال می‌باشد. یعنی در یک تنش ثابت آلومینیوم نسبت به فولاد (با مدول الاستیک ۲۱۰ گیگاپاسکال) سه برابر بیشتر تغییر شکل الاستیک می‌دهد. این خاصیت زمانی تأثیرگذار می‌شود که قطعه آلومینیومی را به یک گیره بسته و آن را فیکس کرده تا در جای خود قرار گیرد.
• به دلیل وجود هدایت حرارتی (به انگلیسی: Thermal Conductivity) بالای آلومینیوم حرارت ماشینکاری در نوک ابزار جمع نمی‌شود. و حرارت به راحتی می‌تواند در ابزار و قطعه پخش شود.
• ضریب انبساط حرارتی (به انگلیسی: Thermal Expansion) آلومینیوم زیاد است. این ضریب ۲ برابر فولاد است. حال اگر قطعه داغ شود در زمان ماشینکاری می‌تواند باعث انبساط قطعه شود. در واقع قطعه منبسط شده در حال ماشینکاری می‌باشد و وقتی که دما پایین بیاید، دقت ابعادی قطعه حاصل نمی‌شود.
• بر خلاف ماشینکاری فولادهای بعد از عملیات ماشینکاری با توجه به استحکام پایین نسبت به فولادها ، نیازی به عملیات حرارتی جهت تخلیه تنش پسماند (به انگلیسی: Residual Stress) ندارند..
• همچنین دما هم حین ماشینکاری زیاد بالا نمی‌رود.

ویژگی ابزارها برای ماشینکاری آلیاژهای آلومینیوم

ابزار باید چند ویژگی داشته باشد. یکی از آنها خوب متریال را جدا و آن را از سطح ماشینکاری دور کند. نکته‌ای که باید رعایت شود این است که قطعه آلومینیومی به ابزار نچسبد. چسبیدن آلومینیوم به سطح ابزار اصلاً مطلوب نیست. چسبیدن می‌تواند برای آلیاژهایی که خیلی نرم و شکل‌پذیر است، به راحتی اتفاق بیفتد و باید از این اتفاق جلوگیری شود. یکی از راه‌هایی که جهت جلوگیری از این چسبندگی انجام می‌شود استفاده از یکسری پوشش‌هایی بر روی ابزارها می‌باشند. همانند تیتانیوم نیترات TiN (به انگلیسی: Titanium Nitride) یا تیتانیوم کربن نیترات TiCN (به انگلیسی: Titanium Carbon Nitride) که به روش PVD (به انگلیسی: Physical Vapor Deposition) روی ابزار پوشش دهی می‌کند. این کار تماس مستقیم متریال ابزار و آلومینیوم را کم می‌کند. این پوشش‌های سخت هستند و باعث می‌شود که آلومینیوم به ابزار نچسبد.

عمر ابزار در ماشینکاری آلیاژهای آلومینیوم

عمر ابزار (به انگلیسی: Tool Life) نشان‌دهنده این است که با یک ابزار چقدر می‌توان ماشینکاری را انجام داد . در ریز ساختار این سیلیکون‌ها فازهای سخت و درشتی هستند و می‌توانند به ابزار آسیب بزنند.

ایجاد براده

ایجاد براد در آلومینیوم دارای یک سری ملاحظاتی می‌باشد. در آلیاژهایی که فوق‌العاده شکل پذیرند و نرم اند اتفاقی می‌افتد و آن اتفاق این است که در منطقه شکل‌گیری اولیه (به انگلیسی: Primary Shearing Area)، نوک ابزار، سرعت حرکت مواد کم می‌شود. در نوک ابزار تکه ای از آلومینیوم به نوک ابزار می‌چسبد که به آن لبه انباشته(BUE) (به انگلیسی: Build Up Edge) می‌گویند. لبه انباشته سبب می‌شود که مدام ساخته شده و بعد کنده شود و نوک ابزار را به جای اینکه حالت تیز داشته باشد یک حالت کندی در نوک ابزار ایجاد می‌کند. و نوک ابزار و از جایی که باید قرار داشته باشد جابه‌جا می‌کند و کیفیت ماشینکاری و کیفیت سطحی را از بین می‌برد.

• برای آلومینیوم‌های 6061-T6 و 7075-T6 زمانی که سرعت ماشینکاری افزایش پیدا می‌کند، طول براده کم می‌شود و این برای آلیاژهای ریخته‌گری A319-T0 و A356-T0 هم صادق می‌باشد. پس یکی از راه‌های مدیریت براده‌های پیوسته و کاهش آن، افزایش سرعت ماشینکاری می‌باشد.
• یکی از روشهایی که از تشکیل لبه انباشته جلوگیری می‌کند استفاده از پوشش‌های مختلف روی ابزار می‌باشند که می‌توانند چسبندگی آلومینیوم به فولاد را مدیریت کنند.
• یا انواع اقسام تغییرات در پارامترهای ماشینکاری می‌توان این لبه انباشته را کنترل و از تشکیل آن جلوگیری کرد.

سرعت پیشروی

با توجه به مدول الاستیک پایین آلومینیوم هر چقدر حجم متریالی که قرار است در ماشینکاری از قطعه آلومینیومی برداشته شود بیشتر باشد، نیروی بیشتری به قطعه اعمال می‌شود. این تغییر شکل الاستیک یعنی متریال از مکان خود جابجا و در حال ماشینکاری شکل هندسی دیگری می‌گیرد. به محض اینکه نیرو از روی متریال برداشته شود به مکان اولیه خود برگشته و دیده می‌شود که ابعاد مورد نظر حاصل گردیده است.

روانکاری

وقتی دقت‌های ابعادی بالا مد نظر باشد علاوه بر اینکه خوب باید براده‌ها را دور کنیم باید از چسبیدن آن به ابزار جلوگیری کنیم . بعضی از آلیاژهای مثل ۲۰۰۸ حساس ترند. نکات دیگر اینکه برای محیط زیست مشکلی نداشته باشد، در آن قارچ هم رشد نکند. موضوع دیگری که در ماشینکاری آلومینیوم خیلی مهم بوده اینست که وقتی که قطعه آلومینیومی داغ می‌شود و بخاراتی ایجاد بشود که شامل اکسید آلومینیوم و ذرات فلزی اند که اینها بسیار خطرناک اند. از دیگر کاربردهای روانکار اینست که از تشکیل این بخارات که برای سلامتی مضر هستند، جلوگیری کند.

ماشینکاری آلیاژهای آلومینیوم در صنایع

در صنایع مختلف آلومینیوم ماشینکاری می‌شوند. اما در نیروهای ماشینکاری و سرعت‌های ماشینکاری تفاوتی با یکدیگر دارند.

• صنعت هوافضا (به انگلیسی: Arospace Industry) اولین فلز سبکی که به‌طور گسترده در ساخت هواپیما از آن استفاده شد آلومینیوم بود. حتی امروزه، بین ۶۰ تا ۸۰ درصد وزن هواپیماهای تجاری را آلیاژهای آلومینیوم تشکیل می‌دهند. قطعات این صنعت عموماً قطعات خیلی بزرگ می باشند. حجم براده برداری خیلی زیاد، زمان براده برداری هم بالاست .و زمان تنظیمات هم کم است. بنابراین جهت کم کردن زمان ماشینکاری بهترین کاری که می‌توان انجام داد، سرعت ماشینکاری و نیروهای ماشینکاری رو افزایش دهیم .
• در صنعت قالبسازی (به انگلیسی: Die & Mold Industry) زمان تنظیمات زیاد، زمان تعویض ابزار متوسط و زمان براده برداری هم زیاد ولی به زیادی صنعت هوافضا نیست. در این حالت ابزارهای ۵ محور و ۴ محور بیشتر به کار می‌رود ولی در هوافضا ابزارها و تجهیزات بیشتر به سرعت بالا و توان بالا نیاز دارند.
• صنعت خودرو (به انگلیسی: Automotive Industry) شکل‌های پیچیده و متنوعی وجود دارد بنابراین باید ابزار مدام تعویض شود بنابراین تعویض ابزار خیلی زیاده، زمان تنظیمات کم و زمان براده برداری هم زیاد و قابل مقایسه با زمان تعویض ابزار می‌باشد.

گروه صنعتی فولاد کاران از سال ۱۳۷۰فعالیت خود را در زمینه‌ی تولید و تامین مقاطع مختلف فولادی و آهن, از قبیل میلگردهای فولادی و آلیاژی , میلگردهای ساختمانی, انواع مقاطع ترانسمیسیون , ورق‌های آلیاژی , ورق‌های روغنی و سیاه و گالوانیزه‌ی هفت الماس ,آغاز نموده است . تلاش مجموعه فولادکاران در این مدت در جهت رضایتمندی و تامین دقیق سفارشات معطوف بوده است.
ما را در شبکه‌های اجتماعی دنبال کنید:
اینستاگرام : https://www.instagram.com/folad_karan_tehran
فیسبوک: https://www.facebook.com/jamal.fazli.948
لینکدین: https://www.linkedin.com/in/jamal-fazli-65890a1b6
پینترست: https://nl.pinterest.com/fuladk
آپارات: https://www.aparat.com/FuladKaran