Aluminium ist eine der beliebtesten Legierungen für die spanabhebende Bearbeitung und insbesondere für das Fräsen. Es ist leicht, von Natur aus korrosionsbeständig und widerstandsfähig, hat eine gute Wärmeleitfähigkeit und lässt sich chemisch und elektrochemisch behandeln (z. B. durch Eloxieren).
Dies macht Aluminiumblöcke zur Grundlage für viele Arten von Komponenten für einen breiten Querschnitt von Industrien - von der Wohnungseinrichtung und der Automobilindustrie bis hin zur Luft- und Raumfahrt.
Das CNC fräse aluminium selbst - als Bearbeitungsverfahren - hat sich zu einer herkömmlichen Methode zur Herstellung von Bauteilen aus Aluminiumlegierungen entwickelt.
Aluminiumfräsen - warum dieses Metall so gut bearbeitbar ist?
Aluminium ist ein Sammelbegriff für verschiedene Arten von Aluminiumlegierungen (Al im Periodensystem) sowie für das reine Metall (durch Raffinierung kann ein Reinheitsgrad von bis zu über 99,9 % erreicht werden). Die breite Palette an Aluminiumlegierungen ermöglicht es, das richtige Material für verschiedene Anwendungen auszuwählen.
Zu den gängigsten Zusatzstoffen für Aluminiumlegierungen gehören:
- Silizium (Si),
- Magnesium (Mg),
- Zink (Zn),
- Kupfer (Cu),
- Mangan (Mn).
Diese verleihen der Legierung ihre zusätzlichen Eigenschaften (über Legierungstypen und ihre Anfälligkeit für das Fräsen später im Text).
Diese breite Palette von "Aluminiumsorten" macht es zu einem fast idealen Metall, das sich für fast jede Art der Bearbeitung eignet.
Je nach Legierung kann es für die Herstellung von Gegenständen mit Lebensmittelkontakt, das CNC Fräsen von leicht schweißbaren Alu Teilen oder die Bearbeitung von leichten, harten und widerstandsfähigen Rotorteilen von Flugzeugen oder Turbolade verwendet werden.
Darüber hinaus lässt sich das Aluminium zerspanen und (mit den richtigen Werkzeugen) relativ leicht bearbeiten und oberflächenhärten (z. B. durch Eloxieren).
Bearbeitung verschiedener Arten von Aluminiumlegierungen - wo liegt der Unterschied?
Ein wichtiges Element beim Fräsen von Aluminium ist der Parameter der Bearbeitbarkeit einer bestimmten Legierung. Er ist Bestandteil zahlreicher Indikatoren, zu denen auch die folgenden gehören:
- Glätteindex – bezieht sich auf die Oberflächenrauhigkeit der zu bearbeitenden Legierung,
- Beständigkeitsindex - bezieht sich auf die Fräsgeschwindigkeit und umfasst,
- Klingenverschleißrate (d. h. wie lange ein bestimmter Fräser seine Leistung bei der Bearbeitung eines bestimmten Materials beibehält),
- den relativen Zerspanungsindex (d. h. wie schnell der Fräsprozess im Verhältnis zu den Empfehlungen für ein bestimmtes Material und einen bestimmten Fräser durchgeführt wird),
- die Lebensdauer der Werkzeugspitze (manchmal auch als "T" bezeichnet).
Unter den Hilfsindikatoren, die sich auf die tatsächliche Bearbeitbarkeit einer bestimmten Aluminiumlegierung auswirken, sind folgende zu nennen:
- die chemische Zusammensetzung des zu fräsenden Aluminiums (d.h.: Legierungstyp),
- die Schneidtemperatur,
- die grob definierte Bearbeitbarkeit des Materials (kc1),
- Zugfestigkeit (Rm)
- metallographische Struktur
- Art und Form der bei der Bearbeitung abfallenden Späne (es wird empfohlen, dass die Dicke nicht mehr als 0,2 mm beträgt, während sie größer als 0,1 mm sein sollte),
- mechanische und thermische Eigenschaften der Legierung,
- Härte.
Es gibt viele Faktoren, aber ein erfahrener Bediener kann die Bearbeitungsparameter für ein bestimmtes Material schnell bestimmen und die Fräsmaschine entsprechend einstellen.
Arten von Aluminiumlegierungen und ihre Spanbarkeit
Apropos Material - es gibt viele Klassifizierungen von Aluminiumlegierungen. Diese sind geregelt und wir nehmen die EN 573-3:2019-12 als Referenz für die folgende Liste.
Sie geht von der Einteilung der Aluminiumlegierungen in acht Serien aus, die durch vier Ziffern gekennzeichnet sind und sich auf die chemische Zusammensetzung (und damit auf die allgemeinen Eigenschaften) der Legierungen beziehen.
Dies ist eine wichtige Information sowohl für den Käufer als auch für den Bediener der Spananlagen.
So werden nach der o.g. Norm die folgenden Serien von Aluminiumlegierungen unterschieden:
- Serie 1xxx - dies ist praktisch reines Aluminium. Es ist sehr weich und dehnbar. Es zeichnet sich durch seine sehr hohe thermische und elektrische Leitfähigkeit aus, weshalb es sowohl in älteren Elektroinstallationen als auch in verschiedenen Arten von Kühlkörpern und Kühlstrukturen verwendet wird. Es wird sehr selten bei der Bearbeitung verwendet;
- Serie 2xxx - Aluminiumlegierung mit Kupferzusatz (Cu). Sie ist härter als die Serie 1xxx, hat aber eine deutlich geringere Korrosionsbeständigkeit. Unter den Legierungen dieser Serie ist das Aluminium PA7 (2024) zu erwähnen, das häufig in der Flugzeugausrüstung verwendet wird.
- Serie 3xxx - Aluminiumlegierung mit Manganzusatz (Mn). Sie sind relativ weich und werden daher häufig für die Umformung verwendet, wobei sie ihre Eigenschaften auch bei höheren Temperaturen beibehalten (im Gegensatz zur Serie 1xxx). Sie sind sehr gut schweißbar und können mit Lebensmitteln in Berührung kommen,
- Serie 4xxx - eine Legierung mit Zusatz von Silizium (Si). Es hat eine hohe Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit. Darüber hinaus können Silizium-Aluminium-Legierungen (in der polnischen Norm PN-76/H-88027 als AK7 oder AK9 bezeichnet) mit Lebensmitteln in Berührung kommen,
- Serie 5xxx - d.h. Legierungen mit Zusatz von Magnesium (Mg). Sie zeichnen sich durch noch höhere Korrosionsbeständigkeit und gute Verformbarkeit aus. Als Beispiel für diese Gruppe ist das Aluminium PA43 zu nennen. Diese Legierung zeichnet sich durch hohe Leistungsfähigkeit und Salzwasserbeständigkeit aus und wird daher häufig in der Schifffahrtsindustrie eingesetzt. Aufgrund seiner hohen Dehnbarkeit wird es häufig für die Herstellung von Aluminiumblechen verwendet,
- Serie 6xxx - Legierungen mit Zusätzen von Magnetit und Silizium (Mg + Si). Neben einer höheren Korrosionsbeständigkeit zeichnen sie sich durch eine gute Verformbarkeit und eine relativ hohe mechanische Festigkeit aus. Diese Legierung wird häufig für Fahrradteile (z.B. Rahmenteile) verwendet, z.B. als PA45 (6061) Aluminium. Es zeichnet sich durch eine recht hohe Festigkeit und Bearbeitbarkeit sowie durch eine Wärmeleitfähigkeit aus, die zu den höchsten unter den Aluminiumlegierungen gehört,
- Serie 7xxx - Legierungen mit Zusatz von Zink (Zn) und Magnesium (Mg). Sie zeichnen sich durch eine sehr hohe mechanische Festigkeit und eine außergewöhnlich gute Bearbeitbarkeit aus. Dies ist die bevorzugte Legierung für die Herstellung von Konstruktionsbauteilen. Beliebt sind Aluminium 7075 / PA9, das in der Industrie weit verbreitet ist und sich durch eine hervorragende Zerspanbarkeit auszeichnet, sowie Speziallegierungen wie HOKOTOL® oder ALUMOLD®, die eine noch höhere Härte aufweisen. Der Nachteil der Legierungen dieser Reihe ist eine deutlich höhere Korrosionsempfindlichkeit,
- Serie 8xxx - d.h. eine Sammelreihe für Legierungen, die nicht in die oben genannte Klassifizierung gehören.
Wichtige Informationen zum Aluminiumfräsverfahren (CNC und konventionell)
Obwohl das klassische Fräsen immer noch eine beliebte Form der Bearbeitung ist, dominiert das CNC fräse aluminium derzeit den Markt.
Durch die Automatisierung des Prozesses ist es möglich, die Produktion von Teilen zu beschleunigen und geringere Toleranzen einzuhalten, ohne Zeit für die Qualitätskontrolle jedes handgefertigten Teils aufwenden zu müssen.
Die verschiedenen Aluminiumsorten zeichnen sich durch unterschiedliche Härte und Art der beim Fräsen entstehenden Späne aus, was sich auf die Bearbeitbarkeit der Legierung auswirkt.
Deshalb muss beim Fräsen von Aluminium (sowohl bei der klassischen als auch bei der CNC Bearbeitung) auf die richtige Einstellung der Arbeitsparameter (geeigneter Fräser, Spindeldrehzahl oder Vorschubgeschwindigkeit) geachtet werden.
Während die Weichheit von Aluminium bei der klassischen Bearbeitung (auch mit Handwerkzeugen) ein Vorteil ist, wird sie bei der Bearbeitung mit Hochgeschwindigkeitsspindeln zum Nachteil.
Unter anderem aus diesem Grund eignen sich Aluminiumlegierungen mit einer hohen Härte am besten zum Fräsen
Dies ermöglicht eine effizientere Spanabfuhr und verringert somit das Risiko von Schäden an der Fräsmaschine.
Aus diesem Grund wird reines Aluminium, wie auch andere weiche Legierungen, nur selten zum Fräsen verwendet (es kann nicht mit hohen Geschwindigkeiten bearbeitet werden und die erzeugten Späne sind lang).
Ein wichtiger Parameter bei der Bearbeitung ist die Frästemperatur - Aluminiumlegierungen haben trotz ihrer hohen Wärmeleitfähigkeit eine höhere Ausdehnungsrate (z.B. doppelt so hoch wie Eisenlegierungen).
Dies kann zu einer Erhöhung der Werkstücktoleranz führen (was der Idee der Wiederholbarkeit des CNC Fräsen von Aluminium widerspricht), weshalb die Sorge um die Wärmeabfuhr bei dieser Form der Bearbeitung so wichtig ist.
Der Einsatz von Kühlung (trocken oder nass) ermöglicht eine höhere Formgenauigkeit des Werkstücks (wichtig beim CNC Fräse Aluminium) und verringert das Risiko von Schäden am Werkstück, am Fräser oder sogar an der Spindel.
Die bereits erwähnten hohen Geschwindigkeiten und die hohe Stabilität des Fräsers sind aus Sicht des Herstellers wichtig - sie reduzieren das Auftreten von Ablagerungen an den Messern des Fräsers, die die Effektivität der nachfolgenden Materialbearbeitung negativ beeinflussen.
Die Auswahl des Fräsers selbst (mit einer bestimmten Anzahl von Schneidflächen, Härte usw.) hängt auch von der Härte und der allgemeinen Bearbeitbarkeit der Legierung ab.
Für weiches Aluminium mit geringer Zerspanbarkeit werden einschneidige Fräser und relativ niedrige Spindeldrehzahlen (bis zu etwa 400 U/min) empfohlen.
Harte, gut zerspanbare Aluminiumlegierungen (z.B. PA6 oder PA9) erfordern dagegen sehr stabile dreischneidige Fräser.
Jeder dieser Aluminiumfräsparameter kann jedoch von einem erfahrenen Fräsenbediener leicht gemeistert werden.
Daher ist es ratsam, das Fräsen von Aluminiumlegierungen und die Herstellung von Teilen aus diesem Metall in professionelle Hände zu legen - das Team von Radmot, bestehend aus erfahrenen CNC Bedienern, wählt das richtige Verfahren für die Herstellung von gefrästen Aluminiumteilen.
Weiterverarbeitung von gefrästen Bauteilen aus Aluminiumlegierungen
Der Prozess des CNC Aluminium Fräsen endet oft mit dem Erreichen der erwarteten Form eines Teils.
Wie bei der Behandlung von Stahl kann auch ein Aluminiumteil weiteren Verfahren unterzogen werden, um seine physikalischen Eigenschaften zu verbessern oder seine Härte zu erhöhen.
Zu diesen Prozessen gehören:
- Eloxieren, d. h. die Erzeugung einer Aluminiumoxidschicht auf der Oberfläche des Bauteils, die die Korrosionsbeständigkeit erhöht. Darüber hinaus kann es ästhetische Qualitäten bieten, indem es Farbe auf der Oberfläche erzeugt, die mit der Aluminiumstruktur verschmilzt,
- Härten, d. h. Verbesserung der physikalischen Eigenschaften von Aluminium, insbesondere der Härte, durch Erhitzen und Abkühlen,
- Polieren von Aluminium, d. h. Glätten des Werkstücks. Oberflächen, die im Aluminiumfräsverfahren (CNC oder konventionell) bearbeitet werden, können Spuren von aufeinanderfolgenden Fräsdurchgängen aufweisen. Aus diesem Grund ist einer der letzten Schritte bei der Bearbeitung von Aluminiumbauteilen das Polieren (wichtig ist, dass dies vor der Beschichtung, z. B. durch Eloxieren, erfolgt),
- Lasermarkierung oder Gravur - mit diesen Verfahren kann die Oberfläche des Aluminiumwerkstücks markiert werden.
CNC fräse aluminium - nehmen Sie Kontakt mit uns auf
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