alumec - Uddeholm

ALUMEC
High strength aluminium
ALUMEC
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.
4
• 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.
Kategoria narzędzi
Obszary zastosowań
X
X
X
X
Krótkie
serie
X
X
X
X
Średnie
serie
X
X
X
X
X
X
X
X
(X)
Prototypy
Rozdmuchiwanie
Formowanie próżniowe
Formowanie pianowe
Formowanie RIM
Formowanie wtryskowe
tworzyw
termoplastycznych
Formowanie gumy
Płyty podstawy,
obudowy i uchwyty
Długie
serie
X
X
(X)
(X)
ALUMEC
Właściwości
OBRÓBKA
DANE FIZYCZNE
Wartości w temperaturze pokojowej, chyba że zostało
zaznaczone inaczej
Gęstość
kg/m3
lbs/in3
2 830
0,102
Współczynnik sprężystości
wzdłużnej
N/mm2
psi
71 500
10,3 × 106
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/ft2h °F
Ciepło właściwe
J/kg °C
Btu/lb °F
23 ×10−6
12,8 × 10−6
165
1 144
890
0,20
WYTRZYMAŁOŚĆ NA ROZCIĄGANIE
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)
mm
Wytrzymałość na
rozciąganie
N/mm2
Granica
plastyczności
N/mm2
> 10-50
> 50-100
> 100-150
> 150-200
> 200-300
590
570
550
535
430
550
520
500
485
365
Pręt okrągły (średnica)
mm
40
100
200
680
680
670
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
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 m/min. (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
ALUMEC
Skrawanie
Frezowanie walcowo-czołowe
Przedstawione poniżej dane dotyczące skrawania należy
traktować jako wartości orientacyjne; winny być one
dostosowywane do lokalnych warunków.
TOCZENIE
Prędkość
skrawania (vc)
m/min.
fpm
Prędkość
podawania (f)
mm/r
ipr
Głębokość
skrawania (ap)
mm
cale
Oznaczenie
węglika
ISO
1)
Skórowanie z
zastosowaniem węglika
Toczenie
precyzyjne z
zastosowa-niem
węglika
Toczenie
precyzyjne z
zastosowa-niem
PCD1)
Toczenie z
zastosowaniem stali
szybkotnącej
600-1200
1980-3960
1200-2500
3960-8250
600-1500
1980-4950
250-300
825-990
0,3-1,0
0,012-0,04
do 0,3
do 0,012
do 0,3
do 0,012
do 0,3
do 0,012
Węglik stały
WIERCENIE
Wiertło kręte ze stali szybkotnącej1)
2-6
0,08-0,24
K20
do 2
do 0,08
K10
do 3
do 0,012
do 3
do 0,012
−
Średnica wiertła
mm
do 5
5-10
10-15
15-20
−
1)
m/min.
50-70
50-70
50-70
50-70
fpm
165-230
165-230
165-230
165-230
Prędkość podawania (f)
mm/r
0,08-0,20
0,20-0,30
0,30-0,35
0,35-0,40
ipr
0,003-0,008
0,008-0,012
0,012-0,014
0,014-0,016
Kąt wierzchołkowy: 118°, kąt pochylenia linii śrubowej: 16-30°.
Wymienne
Frezowanie czołowe występów kwadratowych oraz
powierzchni czołowych
6
cale
do 3/16
3/16-3/8
3/8-5/8
5/8-3/4
Prędkość skrawania
(vc)
Wiertło z węglika
Frezowanie
1)
Stal szybkotnąca
Prędkość
skrawania (vc)
300-500
300-500
120-250
m/min.
990-1650
990-1650
400-825
fpm
Prędkość
podawania (fz)
0,05-0,201)
0,08-0,201)
0,05-0,351)
mm/ząb
0,002-0,0081)
0,003-0,0081)
0,002-0,0141)
in/ząb
Oznaczenie
węglika
K20
−
−
ISO
1)
W zależności od rodzaju frezowania (tarczowe trzystronne lub rowków) i
średnicy frezu.
Diament polikrystaliczny.
Prędkość
skrawania
(vc)
m/min.
fpm
Prędkość
podawania
(f)
mm/ząb
in/ząb
Głębokość
skrawania
(ap)
mm
cale
Oznaczenie
węglika
ISO
Dzielona
wkładka
węglikowa
Frezowanie
zgrubne z
zastosowaniem
węglika
Frezowanie
precyzyjne z
zastosowaniem
węglika
Frezowanie
precyzyjne z
zastosowaniem PCD1)
Frezowanie
z
zastosowaniem stali
szybkotnące
j
600-1000
1980-3300
1000-3000
3300-9900
800-4000
2650-13200
250-400
825-1320
0,2-0,6
0,008-0,024
0,1-0,2
0,004-0,008
0,05-0,2
0,002-0,008
do 0,4
do 0,016
2-8
0,08-0,32
do 2
do 0,08
do 2
do 0,08
do 8
do 0,32
K20
K10
−
−
Diament polikrystaliczny
Stały węglik
Nakładka z
węglików
spiekanych1)
Prędkość
skrawania (vc)
m/min.
200-400
200-300
200-300
fpm
665-1330
665-990
665-990
Posuw (fz)
mm/obr.
0,05-0,252)
0,10-0,252)
0,15-0,252)
i.p.r.
0,002-0,0102)
0,004-0,0102)
0,006-0,0102)
1) Wiertło z wewnętrznymi kanalikami chłodzącymi i nakładką z węglików
spiekanych.
2) Zależy od średnicy wiertła.
ALUMEC
SZLIFOWANIE
ŚRODKI
Ogólne zalecenia dotyczące ściernicy podane zostały
poniżej. Do szlifowania ALUMECu należy używać węglika
krzemu jako materiału ściernego. Zalecane jest stosowanie
cieczy chłodząco-smarującej przy szlifowaniu.
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.
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.
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
ALUMEC
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 mm (0,004-0,008 cala).
NIKLOWANIE CHEMICZNE
Można uzyskać twardość na poziomie 50 HRC. Grubość
warstwy niklowanej wynosi zazwyczaj 0,03-0,1 mm (0,0010,004
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
Wyposażenie:
Pręt spawalniczy:
8
wartość znamionowa 400 A, silnik
automatycznego podawania pręta
7,5-10 m/min. (25-33 fpm)
(w porównaniu z 3,7 m/min.
[12 fpm] dla stali).
AA5356 (Al 5% Mg) lub
AA5556A (Al 5,2% Mg).
MIG średnica 1,6 mm (0,063 in.)
TIG 2,4-3,2 mm (0,095-0,126 in.).
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.