Мехобработка алюминия

Алюминий относится к тем конструкционным материалам, которые достаточно легко можно обрабатывать механическим способом. Механообработка данного материала включает точение, фрезерование, сверление, строгание и множество других операций.

Что касается механической обрабатываемости, то она может характеризоваться по-разному — все зависит от алюминиевого сплава, ведь их существует огромное количество. В понятие обрабатываемости входят параметры, так или иначе связанные с мехобработкой:

• износ металлорежущего инструмента;
• сила резания;
• геометрия стружки;
• качество обрабатываемой поверхности.

Определить механическую обрабатываемость каким-либо одним параметром нельзя, потому что это комплексный термин. Повлиять на данное свойство металла способны физико-химические характеристики алюминия и его сплавов, а также метод производства алюминиевой детали.

Взаимодействие металлорежущего инструмента и заготовки на уровне кинематики — еще один критерий, во многом определяющий механообработку.

Исходя из всего вышеперечисленного, механическая обрабатываемость для токарных, сверлильных, фрезерных, шлифовальных и прочих работ будет определяться в отдельности. Каждая из этих технологий зависит от режимов резания, геометрии и материала инструмента, используемого станка. Следует отметить, что в большинстве случаев данное понятие употребляют в контексте токарной обработки (объясняется это четким взаимодействием инструмента и заготовки).

Специфические особенности алюминиевой стружки

Внешний вид стружки характеризует механообработку алюминия как нельзя лучше. Эталоном считается свитая стружка цилиндрической формы небольшой длины. Разновидностей алюминиевой стружки, на самом деле, очень много, что объясняется наличием большого разнообразия сплавов, в основе которых лежит алюминий. При этом наблюдается следующая закономерность: с улучшением прочностных свойств металла длина стружки укорачивается.

Общие правила стружкообразования:

• алюминий в чистом виде и его сплавы, отличающиеся мягкостью и простотой деформирования, при мехобработке дает длинную стружку. Из-за этого требуется выполнять определенные действия, к примеру, использовать приспособления, основное назначение которых — измельчение стружки;
• с алюминиевыми сплавами, характеризующимися высокой прочностью, не возникает проблем в плане стружкообразования;
• сплавы из алюминия, называющиеся эвтектическими, образовывают длинную стружку;
• стружка доэвтектических алюминиевых сплавов, как правило, имеет форму спирали или кольца. Ее характерной особенностью является простота уления;
• проблемы нередко возникают со стружкообразованием в заэвтектических сплавах алюминия, о чем свидетельствует стружка, имеющая небольшую длину и разделенная на фрагменты.

Алюминиевые сплавы, которые легко поддаются механообработке резанием, имеют в своем составе мягкие металлы (свинец, висмут). При этом форма и длина стружки зависит не только от вида металла, но и от геометрических характеристик зуба металлорежущего инструмента. Инструмент с небольшим передним углом будет образовывать короткую стружку в тех случаях, несмотря на состав материала.

От чего зависит качество поверхности, образуемой в процессе механообработки?

Качество образуемых в процессе мехобработки алюминия поверхностей определяется тремя параметрами:

• кинематической шероховатостью — теоретическая глубина шероховатости, рассчитываемая по движению металлорежущего инструмента и заготовки относительно друг друга;
• шероховатостью поверхности, которая подвергалась механической обработке — реакция металла на его разделение механическим путем. Данный показатель напрямую зависит от микроструктуры материала;
• воздействием внешних факторов — устойчивость системы, острота лезвия инструмента и т.д. Перечисленные параметры играют особую роль при обработке алюминия на высоких скоростях.

Качество обработанной поверхности детали определяется теми же факторами, что и форма стружки. С увеличением прочностных характеристик алюминия улучшается гладкость новых поверхностей, образуемых в процессе мехобработки.

В литейных алюминиевых сплавах качество образуемых поверхностей зависит от микроструктуры металла. Твердые вкрапления сплава, внедряясь в мягкую матрицу, способны вырываться, в результате чего образуется грубая поверхность. Если рассматривать литейные сплавы в целом, то они обрабатываются достаточно просто, а качество механической обработки поверхности находится на хорошем уровне.