En av de mest populära metallerna i vår moderna värld är aluminium. Den finns på flygplans- och bilkarosser, fönsterkarmar och köksredskap, och aluminium i stora mängder krävs inom industri och hushåll. Det är lätt i vikt, korroderar inte, har bra ledande elektrisk och värmeegenskaper och är mycket formbart; detta är några av dess mest värdefulla egenskaper, och det är därför det används i en rad olika industrier.
Det finns dock också vissa problem med att arbeta med aluminium, särskilt vid skärning. Aluminium är mer duktilt och mjukare än de flesta metaller, och därför kan det deformeras under värme eller stress om det inte hanteras med rätt skärprocedur. Därför är det oerhört viktigt att välja ett korrekt sätt att skära för att uppnå precision, säkerhet, effektivitet och ytkvalitet.
I den här artikeln diskuteras de vanligaste metoderna för skärning av aluminium. Dessa är mekaniska, termiska, slipande och datorstyrda. Vi kommer att se hur varje process utförs, när den ska tillämpas och vad för- och nackdelarna med dem är.
Vad innebär det att skära aluminium?
Aluminiumskärning avser processen att dela upp, forma eller ändra storlek på aluminium genom användning av olika verktyg eller metoder. Det är en process där man gör ett snitt i en del av aluminiumet, som kan vara i form av ett ark, en stång, en platta eller en extrudering, för att uppnå en lämplig storlek, form eller design för att hantera en applikation.
Vad är betydelsen av aluminiumskärning?
Aluminium används:
- Byggverksamhet (fönster och dörrar)
- Bil (bilramar, delar)
- Flyg- och rymdindustrin (flygplansdelar)
- Elektronik (kylare, höljen etc.)
- Möbler, redskap (möbler, redskap)
För att kunna användas i de nämnda processerna måste aluminium skäras exakt och snyggt, enligt kraven i designen.
Formerna av aluminiumskärning är:
- Saxar/Mekaniska kapsågar
- Thermal Cutting – Laser or plasma can be used
- Abrasive Cutting – Water jet or grinding wheel. Abrasive cutting involves water jets or grinding wheels.
- CNC-bearbetning - Datorstyrd utrustning, t.ex. fräsning, borrning
Skärning av aluminium sker genom följande huvudsteg:
- Aluminium är böjbart och kan bli överhettat.
- De kan behöva speciella knivar eller kylar.
- Typ av kapning ska ske enligt tjocklek och konstruktionsspecifikation.
Enkelt uttryckt:
Vi förvandlar aluminium till bitar som vi faktiskt kan använda genom att skära i det med hjälp av maskiner, värme eller till och med vatten. Det är som att använda en kniv eller laser för att skära i papper, fast här är det i metall.
1. Mekaniska former av kapning
Fysisk separation av material sker med hjälp av mekaniska skärmetoder. Dessa är gamla men bra metoder, särskilt för raka eller enkla snitt. Några av de vanligaste mekaniska skärteknikerna är:
A. Sågning
Ett av de enklaste och mest populära sätten att skära aluminium är sågning. De mest populära typerna av sågar är följande:
- Bandsåg: En bandsåg är en typ av såg som har en lång, kontinuerlig klinga och som rör sig i en riktning längs remskivor. Den är särskilt bra för kapning av stora aluminiumstänger, rör och oregelbundna former. Med bandsågar får man jämna snitt och det går att göra flexibla vinklar.
- Cirkelsåg: Denna såg har ett roterande cirkelformat blad och används normalt för att kapa raka sidor på aluminiumplåt, profiler och strängpressade produkter. Cirkelsågar har snabb avverkning, men de producerar mycket värme och kräver samtidigt kyl- eller smörjmedel som förhindrar att klingan täpps igen.
- Kall såg: Kallsågar har tandade blad och går kallt, men använder en kylvätska och används i långsamt tempo. På så sätt undviks värmeackumulering, vilket är nödvändigt när mjuka, bearbetningsbara metaller som aluminium används. Resultatet blir en kant- och gradfri yta och mindre distorsion.
Klippning
Klippning avser den process som använder ett skärblad med en rak kant som rör sig på en fast kant för att klippa aluminiumplåt. Det är som att klippa metall med en sax.
- Giljotinsax: Den används ofta i tillverkningsverkstäder och skär arken rena med bara ett enda drag. Den fungerar bra, skär rena raka linjer och slösar inte mycket.
- Manuella och hydrauliska saxar: Manuella saxar används vid lättare arbeten och för plåtar. Hydrauliska modeller kan användas för tunga aluminiumplåtar eller aluminiumplåtar i industriell storlek.
Fördelar med mekanisk kapning
- Kostnadseffektivt
- Grundutrustning
- Raka snitt är bra.
Nackdelar
- Icke-komplexa siffror gäller inte för den
- Burrs och Ruffs är möjliga att uppstå, vilket kan Burrs och Ruffs uppstå
- Det kanske inte fungerar särskilt bra i storskalig produktion
2. Termiska skärprocesser
Värme används i de termiska processerna vid skärning, vilket smälter eller förångar aluminiumet. Det här är snabba och exakta metoder som används i tillverkningsfabriker.
A. Laserskärning
Laserskärning fungerar genom att fokusera ljuset genom en stråle och på så sätt skära ett aluminium. Arbetet med strålen görs med CNC-system för att ge enorm noggrannhet.
- Mekanism för drift: När lasern avfyras smälts eller förångas aluminiumet vid kontaktpunkten och blåsgaser som kväve eller syre används för att trycka undan den smälta metallen.
- Användningsområden: Utmärkt på tunn aluminium (i allmänhet upp till 10 mm) och enkel att använda, vilket gör det lätt att uppnå utsökta detaljer.
Proffs
- Det är billigare än en laser,
- Mycket liten distorsion förekommer
- Repeterbarhet datorstyrd
Begränsningar:
- Aluminium reflekteras av laserstrålar, vilket kräver speciella fiberlasrar
- Dyrbar utrustning
- osignerade papper av större vikt
B. Skärning med plasma
Vid plasmaskärning smälts och blåses metall med hjälp av en stråle av joniserad gas med hög temperatur.
Lämplig för: Tjock aluminiumplåt (uppåt 10 mm)
Proffs
- På tjocka material är den alltid snabbare än en laser
- Ingen papperskopia giltig som laser
Nackdelar
- Bärare av tuffare kryssningsrederier
- mer slagg eller dross för att rensa
- Tillverkad med vattenstråle
3. System för abrasiv skärning
Dessa processer används för att avlägsna materialet genom friktion eller erosion istället för att använda vassa knivar eller värme.
A.Vattenskärning
Vattenskärning är en process där man använder en högtrycksvattenstråle som kan kombineras med slipande material, t.ex. granat, för att genomborra aluminium.
Viktiga egenskaper:
- Ingen värmezon, därmed ingen risk för distorsion
- Kan skära i tjockt material, som är så tjockt som flera tum
- Flygplan och medicintekniska produkter
Proffs
- Nej, kraftiga Ayster; nej, snabbare än laser; nej, snabbare än svärd av eld
- Har ingen inverkan på materialegenskaperna
- Croitentes-kompositioner
B. Det dyra arbetet
I denna teknik sker krossning av aluminium genom ett slipande hjul som roterar.
Applikationer: kapstänger, rör och vinkelstänger av aluminium
Fördelar:
- Snabb och utan tråkig effekt
- Billiga grova snitt
Nackdelar:
- värme och gnistor produceras
- Arbete kan behöva utföras på kanterna efteråt
4. CNC-bearbetning av aluminium
CNC-bearbetning (Computer Numerical Control) är en form av digitalt styrd process där en programmerbar programvara används för att styra skärverktygen.
A. CNC-fräsning
Ett roterande verktyg rör sig över ytan på aluminiummaterialet och avlägsnar det längs X-, Y- och Z-axlarna. Tillämpningar finns i flerdelad form, t.ex. motordelar eller elektronikhöljen.
B. Svarvning på CNC
Aluminiumprovet snurras och en stationär fräs används för att forma det. Den används på komponenter som är cylindriska, t.ex. axlar och bussningar.
C. CNC-borrning
Den användes för att borra hål i aluminium med mycket hög precision. Det exakta djupet på varje hål, dess position och diameter styrs av CAD-filer.
Fördelar
- Ultra-precis
- Det är praktiskt att utarbeta mönster
- Använd flamskyddsmedel/ögonskydd/öronmuffar.
- Kompletterande till tillverkning av stora volymer
Nackdelar
- Högkostnadsköp av etableringsköp
- Professionella operatörer kommer att krävas.
5. Manuell kapning och automatiserad kapning
Det finns flera saker att tänka på när man ska välja mellan en manuell och en automatiserad skärmetod:
- Kapning i manuellt läge, automatiserad kapning Kriterier
- Å ena sidan är den initiala kostnaden låg. Å andra sidan är en hög initial investering till sin natur
- Expertis, Vanlig skicklighet, Teknisk expertis av något slag
- Volym Småskalig produktion Massproduktion
Handskärning (t.ex. med handsågar eller manuella saxar) kan vara lämpligt för hobbyister eller småskalig tillverkning. För tillverkning i industriell skala krävs däremot automatiserade maskiner som CNC, laser eller plasma.
6. Säkerhetsöverväganden
Aluminium kan vara ett farligt material att skära i, beroende på säkerhetsåtgärderna:
- Vassa kanter: När den väl har skurits är kanterna ofta vassa och kan skära användaren. Avgrada alltid.
- Flygande skräp: Mekaniska och abrasiva metoder för projektiler kan konstrueras. Ögonen måste vara skyddade.
- Värme och gnistor: Det finns en termisk process som genererar höga temperaturer och ultraviolett strålning. Avgasrör och masker.
- Damm och ångor: Slipning och plasmaskärning kan orsaka utsläpp av damm eller giftiga ångor. Rökare och masker.
- Korrekt ventilation ska alltid iakttas och utrustningen ska användas med skydd, och ett regelbundet schema ska upprättas för verktygsinspektion.
7. Rätt kapmetod
Behovet av att välja en lämplig metod är beroende av flera frågor:
- tjocklek på materialet: Vattenstråle eller plasma används när aluminiumet har hög tjocklek och laser eller sågning används när plåten är tunn.
- Rekommenderad finish: Laser och CNC skapar den bästa finishen; attributen för mekanik och plasma kan behöva efterbearbetning efter arbetet.
- Produktionsnivån: Lågskalig produktion, personlig styckegodsproduktion utförs med hjälp av manuell utrustning. Robotar.
- Budget: Priset på manuella och mekaniska verktyg är billigt, men inte korrekt. Priset på lasrar och CNC är högre, men mer effektivt.
Skärande material i aluminium
Även om aluminium är den huvudsakliga komponenten som ska skäras, är processen beroende av en mängd olika stödmaterial, inklusive skärverktyg, kylmedel, slipmedel och maskindelar. Valet av dessa material är avgörande för att få släta snitt, lång livslängd på linerverktygen och högkvalitativ finish.
1. Verktyg och blad för laserskärning
För mekanisk kapning används företrädesvis blad med hårdmetallspets och höghastighetsstål (HSS) samt diamantbelagda verktyg. Hårdmetaller är mycket slitstarka och lämpar sig för höghastighetsanvändning, medan HSS är flexibelt och ekonomiskt att använda när mycket enkel skärning behövs. Pinnfräsar i solid hårdmetall används vid CNC-fräsning eftersom de är exakta och robusta. De diamantbelagda verktygen används endast för ultrafina arbeten där allt måste vara jämnt och med mycket snäva toleranser.
2. Kylmedel och smörjmedel
Aluminiummaterial kan ha en tendens att överhettas och fastna på verktygen; för att säkerställa att detta inte sker används skärvätskor för att kyla ned och smörja under skärprocessen. Det handlar om syntetiska kylvätskor, lösliga oljor och dimsprayer som minimerar friktion, igensättning av verktygen och ökar ytfinheten. För att förhindra termisk deformation i höghastighetsoperationer används dim- eller luftbaserade kylvätskor.
3. Slipande material
Vid vattenskärning sätts en vattenstråle under högt tryck och kombineras sedan med ett slipande material - vanligtvis granat - som genomgår en process för att skära det tjocka eller skiktade aluminiumet. Granat används också eftersom det är skarpt, hårt och icke-farligt för miljön. Aluminiumoxid- eller kiselkarbidskivor kan användas vid slipning och slipning för att få en ren kant eller polering efter att ha skurit något.
4. Hjälpmedel för gasskärning med laser
För laserskärning av aluminium används assisterande gaser som kväve eller oxy. Kväve väljs normalt för att uppnå en ren oxidfri kant, särskilt vid bearbetning där behoven ska vara svetsbara eller beläggas. Även om det är snabbare och kostnadseffektivt kan syre orsaka brända kanter och används därför inte ofta i högprecisionskurvor; det används regelbundet på de av en mer grov natur.
5. Material för arbetshållare och fixturer
Mjuka käftar, skruvstycken och till och med vakuumbord med material som nylon, gummi eller uretan används för att binda aluminium under skärning. Dessa tar bort möjligheten att få repor eller bucklor i den mjuka aluminiumytan och stabiliserar skärningsproceduren.
Framtiden för aluminiumskärning
En ljusare framtid för aluminiumskärning kan diskuteras eftersom det är ett område som utvecklas snabbt, med hjälp av automatiseringens framsteg, digital tillverkning och hållbarhet. Med pressen på industrin att öka både hastighet och noggrannhet och att minimera spill kommer konventionell skärande bearbetning att genomgå förbättringar för att kompletteras, och till och med ersättas i vissa klassificeringar, med smarta, adaptiva tekniker.
CNC- och laserskärning arbetar för att bli smartare och ansluts till AI och tränas i maskininlärning för att automatiskt ändra skärparametrarna för att ändra aluminiumkvalitet och tjocklek. Systemen ökar noggrannheten, minskar felen och materialspillet.
Fiberlasrarna börjar bli trendiga tack vare sin effektivitet och förmåga att åstadkomma en icke-termisk, förvrängande skärning på vissa reflekterande metaller som aluminium. Samtidigt ökar antalet hybridsystem, som är en kombination av laser, vattenstråle och mekanik, så att tillverkarna kan dra nytta av styrkorna hos två discipliner inom en och samma bearbetningsväg.
GC Precision Mould: Din pålitliga tillverkare av formverktyg
Vi är mer än glada att bli din pålitliga nätverkspartner inom precisionstillverkning på GC Precision Mold. Under bannern för kvalitet, innovation och kundnöjdhet vid design och tillverkning av högprecisionsformar som uppfyller kraven i de nuvarande konkurrenskraftiga industrierna har vi visat oss vara mästaren i denna kapacitet och kapacitet. Inom fordonsindustrin, inom elektronik och inom andra områden kommer vår professionella personal att se till att varje form har oklanderlig noggrannhet, hållbarhet och prestanda. GC Precision Mold ger dig tillförlitliga resultat, tillfredsställande produkter till en skicklig hastighet och inom budgeten när du behöver en ny produkt eller vill förbättra ett visst förfarande. Noggrannhet är i vår na, men också vår garanti.
Slutsats
Aluminiumskärning är en av de viktigaste processerna inom tillverknings-, bygg-, fordons- och flygindustrin samt inom många andra sektorer. Eftersom aluminium är lätt, mjukt och korrosionsbeständigt bör lämplig skärmetod väljas så att deformation, överhettning eller dålig finish kan undvikas. Oavsett om det är de gamla mekaniska formerna av sågning, klippning eller den moderna högteknologiska laser-, vattenstråle-, plasma- eller CNC-skärningen, har var och en en avsedd användning beroende på tjockleken på det material som ska skäras, den noggrannhet som behövs, hastighet och budget.
Mekanisk skärning är billig och används ofta för att skära rakt över plåtar och även över profiler. Laser och plasma är termiska skärmetoder som lämpar sig för snabbare arbeten med stora volymer. De abrasiva metoderna ger kalla snitt genom att inte ändra materialets egenskaper och kan därför användas i känsliga eller tjocka material. CNC-bearbetning ger extra hög noggrannhet och är perfekt för att hantera sofistikerade former och datorstyrda processer.
För att välja lämplig skärteknik för aluminium måste parametrar som noggrannhet, effektivitet, kostnad och materialegenskaper sammanjämkas. Säkerhetsrutiner, lämpliga verktyg och kunskap hos operatören är avgörande oavsett metod. Med ständigt ökande krav på industrin (när det gäller prestanda och toleransnoggrannhet) utvecklas aluminiumskärningstekniken ständigt för att ge högre kvalitet, hållbarhet och produktivitet i den nuvarande tillverkningsmiljön.
Vanliga frågor
1. Hur skär man till aluminiumplåtar?
Den renaste och mest exakta skärningen erhålls genom laserskärning eller cirkelsågning av tunna plåtar. Lasrar fungerar bäst för mycket detaljerade arbeten och sågar fungerar bäst för snabba och raka snitt.
2. Går det att kapa aluminium med en vanlig såg?
Ja, men med ett blad med karbidspets som ska användas för icke-järnmetaller. De vanliga träbladen kan fastna eller ge ryckiga, osäkra snitt.
3. Fungerar en vattenstråleskärning på aluminium?
Ja, en vattenstråle fungerar underbart på aluminium. Den gör rena, exakta snitt utan att värma upp metallen och bränner inte upp metallen, så den blir inte skev.
4. Är laser- eller plasmaskärning av aluminium bättre?
Det beror på. Laserskärning är mer exakt och har släta kanter på tunna material. Plasmaskärning är mer kostnadseffektivt och lämpligt när man använder tjockare aluminiumplattor.