Алюминий — это лёгкий металл, широко распространённый в земной коре. Алюминий имеет малый удельный вес, прочность, пластичность, низкое электрическое сопротивление, высокую теплопроводность, очень высокую коррозионную стойкость. Эти и другие ценные свойства определили широкое применение алюминия (и сплавов на его основе) в технике. Практически каждое свойство алюминия делает его незаменимым в своей «нише». Так малый удельный вес при сравнительно высокой прочности определяет применение алюминия в качестве конструкционного материала для летательных аппаратов. Высокая электрическая проводимость (алюминий лишь незначительно уступает по этому показателю меди и серебру) делает алюминий привлекательным для изготовления проводников и компонентов электроустановочных изделий. Высокая теплопроводность наряду с коррозионной стойкостью — полезное свойство алюминия при производстве теплообменников и аппаратов химической промышленности.
Столь широкому спектру применения способствует и прекрасная обрабатываемость — алюминий хорошо поддаётся литью, механической резке, ковке, штамповке. Высокая пластичность алюминия позволяет раскатывать его до минимальной толщины — фольга находит применение в качестве теплоизолирующих и консервационных материалов. Существенным преимуществом является биологическая нейтральность алюминия. Его применяют для изготовления посуды, пищевой фольги, внутреннего покрытия консервных банок. Алюминий на 100% поддаётся переработки и может вторично использоваться, не загрязняя окружающую среду.
Алюминий под гравировку
Как отмечалось выше, алюминий отлично поддаётся обработке резанием, являясь при этом достаточно прочным и не подверженным коррозии. Эти свойства, в сочетании с высокой отражающей способностью, делают алюминия отличным материалом для производства сувенирных изделий. Тщательно отшлифованная (или же полированная) поверхность алюминия обладает очень привлекательным внешним видом с «благородным» оттенком (напоминая платину). Немаловажным достоинством является высокая коррозионная стойкость алюминия — это гарантирует сохранение чистоты поверхности (без потускнения, потемнения и т. п.) в течение длительного времени.
Особенности обработки
Для контактной обработки алюминия (раскроя, гравирования) лучше использовать фрезерные станки с ЧПУ. По сравнению с ними, лазерная обработка является более дорогостоящей (как и само оборудование). В то время как фрезерно-гравировальный станок с ЧПУ при наличии шпинделя достаточной мощности способен выполнять весь комплекс работ с алюминиевыми заготовками, обеспечивая отличное качество обработки.
При фрезеровании алюминия очень важно правильно выбрать режущий инструмент и режимы обработки. А также иметь фрезерный станок с высокой жёсткостью станины и точностью позиционирования инструментального портала.
Поскольку алюминий является пластичным металлом, при его обработке образуется мелкая стружка, склонная налипать на режущие кромки фрезы и забивать отводящие спиральные канавки. Чтобы не допустить падение качества обработки, следует обрабатывать алюминий однозаходной фрезой с достаточно острым углом режущего клина. При этом острота режущей кромки должна всё время поддерживаться — затупление инструмента (или в принципе нарушение геометрии режущей части) сразу же приводит к ухудшению результатов обработки. Именно поэтому не рекомендуется использовать двух- и многозаходные фрезы — неравномерный износ отдельных режущих кромок может вызвать дополнительную вибрацию и, опять-таки, привести к снижению качества обработки.
Обработка алюминия должна осуществляться с использованием системы СОЖ. В качестве жидкости рекомендуется использовать специальный состав WD-40 (или аналогичный). Допускается как свободная подача жидкости на фрезу, так и обработка «в ванне» (когда жидкостью смачивается заготовка в зоне обработки).
Режимы обработки
Как правило, оптимальные режимы фрезерования можно определить лишь экспериментально — для каждого конкретного случая обработки. Однако приведённые здесь рекомендации хорошо подойдут в качестве базовой «отправной точки».
Работы по раскрою алюминия с использованием однозаходной концевой фрезы Ø3,175 мм или Ø6 мм осуществляются при:
- числе оборотов — 15-18 тыс. об/мин;
- подаче — 700-1200 мм/мин;
- глубине врезания — 0,2-0,5 мм.
Следует учесть, что при форсировании режимов (обработке с подачей более 1000 мм/мин) на станке, оборудованном шаговыми электродвигателями, может наблюдаться «перескок шагов». Во избежание ухудшения качества готовых изделий следует уменьшать подачу. Или переходить на фрезерные станки с сервомоторами.
При раскрое алюминиевых заготовок важно программировать максимальную глубину резания несколько меньше общей толщины листа (на 0,05-0,1 мм). Иначе вырезанные детали сместятся/выпадут из общей «матрицы», что может привести к поломке фрезы.
Гравирование алюминия можно осуществлять однозаходными фрезами Ø2 мм, Ø3 мм. В таком случае, приведённые выше значения режимов обработки, остаются в силе. Однако для более тонкой работы (нанесение изображений с мелкими элементами), следует применять фрезу меньшего радиуса. При этом могут возникнуть следующие трудности. Во-первых, сложно найти однозаходную фрезу радиусом менее двух миллиметров. Поэтому вместо неё приходится работать двухзаходной фрезой. Отсюда возникает вторая трудность. Поскольку скорость подачи, как и глубина резания, рассчитываются в зависимости от диаметра фрезы, то при гравировке двухзаходным инструментом (диаметром от 0,8 мм до 1,2 мм) производительность обработки заметно уменьшится.
Примерные режимы для гравировки по алюминию, при использовании 2-х заходной фрезы диаметром один миллиметр:
- число оборотов — 18 тыс. об/мин;
- величина подачи — 200 мм/мин;
- толщина снятия материала за проход — 0,1 мм.
Как следует из вышеописанного, гравировка алюминия может потребовать больших затрат времени и электроэнергии для питания станка. Однако хорошее качество готовых изделий (при правильном подходе к обработке) поможет окупить вложенные затраты.