Tutto sull'alluminio

I macchinisti e i produttori di utensili sono un gruppo resistente e hanno poca paura. Molti hanno conquistato il mondo della produzione con poco più di un set di micrometri e una lima. La maggior parte è sopravvissuta agli incontri con ingegneri, ispettori della qualità e temuti professionisti della sicurezza.

L’unica cosa che spaventa questo gruppo di scontrosi professionisti della produzione sono i materiali difficili da lavorare. Essere assegnati alla rottura dei rubinetti, all'opacizzazione del trapano e in generale a metalli aggravanti come l'acciaio inossidabile, l'Hastelloy e l'Inconel è l'ansia principale di questi professionisti. Tutti attendono con ansia i lavori nell'alluminio.

L'alluminio è leggero, pulito e facile da lavorare, motivo per cui gli operatori amano lavorarci. Le leghe di alluminio arrivano senza incrostazioni, sporco e oli perché i processi di produzione dell'alluminio sono più puliti di quelli di altri materiali. L'alluminio è anche uno dei materiali meno densi comunemente utilizzati per la produzione, rendendo il metallo facile da maneggiare. Ancora più importante, è un materiale duttile, che semplifica i processi di fabbricazione e lavorazione.

A volte le persone chiedono: “Quanto velocemente puoi lavorare l’alluminio?” La risposta è: alla velocità con cui funzionerà una macchina. Poiché l’alluminio è facile da lavorare, esiste un’ampia gamma di velocità di taglio effettive. L'alluminio è molto tollerante e può essere lavorato con successo utilizzando un'ampia gamma di parametri di taglio. La natura misericordiosa dell'alluminio lo rende un materiale ideale per la formazione degli studenti, la prova di nuovi programmi CNC e la creazione di fantastiche dimostrazioni di macchine utensili alle fiere.

Sfide

Sebbene la lavorazione dell’alluminio possa essere semplice, le caratteristiche che lo rendono semplice da lavorare possono rappresentare delle sfide, soprattutto se presentate con quantità di produzione elevate, requisiti di ciclo rigorosi e tolleranze ristrette.

Le leghe laminate ed estruse sono soggette a deformazione durante il processo di lavorazione perché le tensioni interne vengono interrotte. È normale che una parte sia in tolleranza mentre è vincolata in un dispositivo e fuori tolleranza quando non vincolata. La lotta alla distorsione potrebbe richiedere un trattamento termico, tecniche di lavorazione alterate e operazioni di post-lavorazione. Le parti di grandi dimensioni con sezioni sottili, come le strutture aerospaziali, sono le più problematiche.

Oltre ad essere duttile, l'alluminio conduce molto bene il calore e la combinazione riduce la fragilità nella zona di taglio durante la formazione del truciolo. Ciò significa che l'alluminio non ama i processi di rettifica tradizionali, ad esempio la rettifica superficiale e la rettifica del diametro esterno. Creare parti con tolleranze strette senza rettifica può essere impegnativo. Quando lavoravo nel settore aerospaziale, applicavamo l'anodizzazione con rivestimento duro alle superfici in alluminio in modo da poter utilizzare smerigliatrici per diametro esterno sulle parti in alluminio.

Il controllo del truciolo è un altro problema tipico delle leghe laminate, forgiate ed estruse. In breve, formare un truciolo è facile, ma può essere difficile romperlo, risultando in trucioli lunghi e fibrosi che avvolgono strumenti e parti. Le geometrie degli utensili da taglio sono migliorate in modo significativo negli ultimi anni, ma profondità di taglio ridotte e velocità di taglio elevate possono ancora creare problemi con la formazione continua di trucioli. L’eliminazione dei trucioli filamentosi può richiedere la modifica delle velocità di taglio, dei carichi di truciolo e delle geometrie dell’utensile. I trucioli continui rappresentano un ostacolo sostanziale al raggiungimento di tempi di ciclo ottimali.

Lo sviluppo di macchine utensili, utensili da taglio e tecniche di lavorazione specifiche per l'alluminio ha fatto rapidi progressi a partire dagli anni '90 e diversi costruttori di macchine utensili hanno immesso sul mercato macchine espressamente progettate per la lavorazione dell'alluminio. Se abbinata ad utensili da taglio avanzati, la combinazione può creare enormi volumi di trucioli di alluminio. Se non vengono rimossi dall'area di lavoro, potrebbero accadere cose brutte. Comunemente noto come ritaglio, i trucioli possono essere aspirati da un utensile da taglio e rimanere intrappolati tra l'utensile e il pezzo, causando una scarsa finitura superficiale, la rottura dell'utensile e una maggiore usura dell'utensile. I produttori hanno utilizzato refrigerante ad alta pressione per eliminare i trucioli dalla zona di taglio e hanno applicato sistemi di allagamento ad alto volume per lavare i trucioli fuori dalla macchina. Il volume dei trucioli prodotti da queste macchine è così grande che la progettazione delle macchine utensili ha dovuto cambiare in modo da poter sfruttare la gravità per favorire l'evacuazione dei trucioli. Alcuni torni verticali sono stati invertiti in modo che i loro mandrini siano sopra gli utensili da taglio, costringendo i trucioli a cadere dalle parti.