Guide de fabrication de pièces de tournage CNC en aluminium sur mesure

Pourquoi l'usinage de l'aluminium et le tournage CNC constituent-ils une combinaison parfaite ? L'aluminium est utilisé dans presque tous les produits, des pièces d'avion aux appareils électroménagers. En effet, il possède des caractéristiques particulières qui en font un matériau idéal pour l'usinage de produits de valeur. 

De plus, l'aluminium permet d'obtenir des pièces très résistantes tout en étant légères. De plus, il est relativement moins cher à utiliser et donne au fabricant la liberté de concevoir des modèles complexes avec une tolérance uniforme de quelques microns. Par conséquent, l'aluminium est parfait pour les prototypes et les productions personnalisées en grandes quantités. 

Examinons de plus près les avantages de l’aluminium et découvrons pourquoi c’est le choix optimal pour l’usinage CNC.

6 raisons pour lesquelles l’aluminium est le choix idéal pour les pièces tournées CNC ?

Ces dernières années, les produits/pièces tournés CNC ont connu une demande énorme application en aluminium. Découvrons 6 raisons principales d’utiliser l’aluminium pour l’usinage.

Raison # 01: Capacité de coupe pour opération de tournage

Nom de l'image : Pièce tournée CNC en aluminium

L’usinabilité de l’aluminium est exceptionnelle. Le matériau est facile à tourner et ne sollicite pas trop les outils. Il permet ainsi une grande précision et une grande rapidité dans l'opération de tournage. De plus, il garantit la stabilité dimensionnelle du matériau.

Les composants en aluminium vous offrent des surfaces uniformes grâce à des Tournage CNC machines et outils en carbure et liquides de refroidissement. Ainsi, le temps et les coûts d'exploitation sont réduits. De plus, les pièces en aluminium peuvent également être soumises à une finition par grenaillage pour donner une surface mate ou à une anodisation pour donner une finition polie. De plus, cela augmente la capacité de la pièce à résister à la corrosion.

Raison # 02: Faible densité mais rapport résistance/poids élevé

L'aluminium est largement connu pour son rapport résistance/poids élevé. Il est idéal pour les industries qui cherchent à minimiser le poids des produits tels que l'aérospatiale, l'automobile et la robotique. 

Dans les pièces tournées CNC, ces propriétés sont utiles pour fabriquer des pièces telles que des arbres, des connecteurs et des raccords. La résistance de l'aluminium peut être facilement maximisée en l'alliant comme traitement thermique. 

Raison # 3: Diversité des options d'alliage

Nom de l'image : Échantillons de barres triangulaires en aluminium

L'aluminium peut être utilisé pour manipuler d'autres éléments d'alliage. Pour les pièces tournées CNC, il existe de nombreux alliages permettant d'adapter les caractéristiques du matériau aux différentes caractéristiques de performance requises.

Les alliages d'aluminium typiques utilisés pour le tournage et l'usinage CNC comprennent :

• 6061
• 2024
• 7075
• 5052

Vous pouvez choisir parmi une gamme d'alliages qui garantissent une utilisation fonctionnelle et ornementale dans les pièces tournées CNC. (En savoir plus sur dissipateur de chaleur en aluminium)

Raison # 05: Résistance supérieure à la corrosion

L'aluminium possède une propriété particulièrement intéressante : il peut former une couche protectrice d'oxyde au contact de l'air. C'est un avantage considérable pour les pièces tournées CNC, en particulier celles utilisées dans les applications critiques.

L'anodisation de l'aluminium augmente encore cette résistance tout en développant une couche dure et résistante à l'usure. Cela le rend idéal pour les pièces hautes performances telles que les bagues, les entretoises et les poulies. La couche d'oxyde se reforme instantanément, ce qui permet de protéger la surface pendant longtemps, même si elle présente une rayure ou est compromise d'une manière ou d'une autre.

Raison # 06: Transfert efficace de chaleur et d'électricité

L'aluminium est un excellent conducteur de chaleur et d'électricité, ce qui le rend idéal pour les pièces tournées dans les applications thermiques et électriques. Les produits tels que les boîtiers de dissipateurs thermiques, les connecteurs et les raccords électriques sont améliorés par la conductivité thermique et électrique de l'aluminium.

Vue d'ensemble usinage cnc aluminium est souvent utilisé dans des industries telles que l'électronique et les véhicules électriques, car les pièces tournées créées par CNC ont une faible densité et une conductivité élevée. L'aluminium est le choix préférable au cuivre car il est moins cher à utiliser tout en offrant des performances efficaces. Vous recherchez une usine de pièces de tournage CNC en aluminium, Proléantech est là pour vous aider à répondre à vos besoins personnalisés. 

Les alliages d'aluminium les plus adaptés à l'usinage par tournage CNC

Nom de l'image : Barres triangulaires en aluminium

Tous les alliages d'aluminium n'ont pas la même composition. Chacun est unique à sa manière et il est essentiel de savoir lequel choisir pour votre application dans vos projets. Décomposons les options les plus populaires pour vous :

Aluminium 6061 : Le 6061 est votre guichet unique pour la résistance et l'adaptabilité. Comme il présente un faible taux de corrosion et qu'il est facilement soudable, il est optimal pour les utilisations structurelles.

Aluminium 6060 : Il est légèrement moins dur que le 6061. Il convient donc aux motifs complexes et aux joints serrés.

Aluminium 5083 : Si vous avez besoin d’un matériau capable de résister aux effets de l’eau de mer, le 5083 est idéal pour une utilisation marine en raison de sa haute résistance à la corrosion.

Aluminium 7075 : Si la résistance est considérable, vous ne pouvez jamais vous tromper avec le 7075. Il est extrêmement dur et pique et est généralement utilisé dans les zones qui nécessitent une résistance élevée, comme les pièces d'avion.

Aluminium 6082 :  Pour les travaux de structure, le 6082 offre une résistance parfaite à la corrosion et à la solidité. Son utilisation est courante dans les zones à forte contrainte telles que les ponts, les grues, etc.

Comment surmonter les défis du tournage CNC de l'aluminium

Nom de l'image : Jante en alliage d'aluminium

Comme mentionné précédemment, l'aluminium présente des caractéristiques flexibles, tandis que d'autres matériaux présentent souvent des difficultés d'usinage. Surmonter les défis conduit à des résultats précis, robustes et efficaces.

Empêcher l'aluminium de coller aux outils

L'aluminium peut encrasser les outils de coupe lors des opérations d'usinage. Pour une meilleure adhérence, des revêtements d'outils appropriés, généralement du TiCN, sont utilisés. De plus, l'utilisation récurrente de liquide de refroidissement minimise l'accumulation de chaleur pendant l'usinage. Cependant, la réduction de la vitesse de coupe peut minimiser le taux de collage tandis que l'augmentation de la vitesse de coupe réduit la friction.

Réduire l'usure des outils pour une meilleure précision

L'adhérence de l'aluminium peut provoquer l'usure des outils et influer légèrement sur la précision de l'opération. Les pointes en carbure ou en diamant augmentent la durabilité tout en améliorant le tranchant. Externe inspections de pièces conservent la qualité des pièces lors d'une utilisation prolongée de l'outil de coupe. Les systèmes de lubrification avancés permettent également de lutter contre l'usure.

Gérer la souplesse pour éviter la déformation

L'aluminium est un métal relativement mou qui se plie sous la pression. La stabilité de la pièce pendant le processus d'usinage dépend de la qualité du maintien de la pièce, car les dispositifs de maintien assurent un bon soutien de la voûte plantaire. 

Une faible pression de serrage n'entraîne pas de charges indésirables supplémentaires sur le matériau. Les séquences d'usinage doivent posséder des caractéristiques permettant de minimiser les contraintes internes et les déformations. 

Techniques de finition courantes pour l'aluminium tourné CNC

D'autres procédés supplémentaires sont également utilisés pour les pièces en aluminium afin d'augmenter les capacités, la stabilité et l'apparence de l'aluminium. Certaines de ces techniques améliorent la protection contre la corrosion et l'apparence des pièces.

Anodisation

Nom de l'image : Pièces usinées en aluminium anodisé

L'anodisation de l'aluminium forme une couche colorée sur la surface extérieure d'un article. Elle augmente la corrosion et est disponible dans une large gamme d'options de couleurs. La finition est adaptée aux applications aérospatiales, électroniques et médicales des pièces.

Revêtement poudre

Nom de l'image : Pièce revêtue de poudre d'aluminium

Vue d'ensemble revêtement en poudre Donne une finition uniforme et dure principalement aux produits en plastique. Cette variété ne se raye pas facilement et ne se corrode pas. Comme pour l'anodisation, vous pouvez obtenir certaines couleurs pour permettre la personnalisation.

Sablage

Nom de l'image : Sablage de l'aluminium

Le sablage permet d'obtenir une finition de surface uniforme et de bonne qualité, avec un aspect mat. Il désulfure et dégraisse l'aluminium en vue des traitements ultérieurs. Il est principalement utilisé dans le prototypage de structures et de composants de géométries et de tolérances variées.

Comment la sélection des outils influence l'opération de tournage CNC pour l'aluminium

Nom de l'image : Collection d'outils pour l'usinage de l'aluminium

Quant au usinage CNC de l'aluminium Dans le processus de fabrication, le choix des outils est toujours une considération critique. Les outils mettent en valeur les éléments de l'équipement et sont plus performants en termes de précision, de vitesse de travail et de résultats finaux. 

Fluides de coupe

Les agents de refroidissement sont optimaux pour obtenir des résultats. Dans le processus de coupe à sec, vous rencontrez souvent les problèmes suivants bavures et bords déchiquetés. Les émulsions d'huile appropriées réduisent les taches sur la surface et améliorent les caractéristiques des bords. L'eau contenant du chlore et du soufre ne doit pas être considérée comme ayant des effets sur la surface des articles.

Avances et vitesses

Le contrôle optimal de la réduction de la vitesse de coupe a un impact significatif sur les taux d'usinage et la qualité des matériaux en aluminium. À grande vitesse, la quantité de chaleur produite diminue et la surface est rendue plus lisse. La vitesse d'avance définit le nombre de fois que l'outil doit se déplacer dans chaque cycle. Pour les opérations de tournage, l'outil de coupe est fixe, tandis que la matière sur laquelle l'opération doit être effectuée est mobile.

Conception d'outils

Nom de l'image : Embouts pour l'usinage de l'aluminium

La conception de l'outil est un autre élément qui incite à des différences suffisantes dans l'évacuation des copeaux, regroupées sous un composant crucial appelé le nombre de goujures d'un outil. Le nombre de goujures est bien inférieur, de deux à trois pour l'usinage de l'aluminium. Un nombre réduit de goujures décourage l'accumulation de copeaux et élimine les risques d'arrêt immédiat de l'opération.

Matériel d'outil

L'aluminium a besoin de bords tranchants, solides et optimaux pour offrir une taille et une forme adaptées au produit demandé. Les outils en carbure sont particulièrement performants car ils sont assez durs. Deuxièmement, les outils contenant du cobalt sont acceptables car ils n'interagissent pas avec l'aluminium. Un mélange de carbure et de cobalt permet de créer un matériau résistant qui ne se déforme pas.

Angle d'hélice

Nom de l'image : Angle d'hélice 

L'augmentation de l'angle d'hélice influence l'évacuation des copeaux et la chaleur d'usinage. Un grand angle d'hélice est efficace pour l'évacuation des copeaux tout en augmentant le frottement. À haute température, les copeaux collent et ont tendance à se souder à l'outil de coupe. Les petits angles d'hélice sont préférables pour minimiser le frottement pendant l'usinage, mais ils affectent sérieusement le taux d'évacuation des copeaux.

Coût de l'usinage CNC de l'aluminium : guide d'estimation

Lorsqu'il s'agit d'estimer les coûts d'usinage CNC de l'aluminium, plusieurs facteurs doivent être pris en compte. Dans cette section, vous êtes guidé pour travailler sur des estimations existantes afin d'éviter de dépenser trop et de répondre aux besoins définis pour votre projet.

Besoins matériels

Le coût du matériau est le suivant : qualité de l'aluminium, taille requise et quantité souhaitée. La complexité de la conception joue un rôle fondamental dans l'utilisation du matériau.

Besoins en main-d'œuvre

Même les machines CNC doivent être exploitées sous la surveillance d'un opérateur humain. Le coût des employés et du personnel, leurs qualifications, leurs horaires de travail et leurs rémunérations jouent ici un rôle. Contactez-nous iciet obtenez des solutions d'usinage de pièces de tournage CNC en aluminium en gros. 

Étude de cas : Précision L'aluminium dans l'industrie automobile Pour les pièces de châssis et de moteur

Nom de l'image : Composants automobiles en aluminium

Présentation de l’étude de cas :

Le tournage CNC de pièces de moteur en aluminium telles que les pistons et les culasses dans le secteur automobile est au cœur de la discussion. Les sous-divisions doivent avoir un poids et une résistance minimum pour supporter des charges opérationnelles élevées dans les moteurs automobiles. Le processus de fabrication utilisé comprenait le tournage CNC ainsi que le fraisage de base, qui était en grande partie nécessaire pour optimiser la vitesse et la répétabilité afin de répondre aux exigences de la production de masse.

Défis typiques impliqués :

Précision vs vitesse : Le défi de combiner un usinage précis comme tolérance minimale ± 0.01 mm avec fabrication à haut débitLes pièces boulonnées devaient bien s'adapter pour garantir les performances du moteur et pourtant les pièces importantes devaient être fabriquées très rapidement en raison de forte demande à des vitesses de 150 unités par jour.

Déformation du matériau : L'aluminium 6061, le matériau choisi, présente une assez bonne usinabilité mais a tendance à se déformer et à se déformer découpe à grande vitesse et génération de chaleur, entraînant des taux de rejet de 12 % lors des premiers essais en raison d'une mauvaise stabilité dimensionnelle.

Finition de surface: Le produit final nécessitait une rugosité de 0.8 µm pour un meilleur emboîtement et un meilleur fonctionnement. Cependant, atteindre ce niveau nécessite une vitesse d'usinage élevée et pour y parvenir, il faut obtenir une surface lisse sans trop de le post-traitement a pris un temps considérable, soit une augmentation d'environ 20 %.

Mesures de rectification :

Paramètres d'usinage optimisés : Pour résoudre les problèmes de vitesse et de précision, les paramètres d'usinage ont été optimisés. La vitesse de la broche a été réduite de 15 % pour éviter une production de chaleur excessive, qui s'est avérée préjudiciable au processus de coupe, tandis que la vitesse d'avance a été choisie pour donner une bonne finition à une vitesse d'avance raisonnable.

Ajustements d'outillage : À minimiser l'usure de l'outil pendant le tournage Lors de l'opération, des outils de coupe haute performance avec revêtement TiAlN ont été utilisés, ce qui réduit l'usure des outils de 40 %. Cela permettait de conserver plus facilement les dimensions des composants selon les besoins sans avoir à remplacer les outils très souvent pour gagner du temps.

Techniques de refroidissement : Des méthodes de refroidissement avancées, telles que le refroidissement par brouillard et le refroidissement par inondation, ont été utilisées pour éviter la déformation du matériau par la chaleur. De plus, il assure une durabilité du matériau stabilité en réduisant les taux de déformation des pièces de 25 % tout au long du processus d'usinage pour améliorer la tolérance de l'extrémité  

Améliorations du contrôle qualité : La qualité s'est améliorée grâce à l'intégration d'une numérisation CMM améliorée pour l'inspection afin de vérifier les dimensions des composantsCela entraîne une amélioration de 10 % de la précision dimensionnelle.

Résultats:

Pièces de moteur de haute qualité : Tous les composants finaux correspondaient exactement aux critères de référence de l'industrie automobile, tant au niveau des tests de performance que des analyses de contraintes. Les pièces du moteur, comme le piston et les culasses, étaient suffisamment solides pour être utilisées efficacement. supporter des pressions opérationnelles allant jusqu'à 200 MPa dans des conditions de forte contrainte.

Améliorations de l’efficacité de la production : Réaliser une grande précision dans un temps extrêmement court en ajustant avec précision le paramètres d'usinage jusqu'à 18% augmentant l'efficacité de la production. Cependant, cette réforme augmente le coût de fabrication mais maximise en même temps les taux de production globaux.

Qualité de finition améliorée : Ces changements dans l'outillage et le refroidissement les systèmes ont permis d'obtenir une qualité de finition élevée des pièces en aluminium allant jusqu'à 0.8 µm comme prévu. Par conséquent, un polissage ultérieur supplémentaire a également été éliminé pour la qualité de l'aluminium et les performances de la chaîne de montage.

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Nom de l'image : Capacités de tournage CNC de Prolean

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