آلومینیوم Aluminium
سبک، مقاوم و کاربردی. این ها ویژگی هایی است که آلومینیوم را به یکی از اصلی ترین مواد در مهندسی تبدیل کرده است. آلومینیوم به عنوان فراوان ترین فلز در پوسته ی زمین در صنایع مختلف از جمله اتوموبیل سازی، صنایع هوایی و ساختمان سازی به طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرد. کمتر ماده ای پیدا می‌شود که خواص متنوع آلومینیوم را دارا باشد. قابلیت ماشین کاری بالا، قیمت نسبتا ارزان و نسبت استحکام به وزن مناسب باعث شده است که صنعت گران از این فلز به طور گسترده در فرزکاری استفاده نمایند.
انواع آلیاژ های آلومینیوم
آلومینیوم 6061 (Aluminum 6061-T6)
آلومینیوم 6061 یکی از پرکاربردترین آلیاژ های آلومینیوم می‌باشد. ویژگی هایی از جمله قابلیت جوشکاری بالا، مقاوت به خوردگی ، کارپذیری و قابلیت ماشین کاری مناسب، آلومینیوم 6061 را به یکی از پرکاربرد ترین مواد در صنایع مختلف تبدیل کرده است. از جمله کاربرد های آلومینیوم 6061 می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- واگن های ریلی
- قاب کامیون
- ساخت کشتی
- کاربردهای هوافضا از جمله پوسته روتور هلیکوپتر
- حمل و نقل
آلومینیوم 7075 (Aluminium 7075-T6)
آلومینیوم 7075 یکی از مستحکم ترین آلیاژ های آلومینیوم می‌باشد. استحکام تسلیم بالا و چگالی کم این آلومنیوم را به یکی از پرمصرف ترین آلیاژ ها در صنعت هوا فضا تبدیل کرده است به طوری که این آلومینیوم به عنوان آلومینیوم هواپیما شناخته می‌شود. اگرچه این آلیاژ مقاومت به خوردگی نسبتا ضعیفی دارد اما قابلیت ماشین کاری بالا آن باعث شده است که به طور گسترده در فرزکاری استفاده شود. به طور خاص از این آلومینیوم در موارد زیر استفاده می‌شود:
- اتصالات هواپیما
- چرخ دنده ها و شفت ها
- قطعات موشک
- چرخ دنده های حلزونی
آلومینیوم 2024 (Aluminium 2024)
از دیگر آلیاژهای آلومینیوم که به طور گسترده در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد، می‌توان به آلومینیوم 2024 اشاره کرد. این آلیاژ به دلیل داشتن استحکام خستگی بالا و همچنین چقرمگی شکست مناسب به طور گستره در صنایه نظامی و هوایی استفاده می‌شود. به علاوه این آلیاژ، قابلیت ماشین کاری و کارپذیری بالایی دارد. به طور خاص از این آلومینیوم در موارد زیر استفاده می‌شود:
- بدنه و براکت های مورد استفاده در هواپیما
- منیفولدهای هیدرولیک
- چرخ های کامیون ها
آلومینیوم 2011 (Aluminium 2011)
آلومینیوم 2011 یکی از بهترین آلیاژ های آلومینیوم برای فرزکاری قطعات پیچیده با جزئیات زیاد می‌باشد. از این آلیاژ برای ساخت اتصالات لوله و ماشین آلات استفاده می‌شود. به دلیل مقاومت در برابر خوردگی ضعیف این آلیاژ، معمولا سطح آن را آنودایز می‌کنند.
فرز کاری آلومینیوم
با استفاده از فرزکاری می‌توان قطعاتی پیچیده با دقت ابعادی بالا و بهترین خواص مکانیکی تولید کرد. برای سفارش قطعات می‌توانید از خدمات CNC اسمارت فب استفاده کنید. از مزایای ماشین کاری آلومینیوم می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- قابلیت ماشین کاری سریع
- قابلیت بازیافت
- تولید قطعات با هندسه های پیچیده
تفاوت فرز کاری آلومینیوم و فولاد (Steel vs Aluminium)
آلومینیوم و فولاد پرکاربردترین فلزات در ماشینکاری CNC هستند. انتخاب بین این دو فلز برای تولید یک قطعه به پنج عامل بستگی دارد:
هزینه: فولادهای نرم و فولادهای کربنی معمولاً ارزانتر از آلیاژ آلومینیوم معادلشان هستند. در حالی که فولاد ضد زنگ گران تر است. با این حال، قیمت فلز بسته به تقاضای جهانی و هزینه مواد اولیه، انرژی و حمل و نقل متفاوت است.هنگام بررسی هزینه، توجه به دوام یک ماده نیز مهم است. تصمیمی که ممکن است در کوتاه مدت باعث صرفه جویی در هزینه شود، در دراز مدت هزینه بیشتری خواهد داشت.
مقاومت در برابر خوردگی: آلومینیوم و فولاد ضد زنگ هر دو در برابر زنگ زدگی و خوردگی بسیار مقاوم هستند. با این حال، فولاد ضد زنگ گزینه پرهزینه تری است. تولیدکنندگان در صورت استفاده از فولاد های دیگر باید برای محافظت آن ها رنگ آمیزی، پردازش یا روکش کنند. این پوشش ها به معنای وزن و هزینه اضافی هستند و همچنین باید به طور مرتب با هزینه های بیشتر مجدداً اعمال شوند.
وزن: آلومینیوم دو تا سه برابر سبک تر از فولاد است. تقریباً هر شرکتی به دنبال آن است که محصولاتی تولید کند که بهترین عملکرد و کم ترین وزن را دارا باشند. این روند «سبک‌سازی» باعث شده است که تولیدکنندگان، از قطعات آلومینیومی به جای قطعات فولادی برای ماشین کاری استفاده کنند.
استحکام: فولاد ممکن است سنگین‌تر از آلومینیوم باشد، اما بسیار با دوام است. فولاد فوق العاده قوی است و به ندرت تحت فشار، گرما یا وزن تاب خورده، خم شده یا تغییر شکل می‌دهد. علاوه بر این، سطح آلومینیوم در مقایسه با فولاد بیشتر مستعد خراش و فرورفتگی است.
قابلیت ماشینکاری: چگالی کمتر آلومینیوم نسبت به فولاد به این معنی است که آلومینیوم سه یا حتی چهار برابر سریعتر ماشین کاری می‌شود. همچنین آلومینیوم سریعتر از فولاد خنک می شود. این امر مدت زمان لازم برای ماشینکاری یک قطعه (زمان چرخه) و مقدار مایع خنک کننده مورد نیاز را کاهش مd\دهد.
پرداخت سطح و نهایی سازی قطعات آلومینیومی
آنودایزینگ آلومینیوم
آنودایزینگ معمولاً برای بهبود مقاومت در برابر خوردگی و مقاومت در برابر سایش قطعات آلومینیومی استفاده می‌شود. در این روش، یک فرایند الکتروشیمیایی انجام شده و باعث می‌شود لایه ی آلومینیوم اکسید ضخیم تر شود. این لایه از لایه های زیرین و اصلی در برابر عوامل محیطی محافظت می‌کند.
آبکاری آلومینیوم
یکی دیگر از روش ها برای بهبود مقاومت در برابر سایش و خوردگی قطعات آلومینیومی آبکاری می‌باشد. در این فرآیند، قطعه آلومینیومی در یک محلول الکترولیتی قرار می‌گیرد. سپس با برقراری جریان الکتریکی یون های فلز ثانویه برروی سطح رسوب می‌کنند. می‌توان از فلزات مختلف از جمله نیکل، قلع و فلزات گرانبها مانند نقره و طلا برای آبکاری آلیاژهای آلومینیوم استفاده کرد.
عملیات حرارتی آلومینیوم
یکی از روش هایی که باعث بهبود خواص مکانیکی و استحکام نهایی قطعات آلومینیومی می‌شود، انجام عملیات حرارتیست. باید به این نکته توجه داشت که برای هر گرید آلومینیوم روش مناسب عملیات حرارتی را انتخاب کرد.