High strength aluminium
Ogólne informacje ALUMEC to stop aluminium o wysokiej wytrzymałości dostarczany w formie gorącowalcowanych i obrobionych cieplnie płyt. Stop ten poddawany jest specjalnej operacji rozciągania na zimno w celu maksymalnego odprężenia. Dzięki wysokiej wytrzymałości i dobrej stabilności, ALUMEC jest często wykorzystywany w przemyśle narzędziowym. Stan dostawy: po obróbce cieplnej do 146-180 Brinell. ALUMEC charakteryzuje się następującymi właściwościami, które sprawiają, iż nadaje się na wiele rodzajów narzędzi, a w szczególności na formy do tworzyw sztucznych: Doskonała obrabialność Duże prędkości skrawania, krótszy czas obróbki skrawaniem, niższe koszty narzędzi, szybsze dostawy Niewielka waga Niewielka waga wynosząca około 1/3 wagi stali umożliwia łatwiejszą i wygodniejszą obsługę narzędzi. Mniejsza bezwładność umożliwia przyspieszenie zamykania i otwierania form. Wysoka przewodność cieplna Skrócone cykle produkcji oraz możliwość zastosowania mniej skomplikowanych systemów chłodzenia. Dobra stabilność Specjalna operacja odprężania gwarantuje minimalną deformację podczas i po obróbce. Dobra odporność na korozję Dobra odporność na działanie wszystkich powszechnie stosowanych tworzyw sztucznych. Nadaje się do obróbki powierzchniowej ALUMEC może być anodyzowany, chromowany lub niklowany w celu zwiększenia twardości, odporności na zużycie oraz odporności na korozję. Obszary zastosowań Właściwości i cechy ALUMEC sprawiają, iż jest to idealny materiał na prototypy narzędzi oraz formy do produkcji krótko- i średnioseryjnej, gdzie nie występują wysokie ciśnienia oraz tworzywa ścierne. Znacznie krótszy czas produkcji narzędzi, niższe koszty narzędzi oraz krótsze cykle stanowią istotne oszczędności dla producenta oraz użytkownika narzędzi stosujących ALUMEC. Obszary zastosowań Kategoria narzędzi Prototypy Krótkie Średnie Długie serie serie serie Rozdmuchiwanie X X X X Formowanie próżniowe X X X X Formowanie pianowe X X X (X) Formowanie RIM X X X (X) Formowanie wtryskowe tworzyw termoplastycznych X X (X) Formowanie gumy X X Płyty podstawy, obudowy i uchwyty 4
Właściwości DANE FIZYCZNE Wartości w temperaturze pokojowej, chyba że zostało zaznaczone inaczej Gęstość kg/m 3 2 830 lbs/in 3 0,102 Współczynnik sprężystości wzdłużnej N/ 2 psi Współczynnik rozszerzalności cieplnej dla C w zakresie od 20 C do 100 C dla F (68-212 F) Przewodność cieplna W/m C Btu in/ft 2 h F Ciepło właściwe J/kg C Btu/lb F WYTRZYMAŁOŚĆ NA ROZCIĄGANIE 71 500 10,3 10 6 23 10 6 12,8 10 6 165 1 144 890 0,20 Wartości wytrzymałości na rozciąganie, które ze względów praktycznych najłatwiej porównać z wartościami wytrzymałości na ściskanie, winny być uważane za typowe. Wartości w temperaturze pokojowej dla płyt różnej grubości. Płyta (grubość) > 10-50 > 50-100 > 100-150 > 150-200 > 200-300 Pręt okrągły (średnica) 40 100 200 Wytrzymałość na rozciąganie N/ 2 590 570 550 535 430 680 680 670 Granica plastyczności N/ 2 550 520 500 485 365 630 620 610 Należy zauważyć, że płyty są testowane w kierunku poprzecznym, zaś pręty okrągłe w kierunku wzdłużnym. Rozkład twardości w przekroju płyty Twardość Vickersa 10 kg VPN OBRÓBKA Główną korzyścią podczas maszynowej obróbki aluminium jest możliwość używania wysokich prędkości skrawania. Powodem tego jest mała siła tnąca w odniesieniu do stali i mosiądzu. Idealne połączenie mechanicznych i fizycznych własności stopu ALUMEC umożliwia uzyskanie bardzo dużych maksymalnych prędkości skrawania przy zastosowaniu odpowiednich narzędzi tnących. Stosując szybkobieżne frezarki, prędkość obróbki może przekroczyć 3500 (11500 ft./min. ) dając jednocześnie dobre rezultaty. NARZĘDZIA TNĄCE MATERIAŁ Chociaż stopy aluminium nie stawiają dużych oporów przy podczas obróbki skrawaniem jednak konieczne jest użycie wysokiej jakości narzędzi tnących. Idealnym rozwiązaniem w celu osiągnięcia możliwie najwyższych prędkości obróbki jest zastosowanie narzędzi z węglików spiekanych szczególnie podczas toczenia i frezowania. Te same narzędzia tnące, normalnie stosowane dla stali mogą być używane do obróbki stopu ALUMEC. Jednakże z ekonomicznego punktu widzenia powinno się używać narzędzi z dużymi dodatnimi kątami. Wyżłobienie powinno posiadać dużą przestrzeń na wióry i mieć gładką powierzchnię by zapobiec zapchaniu wiórami noża. Przy cięciu stopu ALUMEC zalecane jest zastosowanie pił o grubych zębach. CHLODZENIE/SMAROWANIE Zadaniem cieczy chłodząco-smarującej jest chłodzić miejsce skrawania oraz smarować narzędzie skrawające. Z powodu dużych prędkości skrawania podczas obróbki stopu ALUMEC, chłodzenie jest istotne pomimo bardzo wysokiej przewodności cieplnej materiału. Dobre smarowanie jest szczególnie ważne przy głębokim drążeniu, ponieważ występuje przedłużony kontakt pomiędzy wiórami a narzędziem. Fluidy rekomendowane dla stali mogą czasami przebarwiać powierzchnię aluminium, jeśli ich wartość PH jest wysoka. Większość producentów fluidów wytwarza uniwersalne produkty odpowiednie zarówno dla stali jak i aluminium. 5
Skrawanie Przedstawione poniżej dane dotyczące skrawania należy traktować jako wartości orientacyjne; winny być one dostosowywane do lokalnych warunków. TOCZENIE skrawania (vc) podawania (f) /r ipr Głębokość skrawania (ap) cale Skórowanie z 600-1200 1980-3960 0,3-1,0 0,012-0,04 2-6 0,08-0,24 Toczenie zastosowa-niem 1200-2500 3960-8250 do 0,3 do 2 do 0,08 Toczenie zastosowa-niem PCD 1) 600-1500 1980-4950 do 0,3 do 3 Toczenie z stali szybkotnącej 250-300 825-990 do 0,3 do 3 Oznaczenie K20 K10 ISO 1) Diament polikrystaliczny. walcowo-czołowe skrawania (vc) podawania (fz) /ząb in/ząb Oznaczenie ISO Węglik stały 300-500 990-1650 0,05-0,20 1) 0,002-0,008 1) Dzielona wkładka węglikowa 300-500 990-1650 0,08-0,20 1) 0,003-0,008 1) Stal szybkotnąca 120-250 400-825 0,05-0,35 1) 0,002-0,014 1) K20 1) W zależności od rodzaju frezowania (tarczowe trzystronne lub rowków) i średnicy frezu. WIERCENIE Wiertło kręte ze stali szybkotnącej 1) Średnica wiertła skrawania podawania (f) (vc) cale /r ipr do 5 5-10 10-15 15-20 do 3/16 3/16-3/8 3/8-5/8 5/8-3/4 0,08-0,20 0,20-0,30 0,30-0,35 0,35-0,40 0,003-0,008 0,008-0,012 0,012-0,014 0,014-0,016 1) Kąt wierzchołkowy: 118, kąt pochylenia linii śrubowej: 16-30. czołowe występów kwadratowych oraz powierzchni czołowych skrawania (v c ) podawania (f) /ząb in/ząb Głębokość skrawania (a p ) cale Oznaczenie ISO zgrubne z 600-1000 1980-3300 0,2-0,6 0,008-0,024 2-8 0,08-0,32 1) Diament polikrystaliczny 1000-3000 3300-9900 0,1-0,2 0,004-0,008 do 2 do 0,08 PCD 1) 800-4000 2650-13200 0,05-0,2 0,002-0,008 do 2 do 0,08 z stali szybkotnące j 250-400 825-1320 do 0,4 do 0,016 do 8 do 0,32 K20 K10 Wiertło z skrawania (vc) Posuw (fz) /obr. i.p.r. Wymienne Stały węglik Nakładka z węglików spiekanych 1) 200-400 665-1330 200-300 665-990 200-300 665-990 0,05-0,25 2) 0,10-0,25 2) 0,002-0,010 2) 0,004-0,010 2) 1) Wiertło z wewnętrznymi kanalikami chłodzącymi i nakładką z węglików spiekanych. 2) Zależy od średnicy wiertła. 0,15-0,25 2) 0,006-0,010 2) 6
SZLIFOWANIE Ogólne zalecenia dotyczące ściernicy podane zostały poniżej. Do szlifowania ALUMECu należy używać krzemu jako materiału ściernego. Zalecane jest stosowanie cieczy chłodząco-smarującej przy szlifowaniu. Rodzaj szlifowania Szlifowanie czołowe ściernicą tarczową płaską Szlifowanie czołowe dzielone Szlifowanie walcowe Szlifowanie otworów Szlifowanie profilowe Zalecenia dotyczące ściernicy C 46 H V C 24 G V C 60 J V C 46 H V C 100 L V Wskazówki dotyczące polerowania WIADOMOŚCI OGÓLNE Stanowisko pracy i jego otoczenie należy utrzymywać w czystości. Trzeba również pamiętać o przepłukiwaniu elementu obrabianego odpowiednim rozpuszczalnikiem przemysłowym, aby zapobiegać nagromadzeniu odpadków szlifierskich. Gdzie to możliwe, należy używać narzędzi o dużych wymiarach, aby uniknąć wysokiego poziomu ciśnienia miejscowego, prowadzącego do uszkodzenia powierzchni. Należy często wymieniać papier ścierny i zmieniać kierunek szlifowania pomiędzy kolejnymi wielkościami ziaren. Kiedy wymagane jest wykończenie na połysk lustrzany, należy używać dużych ilości smarów takich, jak lekki olej. Szczegółowe informacje dotyczące polerowania przedstawione zostały w oddzielnej broszurze, zatytułowanej Polerowanie stali narzędziowej. TECHNIKI Można wykorzystywać zarówno techniki ręczne, jak i mechaniczne. Przy dokonywaniu wykończenia na połysk lustrzany, należy unikać korzystania z narzędzi z napędem mechanicznym. ŚRODKI Do szlifowania należy używać papieru karborundowego, zaczynając od wielkości ziaren 300 i dalej aż do 800. Przy wykończeniu na połysk lustrzany, należy kontynuować przy użyciu papieru o wielkości ziaren 1200, a następnie w razie konieczności zastosować pastę diamentową 6 µ / 3 µ. Obróbka elektroiskrowa (EDM) Ustawienia urządzeń są podobne do ustawień dla stali, ale niezbędne może być zastosowanie większej mocy dla utrzymania stabilności. Wydajność skrawania metalu jest 3 do 4 razy większa niż w przypadku stali, co sprawia że niezbędne jest skuteczne przepłukiwanie w celu uniknięcia wyładowania łukowego. Zastosowanie elektrod miedzianych przynosi najlepsze rezultaty przy jednoczesnym mniejszym zużyciu. Sporadycznie wymagane są elektrody wstępne Trawienie Dzięki swej jednorodnej strukturze, ALUMEC idealnie nadaje się do trawienia. Obróbka powierzchni ANODYZOWANIE TWARDE Wiadomości ogólne ALUMEC można anodyzować twardo w celu uzyskania większej odporności na zużycie, osiągając twardość powierzchni odpowiadającą około 65 HRC w przypadku stali. Grubość warstwy 20-50 µm. Anodyzowanie wykorzystywane jest w ograniczonym stopniu w przypadku wnęk formy, ze względu na różnicę w rozszerzalności warstwy powierzchniowej w stosunku do spodniej warstwy aluminium. Prowadzi to do powstawania pęknięć włoskowatych, co psuje wygląd powierzchni wyprasek. Powierzchnia tego typu jest zazwyczaj do przyjęcia w przypadku nie formujących części narzędzi takich, jak suwaki, prowadnice ochronne, kołki oraz tuleje, kołki wyrzutnika, i in. Uwaga: Obróbka tego rodzaju powoduje zmiany wymiarów elementu obrabianego, dlatego należy założyć odpowiednie naddatki. Powłoka PTFE może być wykorzystywana, aby zredukować przyleganie tworzywa, ale wykończenie powierzchni jest gorsze. 7
CHROMOWANIE TWARDE Twardości poniżej i równe 80 HRC można uzyskać przy zastosowaniu procesów opracowanych specjalnie dla stopów aluminium. Grubość warstwy chromowanej wynosi zazwyczaj 0,1-0,2 (0,004-0,008 cala). NIKLOWANIE CHEMICZNE Można uzyskać twardość na poziomie 50 HRC. Grubość warstwy niklowanej wynosi zazwyczaj 0,03-0,1 (0,001-0,004 cala), podczas gdy przyleganie i odporność na korozję są ogólnie rzecz biorąc lepsze niż w przypadku wykończenia chromowanego. Spawanie naprawcze ALUMEC można naprawiać spawaniem przy zastosowaniu spawania metodą MIG (spawanie elektrodą topliwą w osłonie gazu obojętnego) lub spawania metodą TIG (spawanie elektrodą wolframową w osłonie gazu obojętnego). Spawanie metodą TIG nie jest zalecane w przypadku większych napraw. WSKAZÓWKI OGÓLNE Przygotowania przed spawaniem: Pionowe powierzchnie czołowe powinny być obrobione pod kątem, zaś powierzchnie, które mają być spawane powinny zostać odtłuszczone. Następnie należy usunąć warstwę tlenków przy zastosowaniu obrotowego czyszczenia szczotką drucianą i w ciągu ośmiu godzin wykonać spawanie. Podgrzewanie wstępne: Należy stosować wyłącznie w przypadku dużych form, w celu przesunięcia efektu chłodzenia. Temperatura podgrzewania wstępnego powinna wynosić 50-130 C (120-270 F). Maksymalna temperatura podczas spawania nie powinna przekraczać 200 C (390 F). Dalsze informacje W celu uzyskania dalszych informacji na temat aluminium oraz stali narzędziowych, należy skontaktować się z najbliższym przedstawicielem firmy Uddeholm. Wyposażenie: Pręt spawalniczy: wartość znamionowa 400 A, silnik automatycznego podawania pręta 7,5-10 (25-33 ) (w porównaniu z 3,7 [12 ] dla stali). AA5356 (Al 5% Mg) lub AA5556A (Al 5,2% Mg). MIG średnica 1,6 (0,063 in.) TIG 2,4-3,2 (0,095-0,126 in.). 8