Haben Sie sich jemals gefragt, wie leichte Metalle unsere moderne Welt antreiben? Dieser Artikel befasst sich mit Aluminium, seinen einzigartigen Eigenschaften und vielfältigen Anwendungen. Von Flugzeugen bis hin zu Weltraumraketen - entdecken Sie, wie die Wahl der richtigen Schneidwerkzeuge über Erfolg oder Misserfolg Ihrer Aluminiumprojekte entscheiden kann. Machen Sie sich bereit, Ihr Wissen und Ihre Fähigkeiten im Umgang mit diesem vielseitigen Material zu verbessern!
Aluminium bietet mit einer Dichte von 2,7 g/cm³ (etwa ein Drittel der Dichte von Stahl oder Kupfer) eine hervorragende Kombination von Eigenschaften. Es zeichnet sich durch hohe Duktilität und eine elektrische Leitfähigkeit aus, die etwa 61% der von Kupfer entspricht, und wiegt dabei nur ein Drittel so viel und ist in der Regel kostengünstiger.
Diese Eigenschaften machen Aluminium ideal für zahlreiche elektrische Anwendungen, einschließlich Hochspannungsleitungen, Kabel und Komponenten in der Elektronik- und Telekommunikationsindustrie.
Während reines Aluminium eine relativ geringe Festigkeit hat, weisen Aluminiumlegierungen deutlich bessere mechanische Eigenschaften auf, darunter ein besseres Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht und Härte. Diese Vielseitigkeit hat dazu geführt, dass sie in verschiedenen Branchen weit verbreitet sind.
In der Transportindustrie werden Aluminiumlegierungen in großem Umfang für Flugzeugrümpfe und -strukturen, Karosserieteile und Fahrwerkskomponenten von Kraftfahrzeugen, Hochgeschwindigkeitszugwaggons und Schiffsaufbauten verwendet. Ihre Kombination aus geringem Gewicht und hoher Festigkeit trägt zu einer verbesserten Kraftstoffeffizienz und Leistung bei.
Darüber hinaus ist die Luft- und Raumfahrtindustrie in hohem Maße auf fortschrittliche Aluminiumlegierungen für kritische Komponenten in Weltraumraketen, Raumfahrzeugen und Satelliten angewiesen. Diese Legierungen bieten die notwendige Festigkeit und thermische Stabilität, um den extremen Bedingungen im Weltraum standzuhalten, während ihre geringe Dichte dazu beiträgt, die Startkosten zu minimieren.
Die Auswahl geeigneter Zerspanungswerkzeuge für Aluminium ist entscheidend für die Erzielung hoher Präzision und hervorragender Qualität bei der Bearbeitung, wobei die unterschiedlichen Zerspanungsanforderungen der verschiedenen Aluminiumlegierungen erfüllt werden müssen. Die Wahl des richtigen Werkzeugs gewährleistet nicht nur eine optimale Leistung, sondern wirkt sich auch erheblich auf die Gesamteffizienz und Kosteneffizienz des Fertigungsprozesses aus.
Professionelle Zerspanungswerkzeuge ermöglichen bei richtiger Auswahl einen präzisen Materialabtrag entsprechend den spezifischen Projektanforderungen, minimieren den Abfall und verhindern potenzielle Materialverluste oder Qualitätsprobleme. Diese Präzision ist besonders wichtig bei der Arbeit mit hochwertigen Aluminiumlegierungen oder Komponenten mit engen Toleranzen.
Die Entscheidung für Zerspanungswerkzeuge namhafter Hersteller garantiert eine konstante und effiziente Leistung während des gesamten Bearbeitungsprozesses. Diese Werkzeuge sind so konstruiert, dass sie unter verschiedenen Schnittbedingungen zuverlässig funktionieren und stabil bleiben, wodurch das Risiko unerwarteter Ausfälle oder Sicherheitsrisiken erheblich verringert wird. Das benutzerfreundliche Design professioneller Werkzeuge vereinfacht auch die Bedienung und ermöglicht einen rationelleren und sorgenfreien Produktionsprozess.
Darüber hinaus sind hochwertige Zerspanungswerkzeuge so konzipiert, dass sie den besonderen Herausforderungen bei der Aluminiumbearbeitung, wie z. B. der Bildung von Aufbauschneiden und der Wärmeentwicklung, standhalten. Sie verfügen oft über spezielle Beschichtungen oder Geometrien, die die Spanabfuhr verbessern, die Reibung verringern und die Werkzeugstandzeit verlängern - kritische Faktoren bei der Arbeit mit Aluminium, das dazu neigt, an Schneidkanten zu haften.
Durch die Investition in die richtigen Zerspanungswerkzeuge können die Hersteller eine gleichbleibende Leistung in einem breiten Spektrum von Arbeitsumgebungen und Anwendungsanforderungen gewährleisten. Diese Vielseitigkeit ist für Betriebe, die verschiedene Aluminiumprojekte bearbeiten - von Komponenten für die Luft- und Raumfahrt bis hin zu Automobilteilen - unerlässlich.
In den folgenden Abschnitten bieten wir Ihnen eine umfassende Anleitung zur Auswahl der am besten geeigneten Zerspanungswerkzeuge für Ihre spezifischen Aluminiumbearbeitungsprojekte, wobei Faktoren wie Legierungseigenschaften, Schnittparameter und Produktionsanforderungen berücksichtigt werden.
Aluminium zeichnet sich durch sein außergewöhnlich geringes Gewicht und seine hervorragende Korrosionsbeständigkeit aus. Dieses vielseitige Metall besitzt mehrere besondere Eigenschaften, die es für verschiedene industrielle Anwendungen unersetzlich machen:
1. Bügelsägen
Eine Bügelsäge ist ein Schneidwerkzeug, das aus einem Rahmen und einem Sägeblatt besteht und häufig bei der Holzbearbeitung auf Baustellen verwendet wird.
2. Scheren für die Luftfahrt
Scheren für die Luftfahrt sind aus robustem legiertem Stahl gefertigt und eignen sich zum Schneiden dünner FeinblechAluminium, Kunststoff und andere Materialien. Es gibt sie in linksschneidenden, rechtsschneidenden und gerade schneidenden Varianten. Die Qualität der Scheren hängt von der Art der Klingen ab, die sie haben.
3. Nibbler
Nibbler sind mechanische Werkzeuge, die im Modellbau häufig verwendet werden, um Kunststoff oder Metall an Verbindungsstellen zu schneiden, was im Vergleich zum Verdrehen von Hand Zeit und Mühe spart.
Sie haben eine scherenartige Form mit kleineren, dickeren Köpfen als normale Scheren, ähnlich wie die hintere Hälfte einer Zange. Einige Knabber sind zum Schneiden von Drähten bestimmt, während andere eine Abisolierfunktion haben.
1. Kreissägen
Eine Kreissäge ist ein gezahntes Werkzeug, das verwendet wird für Schneidestahl. Metallkreissägen können problemlos durch Stahl schneiden, genauso wie sie mit einem herkömmlichen Rohr 2×4 schneiden.
Im Vergleich zu früheren Produkten werden bei Kreissägen einzigartige Materialien und Zahnkonstruktionen verwendet, die eine schnellere Metallzerspanung, eine bessere Spanabfuhr und keine Wärmeübertragung während des Schnittvorgangs ermöglichen.
2. Stichsägen
Stichsägen sind Sägemaschinen, bei denen das Sägeblatt auf einer Gleitführung (oder Rolle) montiert ist, die sich entlang der Bahn bewegt. Der Sägevorgang wird durch einen Vorschubmechanismus erreicht.
3. Bandsägen
Bandsägen sind Werkzeugmaschinen, die zum Schneiden verschiedener Metallmaterialien verwendet werden. Je nach Aufbau werden sie in horizontale und vertikale Typen unterteilt, sowie in halbautomatische, vollautomatische und CNC-Typen entsprechend ihrer Funktion.
Horizontale Bandsägen lassen sich weiter unterteilen in Zweisäulen- und Scherensägen.
4. CNC-Fräsen
CNC-Fräsen können Reliefs, flache Schnitzereien, hohle Schnitzereien und andere Aufgaben an Aluminiumlegierungen, Kupfer, Elektroholz, Holz, Jade, Glas, Kunststoff, Acryl und anderen Materialien durchführen. Sie haben eine hohe Schnitzgeschwindigkeit und Präzision.
1. Schnellarbeitsstahl (HSS)
Schnellarbeitsstahl ist eine Art hochlegierter Werkzeugstahl mit zusätzlichen Legierungselementen wie Wolfram, Molybdän, Chrom, Vanadium usw. Er weist eine hohe Festigkeit und Zähigkeit sowie eine gewisse Härte und Verschleißfestigkeit auf, wodurch er für verschiedene Anforderungen an Schneidwerkzeuge geeignet ist.
Die Herstellung von HSS-Werkzeugen ist einfach, und sie können leicht zu einer scharfen Schneide geschärft werden.
Daher haben HSS-Werkzeuge trotz des Aufkommens verschiedener neuer Arten von Werkzeugmaterialien immer noch einen großen Anteil an der Metallzerspanung. Sie sind für die Bearbeitung von Nichteisenmetallen und hochwarmfesten Legierungen geeignet.
Aufgrund der oben genannten Eigenschaften werden HSS-Fräser zum Gießen von Speisern, zum Fräsen von Quernuten und zum Fräsen von Dehnungsnuten bei der Kolbenbearbeitung verwendet, während Bohrer aus HSS hergestellt werden.
2. Hartmetall
Hartmetall wird durch Pulvermetallurgie aus schwer schmelzbaren Metallcarbiden (wie WC, TiC, TaC, NbC usw.) und Metallbindern (wie Co, Ni usw.) hergestellt.
Da Karbide einen hohen Schmelzpunkt, eine hohe Härte, eine gute chemische und thermische Stabilität aufweisen, sind die Härte, die Verschleißfestigkeit und die Wärmebeständigkeit von Karbidwerkstoffen sehr hoch.
Die üblicherweise verwendete Härte von Hartmetall ist 89~93HRA, höher als die von HSS (83~86.6HRA). Bei 800~1000℃ kann es noch Schneiden durchführen. Bei 540℃ beträgt die Härte von Hartmetall 82~87HRA, und bei 760℃ kann die Härte noch bei 77~85HRA gehalten werden.
Daher ist die Schneidleistung von Hartmetall viel besser als die von HSS, und die Haltbarkeit des Werkzeugs kann um ein Vielfaches bis zu einem Zehnfachen verbessert werden. Bei gleicher Standzeit kann die Schnittgeschwindigkeit um das 4- bis 10-fache erhöht werden.
Derzeit verwendet unser Unternehmen hauptsächlich YG6 und YGX aus der WC-TiC-Co-Klasse von Hartmetallwerkzeugen. YT15 und andere Hartmetalle der WC-TiC-Co-Klasse werden für die Schrupp-, Halbfertig- und einige Schlichtbearbeitungen bei der Kolbenbearbeitung eingesetzt.
3. Polykristalliner Diamant (PCD)
Diamant ist der derzeit härteste bekannte Mineralwerkstoff mit der besten Wärmeleitfähigkeit. Sein Verschleiß bei Reibung mit verschiedenen Metallen und nichtmetallischen Werkstoffen beträgt nur 1/50 bis 1/800 des Verschleißes von Hartmetall, was ihn zum idealen Werkstoff für die Herstellung von Schneidwerkzeugen macht.
Natürliche einkristalline Diamanten werden jedoch nur für die Ultrapräzisionsbearbeitung von Schmuck und bestimmten Nichteisenmetallen verwendet.
Obwohl Unternehmen wie De Beers und Sumitomo Electric künstliche einkristalline Diamanten mit großen Partikeln industriell herstellen, sind sie noch nicht in der Lage, umfassend eingesetzt zu werden.
Die Schneide eines Diamantwerkzeugs ist extrem scharf (was für das Schneiden von Spänen mit sehr kleinem Querschnitt wichtig ist), und die Rauheit der Klinge ist gering, mit einem niedrigen Reibungskoeffizienten. Beim Schneiden entstehen nicht so leicht Späneklumpen, was zu einer hohen Oberflächenqualität bei der Bearbeitung führt.
Bei der Bearbeitung von Nichteisenmetallen ist die Oberflächenrauhigkeit kann Ra0,012µm erreichen, und die Bearbeitungsgenauigkeit kann IT5 oder höher erreichen.
Es gibt drei Arten von Diamantwerkzeugen: natürliche einkristalline Diamantwerkzeuge, integrale künstliche polykristalline Diamantwerkzeuge und Diamantverbundwerkzeuge.
Aufgrund ihrer hohen Kosten werden Werkzeuge aus Naturdiamanten seltener in der Produktion eingesetzt. Künstliche Diamanten werden durch die Umwandlung von Graphit unter hoher Temperatur und hohem Druck durch die Einwirkung legierter Katalysatoren gebildet.
Diamantverbundschaufeln werden durch Sintern einer etwa 0,5~1µm dicken Diamantschicht auf eine Sinterkarbid Substrat durch fortschrittliche Verfahren wie Hochtemperatur und Hochdruck.
Dieses Material verwendet Sinterkarbid als Substrat, und seine mechanischen Eigenschaften, seine Wärmeleitfähigkeit und sein Ausdehnungskoeffizient sind denen von Hartmetall ähnlich.
Die Diamantkristalle in dem künstlichen polykristallinen Diamantschleifmittel auf dem Substrat sind unregelmäßig angeordnet, und ihre Härte und Verschleißfestigkeit sind in allen Richtungen gleichmäßig.
Polykristalliner Diamant (PKD) wird durch Sintern von gesiebten künstlichen Diamantmikrokristallen unter hoher Temperatur und hohem Druck hergestellt. Während des Sinterprozesses ermöglicht die Zugabe von Zusatzstoffen die Bildung von Bindungsbrücken zwischen den Diamantkristallen, die hauptsächlich aus TiC, SiC, Fe, Co und Ni bestehen.
Die Diamantkristalle sind fest in ein starkes Skelett eingebettet, das von der Strukturbrücke gebildet wird, die durch kovalente Bindungen zusammengehalten wird, was die Festigkeit und Zähigkeit des PKD erheblich verbessert.
Seine Härte beträgt etwa 9000HV, die Biegefestigkeit 0,21~0,48GPa, die Wärmeleitfähigkeit 20,9J/cm-sµ℃ und der Wärmeausdehnungskoeffizient 3,1×10-6/℃.
Die meisten der heute verwendeten PKD-Schneidwerkzeuge sind Verbundwerkstoffe aus PKD und Hartmetallsubstraten, wobei eine PKD-Schicht auf das Hartmetallsubstrat aufgesintert wird.
Die Dicke von PKD beträgt im Allgemeinen 0,5 mm und 0,8 mm, und aufgrund der Leitfähigkeit der PKD-Bindungsbrücke lassen sich leicht verschiedene Formen schneiden und verschiedene Werkzeuge herstellen, und die Kosten sind viel niedriger als die von natürlichen Diamanten.
Mit polykristallinem Diamant (PKD) können verschiedene Nichteisenmetalle und extrem verschleißfeste Hochleistungs-Nichtmetallwerkstoffe wie Aluminium, Kupfer, Magnesium und deren Legierungen, Hartmetall, faserverstärkte Kunststoffe, Verbundwerkstoffe auf Metallbasis, Verbundwerkstoffe auf Holzbasis usw. bearbeitet werden.
Die durchschnittliche Größe der Diamantpartikel im PKD-Werkzeugmaterial ist unterschiedlich, was sich unterschiedlich auf die Leistung auswirkt.
Je größer die Partikelgröße ist, desto höher ist die Verschleißfestigkeit. Bei ähnlicher Schneidkantenbearbeitung gilt: Je kleiner die Partikelgröße, desto besser ist die Qualität der Schneidkante.
PKD-Werkzeuge mit Partikelgrößen von 10~25µm können für das Hochgeschwindigkeitsschneiden von Silizium-Aluminium-Legierungen mit einem Si-Gehalt von 12~18 bei Geschwindigkeiten von 500~1500m/min verwendet werden, während PKDs mit Partikelgrößen von 8~9µm für die Bearbeitung von Aluminium-Legierungen mit einem Si-Gehalt von weniger als 12% verwendet werden.
Für die Ultrapräzisionsbearbeitung sollten PKD-Werkzeuge mit kleineren Korngrößen gewählt werden. Die Verschleißfestigkeit von PKD nimmt bei Temperaturen über 700 °C ab, da die Struktur Metall Co enthält, das die "Umkehrreaktion" der Umwandlung von Diamant in Graphit fördert.
PKD hat eine gute Bruchzähigkeit und kann intermittierendes Schneiden durchführen. Es kann Aluminiumlegierung mit Si-Gehalt von 10% bei einer hohen Geschwindigkeit von 2500m/min fräsen.
Die hohe Härte, Verschleißfestigkeit, Wärmeleitfähigkeit und der niedrige Reibungskoeffizient von Diamantwerkstoffen ermöglichen eine hohe Präzision, hohe Effizienz, hohe Stabilität und hohe Oberflächenglätte bei der Bearbeitung von Nichteisenmetallen und verschleißfesten nichtmetallischen Werkstoffen.
Bei der Zerspanung von Nichteisenmetallen ist die Lebensdauer von PKD-Schneidwerkzeugen dutzend- oder sogar hundertmal länger als die von Hartmetallwerkzeugen.
4. Kubisches Bornitrid (CBN)
Kubisches Bornitrid (CBN) ist ein neuartiges künstliches synthetisches Material, das in den 1950er Jahren entwickelt wurde. Es hat eine hohe Härte und eine gute Verschleißfestigkeit und ist in der zerspanenden Industrie weit verbreitet.
Polykristallines kubisches Bornitrid (PCBN) wird durch Sintern von CBN-Mikropulver mit einer geringen Menge an Bindephase (Co, Ni oder TiC, TiN, Al203) und einem Katalysator bei hoher Temperatur und hohem Druck hergestellt.
Es hat eine hohe Härte (an zweiter Stelle nach Diamant) und Hitzebeständigkeit (1300~1500℃), eine ausgezeichnete chemische Stabilität, eine viel höhere thermische Stabilität (bis zu 1400℃) und Wärmeleitfähigkeit als Diamantwerkzeuge, einen niedrigen Reibungskoeffizienten, aber eine geringere Festigkeit.
Die herausragenden Vorteile von PCBN im Vergleich zu Diamant sind die viel höhere thermische Stabilität von bis zu 1200℃ (Diamant ist 700~800℃) und die Fähigkeit, höheren Schnittgeschwindigkeiten standzuhalten. Ein weiterer herausragender Vorteil ist seine große chemische Inertheit, die bei 1200~1300℃ nicht mit Eisenmetallen reagiert und für die Bearbeitung von Stahl verwendet werden kann.
Daher werden PCBN-Werkzeuge hauptsächlich für die effiziente Bearbeitung schwarzer, schwer zu bearbeitender Materialien eingesetzt.
Zusätzlich zu den oben genannten Merkmalen haben PCBN-Werkzeuge auch folgende Vorteile:
(1) hohe Härte, besonders geeignet für die Bearbeitung von abgeschrecktem und gehärtetem Stahl mit einem HRC-Wert von 50 oder mehr, hitzebeständigen Legierungen mit einem HRC-Wert von 35 oder mehr, und Grauguss mit einem HRC-Wert von 30 oder weniger, die mit anderen Werkzeugen schwer zu bearbeiten sind;
(2) im Vergleich zu Hartmetall-Werkzeuge, sie haben eine hohe Schnittgeschwindigkeit und kann High-Speed-und effiziente Schneiden zu erreichen;
(3) gute Verschleißfestigkeit, hohe Haltbarkeit des Werkzeugs (10-100 mal, dass der Hartmetall-Werkzeuge), und in der Lage, eine bessere Oberflächenqualität des Werkstücks zu erhalten, erreichen Schleifen durch Drehen.
Der Nachteil von PCBN-Werkzeugen ist, dass ihre Schlagfestigkeit schlechter ist als die von Hartmetallwerkzeugen, so dass bei ihrem Einsatz darauf geachtet werden sollte, die Steifigkeit des Prozesssystems zu verbessern und das Schlagschneiden zu vermeiden.
PCBN kann in Form von integrierten Klingen oder Verbundklingen in Kombination mit Hartmetall hergestellt werden. PCBN-Verbundklingen bestehen aus einer 0,5 bis 1,0 mm dicken PCBN-Schicht, die auf ein Hartmetallsubstrat gesintert ist und sowohl eine gute Zähigkeit als auch eine hohe Härte und Verschleißfestigkeit aufweist.
Die Leistungsfähigkeit von PCBN hängt hauptsächlich von der Partikelgröße des CBN, dem CBN-Gehalt und der Art des Bindemittels ab.
Je nach Struktur kann es grob in zwei Kategorien eingeteilt werden: Die eine ist direkt durch CBN-Kristalle gebunden, hat einen hohen CBN-Gehalt (über 70%), eine hohe Härte und eignet sich für die spanabhebende Bearbeitung von hitzebeständigen Legierungen, Gusseisen und Eisen-Sintermetallen;
Der andere basiert auf CBN-Kristallen, die mit keramischen Bindemitteln (hauptsächlich TiN, TiC, TiCN, AlN, Al203 usw.) gesintert werden, mit niedrigem CBN-Gehalt (unter 70%) und geringer Härte, und eignet sich für die spanende Bearbeitung von abgeschrecktem und gehärtetem Stahl.
Werkzeuge aus kubischem Bornitrid werden beim Drehen von gusseisernen Ringnuten, in die Kolbenringe eingelegt werden, sowie bei der Bearbeitung von Formen für den Kolbenkontakt eingesetzt.
5. Keramik
Die Hauptvorteile von keramischen Schneidwerkzeugen sind: hohe Härte und Verschleißfestigkeit mit einer Raumtemperaturhärte von 91-95 HRC; hohe Hitzebeständigkeit mit einer Härte von 80HRC bei einer hohen Temperatur von 1200℃; und minimale Verringerung der Biegefestigkeit und Zähigkeit unter Hochtemperaturbedingungen.
Außerdem weisen sie eine hohe chemische Stabilität auf, da Keramik eine geringe Affinität zu Metallen aufweist, eine gute Hochtemperaturoxidationsbeständigkeit besitzt und selbst bei Schmelztemperaturen nicht mit Stahl reagiert.
Daher kommt es zu weniger Bindung, Diffusion, Oxidation und Verschleiß am Schneidwerkzeug. Sie haben einen geringeren Reibungskoeffizienten, so dass die Späne nur schwer am Werkzeug haften bleiben und Spänenester bilden können.
Die Nachteile von Keramikmessern sind ihre Sprödigkeit, geringe Festigkeit und Zähigkeit, die nur 1/2 bis 1/5 der Biegefestigkeit von Hartlegierungen beträgt.
Daher müssen bei ihrer Verwendung geeignete geometrische Parameter und Schnittmengen gewählt werden, um Stoßbelastungen zu vermeiden, die zu einem Abplatzen oder Bruch der Klinge führen könnten.
Außerdem haben keramische Messer eine geringe Wärmeleitfähigkeit, die nur 1/2 bis 1/5 derjenigen von Hartlegierungen beträgt, wobei der Wärmeausdehnungskoeffizient um 10-30% höher ist als bei Hartlegierungen, was zu einer schlechten Hitzeschockbeständigkeit führt.
Derzeit werden keramische Schneidwerkzeuge noch nicht für die Bearbeitung von Aluminiumkolben eingesetzt.
1. Hohe Härte und Verschleißfestigkeit
Die Härte ist eine grundlegende Eigenschaft, die Schneidewerkstoffe besitzen sollte. Um Späne aus einem Werkstück zu schneiden, muss die Härte des Werkzeugs größer sein als die des Werkstückmaterials. Die Schneidenhärte von Werkzeugen, die zum Schneiden von Metallen verwendet werden, liegt im Allgemeinen über 60 HRC. Die Verschleißfestigkeit bezieht sich auf die Fähigkeit eines Werkstoffs, dem Verschleiß zu widerstehen.
Im Allgemeinen gilt: Je höher die Härte des Schneidstoffs, desto besser ist seine Verschleißfestigkeit. Härtepunkte im Gefüge (wie Karbide und Nitride) mit höherer Härte, größerer Menge, kleineren Partikeln und gleichmäßigerer Verteilung haben eine bessere Verschleißfestigkeit.
Die Verschleißfestigkeit hängt auch von der chemischen Zusammensetzung, der Festigkeit, dem Gefüge und der Temperatur der Reibungsfläche ab. Die Verschleißfestigkeit WR kann durch die folgende Formel ausgedrückt werden:
WR = KIC0,5E-0,8H1,43
Dabei ist H die Härte des Materials (GPa). Je höher die Härte, desto besser die Verschleißfestigkeit.
KIC ist die Bruchzähigkeit des Werkstoffs (MPa-m½). Je größer der KIC-Wert ist, desto geringer ist die Bruchneigung des Werkstoffs aufgrund von Spannungen und desto besser ist die Verschleißfestigkeit.
E ist der Elastizitätsmodul des Werkstoffs (GPa). Wenn E klein ist, trägt es dazu bei, dass die durch Mikroverformungen aufgrund von Schleifkörnern verursachten Spannungen geringer sind, was zu einer besseren Verschleißfestigkeit führt.
2. Ausreichende Stärke und Zähigkeit
Um zu verhindern, dass die Klingen während des Einsatzes ausbrechen oder brechen, wenn sie während des Schneidprozesses großen Drücken, Stößen und Vibrationen ausgesetzt sind, müssen die Werkstoffe der Schneidwerkzeuge eine ausreichende Festigkeit und Zähigkeit aufweisen.
3. Hohe Hitzebeständigkeit (thermische Stabilität)
Die Hitzebeständigkeit ist der wichtigste Indikator für die Messung der Schneidleistung von Schneidwerkstoffen. Sie bezieht sich auf die Fähigkeit eines Zerspanungsmaterials, ein bestimmtes Maß an Härte, Verschleißfestigkeit, Festigkeit und Zähigkeit unter Hochtemperaturbedingungen beizubehalten.
Die Werkstoffe für Schneidwerkzeuge sollten auch bei hohen Temperaturen oxidations-, bindungs- und diffusionsbeständig sein, d. h. sie sollten eine gute chemische Stabilität aufweisen.
4. Gute thermophysikalische Eigenschaften und Hitzeschockbeständigkeit
Je besser die Wärmeleitfähigkeit des Schneidewerkzeugs ist, desto leichter kann die Schneidewärme aus dem Schneidbereich abfließen, was zur Senkung der Schneidetemperatur beiträgt.
Bei intermittierendem Schneiden oder bei Verwendung einer Schneidflüssigkeit ist das Werkzeug oft einem starken Hitzeschock ausgesetzt (schnelle Temperaturschwankungen), was zu Rissen im Werkzeug führt, die einen Bruch verursachen können.
Die Fähigkeit eines Materials, einem Hitzeschock zu widerstehen, kann durch den Hitzeschockwiderstandskoeffizienten R ausgedrückt werden:
R = λσb(1-µ)/Eα
Dabei ist λ der Wärmeleitfähigkeitskoeffizient, σb die Zugfestigkeit, µ die Poissonzahl, E der Elastizitätsmodul und α der Wärmeausdehnungskoeffizient.
Ein höherer Wärmeleitfähigkeitskoeffizient erleichtert die Wärmeabfuhr und verringert den Temperaturgradienten auf der Werkzeugoberfläche.
Ein geringerer thermischer Ausdehnungskoeffizient verringert die thermische Verformung, und ein kleinerer Elastizitätsmodul kann das Ausmaß der aus der thermischen Verformung resultierenden Wechselspannungen verringern und damit zur Verbesserung der Hitzeschockbeständigkeit des Materials beitragen.
Schneidwerkzeuge mit guter Hitzeschockbeständigkeit können verwendet werden Kühlschmierstoffe während der Bearbeitungsprozesse.
5. Gute Verarbeitbarkeit
Um die Herstellung von Werkzeugen zu erleichtern, müssen die Werkstoffe für Schneidwerkzeuge gut verarbeitbar sein, z. B. durch Schmieden, Wärmebehandlung, plastische Verformung bei hohen Temperaturen und Schleifen.
6. Wirtschaftliche Effizienz
Die Wirtschaftlichkeit ist einer der wichtigsten Indikatoren für Schneidewerkstoffe. Hochwertige Schneidwerkstoffe können zwar hohe Stückkosten haben, ihre längere Lebensdauer muss aber nicht unbedingt zu hohen Kosten pro Bauteil führen.
Daher sollten bei der Auswahl von Schneidwerkstoffen deren wirtschaftliche Auswirkungen umfassend berücksichtigt werden.
Aluminiumprofile zeichnen sich durch ihre im Vergleich zu Stahl geringere Härte aus und lassen sich daher relativ leicht schneiden. Diese Eigenschaft erhöht jedoch auch ihre Neigung, an den Schneidwerkzeugen zu haften. Um saubere Schnitte zu gewährleisten und die Lebensdauer der Klinge zu verlängern, sollten Sie hartmetallbestückte Klingen mit einer hohen Zahnzahl (60-80 Zähne für eine 10-Zoll-Klinge) und einem negativen Hakenwinkel verwenden. Diese Merkmale verhindern das Verschweißen der Späne und verringern die Gratbildung. Prüfen Sie die Klingen regelmäßig und tauschen Sie sie aus, um die Effizienz und Qualität der Schnitte zu erhalten.
Die richtige Schmierung ist beim Schneiden von Aluminium entscheidend, um Gratbildung zu verhindern, die Oberflächengüte zu verbessern und die Lebensdauer der Werkzeuge zu verlängern. Verwenden Sie eine spezielle Aluminiumschneidflüssigkeit oder ein hochwertiges synthetisches Schmiermittel. Optimale Ergebnisse erzielen Sie mit einem Minimalmengenschmiersystem (MMS), das einen präzisen Schmierstoffauftrag ohne übermäßigen Abfall ermöglicht. Dieser Ansatz verbessert nicht nur die Schnittqualität, sondern unterstützt auch umweltfreundliche Praktiken.
Während die meisten industriellen Aluminiumprofile rechtwinklig geschnitten werden, erfordern komplexe Konstruktionen oft Winkelschnitte, z. B. 45-Grad-Gehrungen. Für eine präzise Winkelsteuerung verwenden Sie eine CNC-Sägemaschine, die mit einem Drehtisch oder einer speziellen Gehrungssäge mit digitaler Winkelanzeige ausgestattet ist. Berücksichtigen Sie bei der Programmierung der Schnitte die Materialstärke und den Schnittspalt des Sägeblatts, um die Maßhaltigkeit zu gewährleisten. Für sich wiederholende Winkelschnitte sollten Sie spezielle Vorrichtungen anfertigen, um die Konsistenz über mehrere Teile hinweg zu gewährleisten.
Sicherheit in der Produktion ist eine kollektive Verantwortung, die sich auf das gesamte Werk erstreckt. Sie erfordert die strikte Einhaltung von Verarbeitungsprotokollen und -prinzipien, regelmäßige Sicherheitsschulungen der Mitarbeiter und proaktive Maßnahmen zur Minderung unnötiger Risiken.
Angesichts des beträchtlichen Gewichts von Aluminiumprofilen sollten Schneidearbeiten von einem Team von mindestens zwei Personen durchgeführt werden, um eine sichere Handhabung und einen reibungslosen Schneidevorgang zu gewährleisten. Dieser Ansatz minimiert das Risiko von Belastungsverletzungen und verbessert die betriebliche Gesamteffizienz.
Als Gründer von MachineMFG habe ich mehr als ein Jahrzehnt meiner Karriere der metallverarbeitenden Industrie gewidmet. Meine umfangreiche Erfahrung hat es mir ermöglicht, ein Experte auf den Gebieten der Blechverarbeitung, der maschinellen Bearbeitung, des Maschinenbaus und der Werkzeugmaschinen für Metalle zu werden. Ich denke, lese und schreibe ständig über diese Themen und bin stets bestrebt, in meinem Bereich an vorderster Front zu bleiben. Lassen Sie mein Wissen und meine Erfahrung zu einem Gewinn für Ihr Unternehmen werden.
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