Вы когда-нибудь задумывались о том, как легкие металлы питают наш современный мир? Эта статья посвящена алюминию, изучению его уникальных свойств и разнообразных сфер применения. От самолетов до космических ракет - узнайте, как выбор правильного режущего инструмента может сделать или разрушить ваши алюминиевые проекты. Приготовьтесь расширить свои знания и навыки работы с этим универсальным материалом!
Плотность алюминия составляет 2,7 г/см³ (одна треть от плотности железа и меди), хорошая пластичность и электропроводность на две трети выше, чем у медной проволоки, но при этом вес всего на одну треть меньше, а цена ниже.
Он широко используется при производстве высоковольтных проводов, кабелей и в радиотехнической промышленности.
Чистый алюминий имеет относительно низкую плотность, но алюминиевые сплавы имеют значительно улучшенную плотность и твердость.
В настоящее время алюминиевые сплавы широко используются в авиационной, автомобильной, железнодорожной, судостроительной и других отраслях промышленности.
Кроме того, алюминий и его сплавы в больших количествах используются в космических ракетах, аппаратах и искусственных спутниках Земли.
Выбор подходящего алюминия режущий инструмент может обеспечить высокую точность резки и качество работы, удовлетворяя требования к резке различных спецификаций алюминиевых сплавов.
Профессиональная резка может быть выполнена в соответствии с потребностями, что позволяет избежать отходов сырья и предотвратить значительные потери или негативные последствия.
Выбор профессионального и авторитетного бренда алюминиевых режущих инструментов может обеспечить стабильную и эффективную работу во время работы.
Функции надежны и стабильны, не представляют угрозы для безопасности, а процесс эксплуатации и использования прост и не вызывает опасений.
Не нужно беспокоиться о внезапных неисправностях или потере материала, что делает его пригодным для использования в различных рабочих условиях.
В этой статье мы постараемся помочь вам выбрать лучшие режущие инструменты для ваших алюминиевых проектов.
Две характерные особенности алюминия - легкий вес и устойчивость к коррозии. Кроме того, он обладает следующими характеристиками:
1. Алюминий имеет небольшую плотность, всего 2,7 г/см³. Хотя он относительно мягкий, из него можно изготавливать различные алюминиевые сплавы, такие как твердый алюминий, сверхтвердый алюминий, алюминий, устойчивый к ржавчине, и литой алюминий.
2. По электропроводности алюминий занимает второе место после серебра, меди и золота. Хотя его проводимость составляет всего 2/3 от проводимости меди, его плотность составляет всего 1/3 от плотности меди.
Поэтому при передаче того же количества электроэнергии алюминиевые провода имеют в два раза меньшую мощность. вес меди провода.
Оксидная пленка на поверхности алюминия не только устойчива к коррозии, но и обладает определенной изоляционной способностью, благодаря чему алюминий широко используется в электротехнической промышленности, производстве проводов и кабелей, а также в радиотехнической промышленности.
3. Алюминий обладает хорошей пластичностью, уступая только золоту и серебру. Из него можно изготовить алюминиевую фольгу толщиной менее 0,01 мм при температуре 100℃~150℃.
Эти алюминиевые фольги широко используются для упаковки сигарет, конфет и т.д.
Из них также можно изготавливать алюминиевую проволоку и прутки, а также прокатывать различные алюминиевые изделия.
1. Ножовки
Ножовка - это режущий инструмент, состоящий из рамы и полотна, обычно используемый в деревообработке на строительных площадках.
2. Авиационные ножницы
Авиационные ножницы изготовлены из прочной легированной стали и подходят для резки тонких листовой металлалюминия, пластика и других материалов. Они бывают с левым, правым и прямым резом. Качество ножниц зависит от типа их лезвий.
3. Ниблеры
Насечки - это механические инструменты, обычно используемые при изготовлении моделей для резки пластика или металла в местах соединений, что экономит время и силы по сравнению с ручным скручиванием.
Они имеют ножничную форму с меньшими, чем у обычных ножниц, толстыми головками, похожими на заднюю половину плоскогубцев. Некоторые щипцы предназначены для резки проводов, другие - для их зачистки.
1. Циркулярные пилы
Циркулярная пила - это инструмент с зубьями, используемый для режущая сталь. Циркулярные пилы по металлу могут легко разрезать сталь, так же как и при разрезании 2×4 с помощью традиционной трубы.
По сравнению с более ранними продуктами, в дисковых пилах используются уникальные материалы и конструкции зубьев, которые позволяют быстрее резать металл, лучше обрабатывать стружку и не передавать тепло в процессе резки.
2. Пилки для лобзика
Лобзики - это пильные станки, в которых пильное полотно установлено на скользящей направляющей (или ролике), перемещающейся по направляющей. Процесс пиления осуществляется с помощью механизма подачи.
3. Ленточные пилы
Ленточные пилы - это станки, используемые для резки различных металлических материалов. По конструкции они делятся на горизонтальные и вертикальные, а также полуавтоматические, полностью автоматические и Типы ЧПУ в соответствии с их функциями.
Горизонтальные ленточнопильные станки можно также разделить на двухколонковые и ножничные.
4. Фрезерные станки с ЧПУ
Фрезерные станки с ЧПУ могут выполнять рельефную резьбу, плоскую резьбу, полую резьбу и другие работы по алюминиевым сплавам, меди, электрической древесине, дереву, нефриту, стеклу, пластику, акрилу и другим материалам. Они обладают высокой скоростью и точностью резьбы.
1. Быстрорежущая сталь (HSS)
Быстрорежущая сталь - это разновидность высоколегированной инструментальной стали с добавлением таких легирующих элементов, как вольфрам, молибден, хром, ванадий и др. Она обладает высокой прочностью и вязкостью, а также определенной твердостью и износостойкостью, что делает ее подходящей для различных требований к режущему инструменту.
Процесс изготовления инструментов из быстрорежущей стали прост, и они легко затачиваются до получения острой режущей кромки.
Поэтому, несмотря на появление различных новых видов инструментальных материалов, инструменты из быстрорежущей стали по-прежнему занимают большую долю в металлообработке. Они подходят для обработки цветных металлов и высокотемпературных сплавов.
Благодаря вышеупомянутым свойствам, фрезы для литья стояков, фрезерования поперечных и расширительных канавок при обработке поршней используют HSS, а сверла изготавливаются из HSS.
2. Твердый сплав
Карбид изготавливается методом порошковой металлургии из трудноплавких карбидов металлов (таких как WC, TiC, TaC, NbC и т.д.) и металлических связующих (таких как Co, Ni и т.д.).
Поскольку карбиды имеют высокую температуру плавления, высокую твердость, хорошую химическую и термическую стабильность, твердость, износостойкость и жаропрочность карбидных материалов очень высоки.
Обычно используемая твердость карбида составляет 89~93HRA, что выше, чем у HSS (83~86.6HRA). При температуре 800~1000℃ он все еще может выполнять резку. При 540℃ твердость твердого сплава составляет 82~87HRA, а при 760℃ твердость может сохраняться на уровне 77~85HRA.
Поэтому режущие свойства твердого сплава намного лучше, чем у быстрорежущей стали, а долговечность инструмента может быть увеличена в несколько раз или в десятки раз. При одинаковой стойкости скорость резания может быть увеличена в 4~10 раз.
В настоящее время наша компания в основном использует YG6 и YGX в классе твердосплавных инструментов WC-TiC-Co. YT15 и другие твердые сплавы класса WC-TiC-Co используются для черновой, получистовой и некоторых чистовых операций при обработке поршней.
3. Поликристаллический алмаз (PCD)
Алмаз - самый твердый из известных минеральных материалов, обладающий наилучшей теплопроводностью. Его износ при трении в паре с различными металлами и неметаллическими материалами составляет всего от 1/50 до 1/800 от износа твердого сплава, что делает его идеальным материалом для изготовления режущих инструментов.
Однако природные монокристаллические алмазы используются только для сверхточной обработки ювелирных изделий и некоторых цветных металлов.
Хотя промышленное производство искусственных крупночастичных монокристаллических алмазов уже налажено такими компаниями, как De Beers и Sumitomo Electric, они еще не достигли стадии широкого применения.
Режущая кромка алмазного инструмента чрезвычайно острая (что важно для срезания стружки очень малого сечения), а шероховатость лезвия небольшая, с низким коэффициентом трения. В процессе резания не образуются комки стружки, что обеспечивает высокое качество поверхности при обработке.
При обработке цветных металлов шероховатость поверхности может достигать Ra0.012µm, а точность обработки может достигать IT5 или выше.
Существует три типа алмазных инструментов: инструменты из природного монокристаллического алмаза, инструменты из искусственного поликристаллического алмаза и инструменты из алмазных композитов.
Из-за высокой стоимости инструменты с природными алмазами реже используются в реальном производстве. Искусственные алмазы образуются путем преобразования графита при высокой температуре и давлении под действием легирующих катализаторов.
Алмазные композитные лезвия формируются путем спекания слоя алмаза толщиной около 0,5~1 мкм на цементированный карбид подложки с использованием передовых технологий, таких как высокая температура и высокое давление.
В этом материале используется цементированный карбид в качестве подложки, а его механические свойства, теплопроводность и коэффициент расширения аналогичны свойствам цементированного карбида.
Кристаллы алмаза в искусственном поликристаллическом алмазном абразиве на подложке расположены неравномерно, а их твердость и износостойкость равномерны во всех направлениях.
Поликристаллический алмаз (ПКД) образуется путем спекания экранированных микрокристаллов искусственного алмаза при высокой температуре и давлении. В процессе спекания добавки позволяют образовывать связующие мостики между кристаллами алмаза, состоящими в основном из TiC, SiC, Fe, Co и Ni.
Кристаллы алмаза плотно встроены в прочный каркас, образованный структурным мостиком, который удерживается вместе ковалентными связями, что значительно повышает прочность и жесткость PCD.
Твердость составляет около 9000HV, прочность на изгиб - 0,21~0,48GPa, теплопроводность - 20,9J/cm-sµ℃, коэффициент теплового расширения - 3,1×10-6/℃.
Большинство используемых в настоящее время режущих инструментов PCD представляют собой композиты из PCD и цементированного карбида, причем слой PCD спекается на подложке из цементированного карбида.
Толщина PCD обычно составляет 0,5 мм и 0,8 мм, а благодаря проводимости связующего мостика PCD легко режется на различные формы и изготавливает различные инструменты, а его стоимость намного ниже, чем у природных алмазов.
Поликристаллический алмаз (PCD) может обрабатывать различные цветные металлы и чрезвычайно износостойкие неметаллические материалы с высокими эксплуатационными характеристиками, такие как алюминий, медь, магний и их сплавы, твердые сплавы, армированные волокнами пластики, композитные материалы на основе металлов, композитные материалы на основе древесины и т.д.
Средний размер алмазных частиц в материале инструмента PCD различен, что по-разному влияет на его производительность.
Чем больше размер частиц, тем выше износостойкость. При одинаковых объемах обработки режущей кромки, чем меньше размер частиц, тем выше качество режущей кромки.
Инструменты PCD с размером частиц 10~25 мкм могут использоваться для высокоскоростной резки кремний-алюминиевых сплавов с содержанием Si 12~18 при скоростях 500~1500 м/мин, в то время как PCD с размером частиц 8~9 мкм используются для обработки алюминиевых сплавов с содержанием Si менее 12%.
Для сверхточной обработки следует выбирать инструменты PCD с меньшим размером частиц. Износостойкость PCD ослабевает при температурах выше 700℃, поскольку в его структуре содержится металл Co, который способствует "обратной реакции" превращения алмаза в графит.
PCD обладает хорошей вязкостью разрушения и может выполнять прерывистое резание. Он может производить торцевую фрезеровку алюминиевого сплава с содержанием Si 10% на высокой скорости 2500 м/мин.
Высокая твердость, износостойкость, теплопроводность и низкий коэффициент трения алмазных материалов позволяют достичь высокой точности, высокой эффективности, высокой стабильности и высокой гладкости поверхности при обработке цветных металлов и износостойких неметаллических материалов.
При резке цветных металлов срок службы режущих инструментов из PCD в десятки и даже сотни раз превышает срок службы цементированного карбида.
4. Кубический нитрид бора (CBN)
Кубический нитрид бора (КНБ) - это новый тип искусственного синтетического материала, разработанный в 1950-х годах. Он обладает высокой твердостью и хорошей износостойкостью и широко используется в обрабатывающей промышленности.
Поликристаллический кубический нитрид бора (PCBN) изготавливается путем спекания микропорошка CBN с небольшим количеством связующей фазы (Co, Ni или TiC, TiN, Al203) и катализатора при высокой температуре и давлении.
Он обладает высокой твердостью (уступает только алмазу) и термостойкостью (1300~1500℃), отличной химической стабильностью, гораздо более высокой термостойкостью (до 1400℃) и теплопроводностью, чем алмазные инструменты, низким коэффициентом трения, но меньшей прочностью.
По сравнению с алмазом, PCBN обладает гораздо более высокой термической стабильностью, до 1200℃ (алмаз - 700~800℃), и может выдерживать более высокие скорости резки; еще одним преимуществом является его большая химическая инертность, который не реагирует с черными металлами при 1200~1300℃ и может быть использован для обработки стали.
Поэтому инструменты из PCBN в основном используются для эффективной обработки черных труднообрабатываемых материалов.
Помимо вышеперечисленных характеристик, инструменты PCBN обладают следующими преимуществами:
(1) высокая твердость, особенно подходящая для обработки закаленной и закаленной стали с HRC 50 или более, жаропрочных сплавов с HRC 35 или более, и серый чугун с твердостью HRC 30 или менее, которые трудно обрабатывать другими инструментами;
(2) по сравнению с инструментами из цементированного карбида, они имеют высокую скорость резания и могут обеспечить высокоскоростную и эффективную резку;
(3) хорошая износостойкость, высокая стойкость инструмента (в 10-100 раз выше, чем у инструментов из цементированного карбида), возможность получения лучшего качества поверхности заготовки, достижение шлифования точением.
Недостатком инструментов из PCBN является то, что их ударопрочность хуже, чем у инструментов из цементированного карбида, поэтому при их использовании необходимо уделять внимание повышению жесткости технологической системы и избегать ударного резания.
PCBN может быть изготовлен в виде цельных лезвий или композитных лезвий в сочетании с цементированным карбидом. Композитные лезвия из PCBN имеют слой PCBN толщиной 0,5~1,0 мм, спеченный на подложке из цементированного карбида, который обладает как хорошей прочностью, так и высокой твердостью и износостойкостью.
Характеристики PCBN в основном зависят от размера частиц CBN, содержания CBN и типа связующего.
По структуре его можно условно разделить на две категории: первая - непосредственно скрепленные кристаллы КНБ, с высоким содержанием КНБ (более 70%), высокой твердостью, подходит для обработки резанием жаропрочных сплавов, чугуна и металлов, спеченных с железом;
Другая основана на кристаллах CBN, спеченных с керамическими связующими (в основном TiN, TiC, TiCN, AlN, Al203 и т.д.), с низким содержанием CBN (менее 70%), низкой твердостью, и подходит для обработки закаленной и закаленной стали.
Инструменты из кубического нитрида бора используются при токарной обработке чугунных кольцевых канавок, инкрустированных поршневыми кольцами, а также при обработке форм для цельнолитых контактов поршней.
5. Керамика
Основными преимуществами керамических режущих инструментов являются: высокая твердость и износостойкость, с твердостью 91-95HRC при комнатной температуре; высокая термостойкость, с твердостью 80HRC при высокой температуре 1200℃; минимальное снижение прочности на изгиб и вязкости в условиях высоких температур.
Они также отличаются высокой химической стабильностью, поскольку керамика имеет низкое сродство к металлам, хорошо противостоит высокотемпературному окислению и не взаимодействует со сталью даже при температурах плавления.
Поэтому на режущем инструменте меньше сцепления, диффузии, окисления и износа. Они имеют более низкий коэффициент трения, что затрудняет прилипание стружки к инструменту и образование гнезд для стружки.
Недостатками керамических ножей являются их хрупкость, низкая прочность и вязкость, которые составляют лишь 1/2-1/5 от прочности на изгиб твердых сплавов.
Поэтому при их использовании необходимо выбирать соответствующие геометрические параметры и величину резки, чтобы избежать ударных нагрузок, которые могут привести к сколам или поломке лезвия.
Кроме того, керамические ножи имеют низкую теплопроводность, всего 1/2-1/5 от теплопроводности твердых сплавов, а коэффициенты теплового расширения на 10-30% выше, чем у твердых сплавов, что приводит к плохой устойчивости к тепловому удару.
В настоящее время керамические режущие инструменты не применяются для обработки алюминиевых поршней.
1. Высокая твердость и износостойкость
Твердость - это фундаментальная характеристика, которая материалы для режущего инструмента должен обладать. Чтобы срезать стружку с заготовки, твердость инструмента должна быть выше твердости материала заготовки. Твердость режущей кромки инструментов, используемых для резки металлов, обычно превышает 60HRC. Износостойкость означает способность материала сопротивляться износу.
Как правило, чем выше твердость материала режущего инструмента, тем выше его износостойкость. Твердые частицы в структуре (например, карбиды и нитриды) с более высокой твердостью, большим количеством, меньшими частицами и более равномерным распределением имеют лучшую износостойкость.
Износостойкость также зависит от химического состава материала, его прочности, микроструктуры и температуры в зоне трения. Износостойкость WR можно выразить формулой:
WR = KIC0.5E-0.8H1.43
Где H - твердость материала (ГПа). Чем выше твердость, тем выше износостойкость.
KIC - это вязкость разрушения материала (МПа-м½). Чем больше значение KIC, тем меньше разрушение материала под действием напряжения и тем выше износостойкость.
E - модуль упругости материала (ГПа). Когда E мал, он помогает снизить напряжения, вызванные микродеформациями из-за абразивных зерен, что приводит к повышению износостойкости.
2. Достаточная прочность и выносливость
Чтобы предотвратить сколы или поломку лезвия в процессе эксплуатации при воздействии большого давления, ударов и вибраций в процессе резки, материалы режущего инструмента должны обладать достаточной прочностью и вязкостью.
3. Высокая термостойкость (термостабильность)
Жаропрочность является основным показателем для измерения режущих свойств материалов режущего инструмента. Она означает способность материала режущего инструмента сохранять определенный уровень твердости, износостойкости, прочности и вязкости в условиях высоких температур.
Материалы для режущих инструментов также должны обладать способностью противостоять окислению, склеиванию и диффузии при высоких температурах, то есть они должны обладать хорошей химической стабильностью.
4. Хорошие теплофизические свойства и устойчивость к тепловому удару
Чем лучше теплопроводность материала режущего инструмента, тем легче тепло отводится от зоны резания, что способствует снижению температуры резания.
При прерывистом резании или использовании смазочно-охлаждающей жидкости инструмент часто подвергается сильному тепловому удару (резкому изменению температуры), что приводит к образованию трещин внутри инструмента, которые могут стать причиной поломки.
Способность материала противостоять тепловому шоку может быть выражена коэффициентом сопротивления тепловому шоку R:
R = λσb(1-µ)/Eα
Где λ - коэффициент теплопроводности, σb - предел прочности при растяжении, µ - коэффициент Пуассона, E - модуль упругости, α - коэффициент теплового расширения.
Более высокий коэффициент теплопроводности облегчает отвод тепла, уменьшая градиент температуры на поверхности инструмента.
Более низкий коэффициент теплового расширения уменьшает тепловую деформацию, а меньший модуль упругости может снизить величину переменных напряжений, возникающих при тепловой деформации, что способствует повышению стойкости материала к тепловому удару.
Можно использовать материалы для режущего инструмента с хорошей стойкостью к тепловому удару смазочно-охлаждающие жидкости в процессе обработки.
5. Хорошая технологичность
Для облегчения изготовления инструмента материалы режущих инструментов должны обладать хорошими технологическими свойствами, такими как свойства ковки, свойства термообработки, свойства высокотемпературной пластической деформации и свойства шлифования.
6. Экономическая эффективность
Экономическая эффективность - один из важных показателей материалов для режущего инструмента. Хотя высококачественные материалы для режущего инструмента могут иметь высокую удельную стоимость, их более длительный срок службы может не обязательно привести к высоким затратам на один компонент.
Поэтому при выборе материалов для режущего инструмента необходимо всесторонне учитывать их экономическое воздействие.
1. Выбор правильного пильного диска:
Промышленность алюминиевые профили обладают меньшей твердостью по сравнению со сталью, что делает их относительно легкими для резки. Однако из-за недостаточной твердости они также склонны к прилипанию к лезвию. Поэтому важно использовать острые лезвия и регулярно их заменять.
2. Выбор подходящего смазочного материала:
Если вы режете алюминиевые профили без смазки, на поверхности среза образуется множество заусенцев, которые трудно зачистить. Это также приведет к повреждению пильного диска.
3. Управление углом резания:
Большинство промышленных алюминиевых профилей режутся под прямым углом, но некоторые требуют резки под углом, например, 45 градусов. При резке под углом важно тщательно контролировать угол. Лучше всего использовать a CNC пильный станок для этой цели.
1. Перед началом работы следует запустить машину на одну минуту, чтобы проверить, насколько плавно она работает, прежде чем приступать к работе.
2. Когда резка алюминия профили, операторы должны сосредоточить свое внимание и строго запретить смотреть по сторонам или дурачиться.
3. При резке алюминиевых профилей подождите, пока пильный диск не наберет нормальную скорость, прежде чем приступать к резке. Не работайте на станке без защитного кожуха и держите руки на расстоянии не менее 15 см от пильного диска.
4. Во время работы полностью автоматической машины для резки не отпускайте цилиндр зажим устройство для удаления распиленного алюминиевого профиля до остановки пильного диска. Не убирайте алюминиевую стружку на станке.
5. Во время работы отрезного станка оператор не должен стоять непосредственно перед пильным диском, а рука не должна тянуться через рабочий стол.
6. Если какие-либо необычные явления происходят во время работа машины (дым, ненормальный шум, тепло, искры и т.д.), немедленно отключите питание и пригласите специалиста для осмотра и ремонта машины.
Безопасность производства - это обязанность каждого предприятия, которая заключается в соблюдении порядка и принципов обработки, регулярном обучении сотрудников и сокращении ненужных угроз безопасности.
Алюминиевые профили сами по себе имеют определенный вес, поэтому для их резки требуется два или более человека, чтобы обеспечить ровный рез.
Вышеизложенное является содержанием этой статьи. Надеюсь, она будет полезна всем. Если вам что-то непонятно, пожалуйста, оставьте комментарий внизу статьи.
Как основатель MachineMFG, я посвятил более десяти лет своей карьеры металлообрабатывающей промышленности. Мой обширный опыт позволил мне стать экспертом в области производства листового металла, механической обработки, машиностроения и станков для обработки металлов. Я постоянно думаю, читаю и пишу об этих предметах, постоянно стремясь оставаться на переднем крае своей области. Позвольте моим знаниям и опыту стать преимуществом для вашего бизнеса.
RU 
EN 
DE 
ES 
FR 
IT 
NL 
PT 