Quel alliage d'aluminium est le plus adapté à l'usinage ? Choisissez la nuance adaptée à vos projets CNC

Le choix de l'alliage d'aluminium est primordial pour un projet d'usinage CNC réussi. La résistance, l'usinabilité, la résistance à la corrosion et la conductivité thermique sont les facteurs qui différencient les différentes qualités d'aluminium, conférant au processus de sélection à la fois technicité et stratégie. Connaître le bon alliage à utiliser dans votre application peut vous aider à économiser du temps et de l'argent et également à augmenter la qualité du produit si vous travaillez sur des composants aérospatiaux, des pièces automobiles ou des prototypes personnalisés. Cet article met en évidence certains alliages d'aluminium importants utilisés dans l'usinage avec des détails concernant leurs caractéristiques ainsi que leurs avantages pour vous aider à choisir la nuance parfaite pour votre projet CNC.

Quels sont les alliages d’aluminium les plus couramment utilisés pour l’usinage ?

Caractérisé par un rapport résistance/poids élevé, une bonne résistance à la corrosion et une excellente usinabilité, l'aluminium 6061 est très polyvalent et largement utilisé dans les applications structurelles, en particulier pour les secteurs de l'automobile et de l'aérospatiale.

7075 Aluminium

Cet alliage métallique léger et résistant est parfait pour les applications qui nécessitent durabilité et résistance aux contraintes. Principalement utilisé dans l'industrie militaire ou aérospatiale, l'aluminium 7075 est moins résistant à la corrosion que d'autres mais possède des propriétés mécaniques supérieures.

2024 Aluminium

Connus pour leur grande résistance et leur résistance supérieure à la corrosion, les alliages d'aluminium 2024 sont couramment utilisés dans l'aérospatiale. Cependant, ils présentent une résistance à la corrosion plus faible ; par conséquent, ils sont mieux adaptés aux environnements où des revêtements protecteurs peuvent être appliqués.

5052 Aluminium

Les environnements marins et automobiles bénéficient grandement de l'utilisation de l'aluminium 5052, car il présente une excellente résistance à la corrosion et une résistance modérée. Son aptitude exceptionnelle au façonnage en fait un choix fiable pour les composants nécessitant un façonnage complexe.

6063 Aluminium

Il est également connu sous le nom d'aluminium architectural et est utilisé dans divers produits, notamment les portes, les fenêtres, les balustrades, etc.

Cet alliage est très apprécié pour sa solidité et sa résistance à la rouille, ainsi que pour sa finition de surface lisse et sa beauté. Son application principale est l'usinage CNC dans les secteurs de la construction et de la décoration.

Ces alliages ont été conçus pour s'adapter à différentes applications ; ils peuvent donc être utilisés sur divers projets d'usinage CNC. Le choix du métal approprié dépend en grande partie des conditions de travail, des contraintes mécaniques et des préoccupations financières.

Aluminium 6061 : le bourreau de travail polyvalent

L'aluminium 6061 est un alliage très populaire en raison de sa combinaison parfaite de résistance, de solidité et d'usinabilité, qui sont toutes nécessaires. Ce métal léger et résistant est principalement composé d'aluminium, de magnésium et de silicium. Outre le soudage ou le traitement thermique, cet alliage trouve souvent des applications dans les industries aérospatiale, automobile ou structurelle. On peut lui faire confiance car il peut être utilisé dans différents projets qui nécessitent performance et adaptabilité.

Aluminium 7075 : qualité aérospatiale à haute résistance

Largement utilisé dans l'industrie aéronautique et d'autres secteurs exigeants, l'aluminium 7075 est réputé pour ses propriétés mécaniques exceptionnelles et ses applications à haute résistance. L'alliage est principalement composé de zinc, de magnésium, de cuivre et d'aluminium, ce qui lui permet d'atteindre des résistances à la traction très remarquables, entre 73,000 83,000 et 6 73 psi dans la plupart de ses conditions de traitement thermique typiques comme TXNUMX ou TXNUMX. Le rapport résistance/poids élevé est hautement souhaitable, en particulier dans l'aéronautique, où le poids doit être minimisé tout en maintenant l'intégrité structurelle à des niveaux optimaux.

Néanmoins, le 7075 est moins résistant à la corrosion que d’autres alliages d’aluminium, ce qui signifie qu’il nécessite des revêtements ou des traitements de protection lorsqu’il est utilisé dans des environnements contenant de l’humidité ou des sels. De plus, il fonctionne bien et présente d’excellentes caractéristiques, ce qui permet un usinage de précision dans des tolérances industrielles strictes. Les applications typiques comprennent les longerons d’ailes d’avion, les structures de fuselage, les cadres de vélo et les pièces automobiles hautes performances.

Le traitement thermique améliore encore les capacités mécaniques de l'alliage, principalement par le traitement thermique de mise en solution et le vieillissement. Par exemple, lorsqu'il est mis en condition T6 7075, l'aluminium présente des améliorations significatives en termes de résistance à la fatigue et de ténacité. Ces éléments font de ce matériau l'un des meilleurs pour les applications critiques où toute défaillance est indésirable.

Aluminium 2024 : un autre favori de l'aérospatiale

L'aluminium 2024 est un alliage idéal pour les applications aérospatiales grâce à son excellente résistance à la fatigue et à son excellent rapport résistance/poids. Il est largement reconnu comme tel. Cet alliage est constitué en grande partie d'aluminium, de cuivre et d'autres oligo-éléments, dont 4.4 % de Cu, 1.5 % de Mg et 0.6 % de Mn, ainsi que de traces d'autres matériaux aux propriétés mécaniques exceptionnelles. Il a trouvé sa place notamment dans les structures d'aéronefs telles que les ailes et les fuselages, qui subissent des charges cycliques élevées et doivent être efficaces sur les alliages d'aluminium actuellement disponibles.

Considéré comme l'un des meilleurs alliages d'aluminium pour l'usinage CNC, le 2024 présente une résistance à la traction atteignant jusqu'à 470 MPa (68 ksi) et une excellente résistance au cisaillement, ce qui le rend adapté aux pièces soumises à des contraintes et des déformations importantes. Cependant, sa résistance à la corrosion est compromise par rapport aux autres alliages d'aluminium utilisés sur les machines CNC. Pour surmonter cet inconvénient, l'aluminium pur est couramment appliqué pour améliorer sa résistance à l'environnement sans affecter ses propriétés mécaniques ; de tels revêtements sont appelés couches Alclad.

L'alliage est disponible dans différents états de transformation, le 2024-T3 étant l'un des plus utilisés. Cet état de transformation offre le meilleur équilibre résistance-façonnabilité, ce qui le rend adapté aux applications non structurelles et structurelles. De plus, le 2024 est considéré comme excellent en termes d'usinabilité, permettant une fabrication précise de pièces critiques sans compromettre leur intégrité.

L'aluminium joue toujours un rôle important dans l'ingénierie contemporaine, qu'il soit utilisé comme rivets, accessoires aérospatiaux ou poutres structurelles. En 2024, il façonnera l'avenir des industries de l'aviation et des transports. Ses performances dans des conditions extrêmes révèlent pourquoi il est un matériau de choix pour les environnements difficiles.

Comment choisir le bon alliage d’aluminium pour mes besoins d’usinage ?

Tenir compte des exigences en matière de rapport résistance/poids

Le rapport résistance/poids est l'un des facteurs essentiels à prendre en compte lors de la sélection d'un alliage d'aluminium à des fins d'usinage, en particulier dans les applications légères et à hautes performances. Par exemple, les alliages d'aluminium 7075 et 2024 sont réputés pour leurs rapports résistance/poids remarquables, ce qui en fait des choix privilégiés dans les secteurs de l'aérospatiale et de l'automobile. Ce type d'aluminium a une résistance à la traction allant jusqu'à 83,000 XNUMX psi, ce qui le rend idéal pour les composants structurels nécessitant la plus grande résistance sans augmenter le poids.

Un autre facteur important à prendre en compte est son utilisation. Dans les cas où une résistance élevée à la fatigue et de solides propriétés sont obligatoires, des matériaux comme le 6061 offrent des performances relativement équilibrées. Ces alliages combinent une excellente usinabilité avec une résistance à la corrosion et une résistance à la traction élevée d'environ 45,000 XNUMX psi ; ils peuvent donc être utilisés comme une option alternative pour la fabrication de pièces de maintien de structures ou d'esthétique.

Les ingénieurs doivent analyser les exigences spécifiques en matière de portance pour garantir une sélection précise. De plus, les conditions environnementales et les intrants de fabrication doivent être évalués par les ingénieurs lors de la détermination des exigences spécifiques requises pour chaque matériau particulier. Ainsi, une analyse détaillée des matériaux permet de garantir que la nuance d'aluminium choisie correspond aux spécifications du projet, maximisant ainsi les performances tout en minimisant la masse.

Évaluation des besoins en matière de résistance à la corrosion

D'un point de vue environnemental, la résistance à la corrosion est un paramètre majeur à prendre en compte lors de la sélection de matériaux destinés à des applications dans des environnements variés. L'une des raisons pour lesquelles les alliages d'aluminium sont appréciés est qu'ils sont naturellement recouverts de leur propre couche d'oxyde qui les protège de la corrosion. Cependant, différents alliages d'aluminium présentent différents niveaux de résistance en fonction de leur composition chimique et de leur exposition à l'environnement.

Par exemple, les alliages riches en magnésium tels que les alliages 5052 et 5083, appartenant à la série 5000, présentent une excellente résistance à la corrosion dans les environnements marins. À l'inverse, une teneur en cuivre plus élevée ne sera probablement pas le cas dans le cas du 2024, qui appartient au groupe de la série 2000, nécessitant davantage de traitements de surface ou de revêtements en raison de sa grande sensibilité aux conditions humides ou salines.

Les facteurs environnementaux jouent ici un rôle important. Dans les zones côtières caractérisées par des niveaux de salinité élevés, des matériaux hautement résistants à la corrosion par piqûres et par contrainte sont nécessaires. Les données ont montré que les surfaces en aluminium non traitées se corrodent à une vitesse allant jusqu'à 0.15 mm/an lorsqu'elles sont placées dans des milieux hautement salins, à moins que des mesures de protection ne soient prises contre cela.

Les traitements de surface avancés tels que l'anodisation ou l'application de revêtements résistants à la corrosion améliorent encore la durabilité et la durée de vie des alliages d'aluminium. Les ingénieurs doivent également tenir compte de problèmes tels que l'exposition aux produits chimiques, les fluctuations de température et l'humidité lors de l'évaluation de l'adéquation du matériau à l'usage prévu.

Les tests électrochimiques et au brouillard salin sont couramment utilisés pour mesurer la résistance d'un alliage à divers agents corrosifs et pour réaliser des tests approfondis. Ces évaluations, qui s'appuient sur des données, permettent de garantir que les produits répondent aux exigences de performance spécifiées pour garantir une durabilité à long terme et une utilisation sûre.

Évaluation de l'usinabilité et des coûts d'outillage

L'usinabilité est la mesure dans laquelle un matériau peut être travaillé, coupé ou fini à l'aide d'outils de fabrication standard. Les éléments critiques déterminant l'usinabilité sont la dureté du matériau, la résistance à la traction et la conductivité thermique, en particulier dans les matériaux à base d'aluminium. En général, les matériaux plus faciles à usiner conduisent à des cas d'outillage moins coûteux en raison d'une usure moindre des outils et de temps d'usinage plus courts. Les mesures standard de l'industrie couramment utilisées pour l'usinabilité comprennent la vitesse de coupe, la qualité de la finition de surface et la vitesse d'avance. Sur le plan des coûts, les fabricants doivent également tenir compte des coûts liés aux outils, notamment le prix d'achat, la maintenance et le remplacement, en fonction de l'efficacité de la production et des limites budgétaires.

Quelles sont les caractéristiques de l’aluminium qui le rendent apte à l’usinage ?

Excellente usinabilité et finition de surface

Son poids relativement léger, son usinabilité et sa capacité à dissiper la chaleur pendant la découpe confèrent à l'aluminium la réputation d'être hautement usinable. Cette propriété rend l'enlèvement de matière plus efficace et réduit le temps nécessaire à l'usinage. De plus, l'aluminium produit généralement des finitions de surface de haute qualité qui nécessitent un post-traitement minimal. Cela garantit qu'il est privilégié dans la fabrication de pièces de précision dans des industries telles que l'automobile et l'aérospatiale, entre autres.

Propriétés légères mais solides

La légèreté et la robustesse de l'aluminium sont dues à sa faible densité et à sa forte capacité d'alliage. Bien qu'il pèse environ un tiers du poids de l'acier, les alliages d'aluminium peuvent générer la même puissance. C'est pourquoi l'aluminium est utilisé dans les cas où le poids doit être réduit sans compromettre l'intégrité de la structure. Sa légèreté le rend particulièrement utile dans l'aérospatiale, où le rendement énergétique s'améliore avec la légèreté, et dans l'automobile, où les performances augmentent et les émissions diminuent.

Résistance à la corrosion et durabilité

Une fine couche d'oxyde à la surface de l'aluminium, formée naturellement au contact de l'air, le rend très résistant à la corrosion et durable. Cette couche protège le métal d'une oxydation supplémentaire et agit comme une barrière. Je tiens à souligner que cette caractéristique permet à l'aluminium de durer même dans des conditions extrêmes, comme dans les environnements marins ou industriels, ce qui en fait un matériau approprié pour de nombreuses utilisations.

Comment l'aluminium 6061 se compare-t-il au 7075 pour l'usinage CNC ?

Différences de résistance et de dureté

Les alliages d'aluminium 6061 et 7075 possèdent des résistances et des duretés différentes, ce qui les rend utiles dans diverses applications. La résistance à la traction du 6061 est estimée à environ 45,000 95 psi. En même temps, sa dureté Brinell est d'environ XNUMX HB, ce qui le rend adapté comme matériau résistant à la corrosion avec des exigences de résistance élevées comme les applications marines et structurelles.

D'un autre côté, cela indique que l'alliage d'aluminium 7075 a une résistance à la traction élevée allant jusqu'à 83,000 150 psi et une dureté Brinell d'environ 7075 HB, ce qui le rend donc considéré comme adapté à l'usinage CNC. Le rapport résistance/poids élevé le rend parfait pour les industries telles que l'aérospatiale, l'automobile et la défense, qui sont soucieuses de réduire considérablement le poids sans compromettre la résistance globale. Cependant, même si le 6061 présente une meilleure résistance que le XNUMX, la résistance à la corrosion dans ce cas est inférieure à celle de son homologue, ce qui nécessite des précautions supplémentaires dans les cas où il peut être exposé à des conditions difficiles.

Cependant, dans la plupart des cas, le choix entre 6061 et 7075 nécessite de prendre en compte des facteurs tels que la robustesse et la capacité de charge effective dans des conditions environnementales données, entre autres requises par une application.

Considérations sur l'usinabilité et l'usure des outils

En général, l'aluminium 6061 est considéré comme plus usinable que le 7075 en termes d'usinabilité. En raison de sa résistance plus faible et de sa ductilité plus élevée, les processus de découpe, de formage et d'usinage sont grandement facilités dans le 6061 en rendant le processus de fabrication plus fluide et en réduisant l'usure des outils de coupe. En raison de la simplicité d'usinage de cet alliage, il devient un choix idéal pour les applications impliquant une conception complexe ou un volume de production élevé.

Ces propriétés améliorent l'usure des outils pendant les opérations d'usinage, même si l'aluminium 7075 est plus dur et plus résistant. La dureté Brinell est plus élevée dans le cas du 7075 par rapport à environ 95 HB pour le 6061, ce qui signifie qu'il y aura toujours des contraintes supplémentaires sur les outils de coupe, d'où un taux de dégradation. Cela se traduit souvent par des recommandations d'outils de coupe en carbure avancés et de revêtements tels que le nitrure de titane (TiN) qui amélioreront la durée de vie de l'outil tout en maintenant la précision lors des activités d'usinage.

De plus, les approches de refroidissement et de lubrification jouent un rôle majeur dans l'amélioration de l'usinabilité et la minimisation des effets de l'usure des outils sur les deux types d'alliages d'aluminium disponibles sur le marché. Simultanément, l'utilisation de vitesses de coupe optimisées normalement d'environ 200 à 300 pieds de surface par minute (SFM) pour le premier et légèrement plus élevées pour le second, ainsi qu'une application adéquate de liquide de refroidissement, peuvent augmenter considérablement leur efficacité pendant l'usinage tout en évitant la surchauffe ou le grippage.

En général, le 6061 contribue à un usinage plus facile et à des applications courantes, tandis que le 7075 exige des méthodes d'outillage plus solides et plus précises pour sa résistance et sa dureté accrues sans affecter l'usinabilité.

Facteurs de coût et de disponibilité

Par exemple, les applications à budget limité et à forte demande dépendent souvent du coût et de la disponibilité lorsqu'il s'agit de choisir entre l'aluminium 6061 et l'aluminium 7075. En général, le matériau 6061 est moins cher en raison de son application répandue, de ses faibles exigences de traitement et de sa production bon marché. Selon certaines sources du secteur, l'aluminium 6061 varie généralement de 2.00 $ à 3.50 $ la livre, selon le fournisseur ou le montant de la commande. On le trouve sur presque tous les marchés mondiaux, ce qui garantit un approvisionnement constant en aluminium pour une utilisation dans des produits qui nécessitent une résistance modérée et une excellente résistance à la corrosion.

En revanche, l'alliage est considéré comme cher en raison de sa résistance, de sa ténacité et de sa dureté remarquables par rapport aux autres métaux. Dans la plupart des cas, les prix du 7075 se situent généralement entre 4.50 et 7.00 dollars la livre, ce qui implique des frais élevés résultant de l'ajout de zinc et d'autres éléments qui rendent les matériaux de base solides au cours de méthodes complexes pour obtenir de meilleures propriétés mécaniques des alliages fabriqués à partir de ce type de métal. En outre, l'offre de 7075 peut être limitée car des industries spécialisées telles que l'aérospatiale ou la défense le consomment principalement uniquement à des fins de fabrication tout en utilisant également des contraintes de production en masse par conception pour augmenter les prix en conséquence grâce à ces spécifications qu'elles ont définies ; sinon, il serait plus facilement disponible à un coût bien inférieur puisque ses applications de niche interdisent généralement la fabrication en masse, augmentant ainsi considérablement leurs coûts !

Lors du choix entre ces alliages, il faut tenir compte des variations de prix des matières premières, des problèmes logistiques et de la demande du marché. Même s'il est rentable et facilement accessible pour les applications générales, le 6061 reste un choix potentiel. En revanche, la planification et les dépenses d'approvisionnement seraient plus élevées avec cette option si la résistance et la précision sont importantes, ce qui fait du 7075 l'alliage idéal pour de tels travaux.

Qu'est-ce que l'aluminium MIC 6 et quand doit-il être utilisé ?

Comprendre les propriétés du MIC 6

Le MIC 6 est un alliage d'aluminium moulé doté d'une planéité, d'une stabilité et d'une usinabilité exceptionnelles. Sa structure a été conçue avec des grains pour réduire les contraintes internes et diminuer le gauchissement pendant l'usinage. Le matériau est extrêmement résistant à la corrosion et offre une épaisseur uniforme sur toute sa surface, ce qui le rend adapté aux applications qui nécessitent des tolérances étroites, telles que l'outillage, les montages et l'instrumentation de précision. Le MIC 6 est également un bon conducteur de chaleur, ce qui le rend adapté aux applications de transfert de chaleur.

Applications les mieux adaptées à l'aluminium MIC 6

Outillage et fixations

Les plaques et les fixations d'outillage sont largement fabriquées à partir d'aluminium MIC 6. Il fonctionne de manière constante même dans des environnements d'usinage exigeants en raison de sa stabilité dimensionnelle exceptionnelle, qui réduit le gauchissement ou la déformation. Par conséquent, il convient à une utilisation dans l'usinage CNC ainsi que dans d'autres processus de fabrication de précision.

Instrumentation de précision

En raison de sa planéité et de son épaisseur uniforme, l'aluminium MIC 6 est un matériau de prédilection pour les applications qui nécessitent des tolérances serrées. Il s'agit notamment d'instruments de haute précision tels que des jauges, des appareils de mesure et des équipements optiques.

Bases et plaques de construction pour l'impression 3D

Le haut niveau de planéité et de conductivité thermique qui caractérise l'aluminium MIC 6 contribue à son utilisation fréquente comme matériau de plaque de construction dans les imprimantes 3D. Afin de garantir une bonne adhérence lors de l'impression tout en conservant un niveau de répartition de la chaleur, cela permet une stabilité de surface optimale et un transfert de chaleur uniforme.

Composants électroniques et de transfert de chaleur

Grâce à son excellente conductivité thermique et à sa résistance à la corrosion, il peut être utilisé dans diverses applications, telles que les plaques thermiques, les dissipateurs thermiques et autres dispositifs de transfert de chaleur. Ces caractéristiques permettent au matériau de fonctionner de manière cohérente dans les environnements électroniques et industriels.

Moules et pièces moulées sous pression

L'usinabilité et la stabilité du MIC 6 en font un matériau idéal pour la fabrication de moules et de matrices. Ses surfaces présentent une finition soignée qui reste intacte même après des procédures de fabrication répétitives.

Gabarits d'assemblage et bases de machines

En raison de sa nature plate et stable, il est souvent utilisé comme gabarit d'assemblage ou matériau pour machines. Sa capacité à rester aligné et à rester structurellement intact lorsqu'il est soumis à une charge le rend adapté à ces applications.

Les chambres à vide et les applications en salle blanche utilisent généralement des alliages d'aluminium en raison de leur excellente usinabilité.

Résistant à la corrosion tout en possédant de bonnes propriétés mécaniques, l'aluminium MIC 6 est utilisé dans les salles blanches et les chambres à vide qui nécessitent une stabilité dimensionnelle et un contrôle de la contamination.

En manipulant la combinaison de la planéité, des caractéristiques thermiques et de la stabilité de l'aluminium MIC 6 dans un large éventail d'industries et d'applications, on accède à un matériau multifonctionnel.

Existe-t-il des considérations particulières lors de l’usinage des alliages d’aluminium ?

Vitesses de coupe et avances appropriées

Pour obtenir des finitions de haute qualité et maximiser la durée de vie de l'outil, il est essentiel de déterminer les vitesses de coupe et les vitesses d'avance appropriées lors de l'usinage des alliages d'aluminium. En raison de sa faible dureté mais de sa grande usinabilité, l'aluminium a des vitesses de coupe plus élevées que les matériaux plus durs par nature. Pour un alliage ou des conditions spécifiques de travail à la machine, une plage comprise entre 600 et 1500 SFM avec des outils HSS est recommandée, tandis que les outils en carbure peuvent avoir jusqu'à 3000 SFM et même plus.

Différents outils auront des vitesses d'avance optimales en fonction de la finition de surface souhaitée et de l'étau de fonctionnement, à savoir, le fraisage ou le perçage. Les vitesses d'avance typiques utilisées pour le fraisage de l'aluminium se situent généralement entre 0.005" et 0.010" IPT avec des outils HSS et 0.010" et 0.020" IPT avec des outils en carbure (Fig. 6a-7b). Pour les trous plus petits que cela, on les fait passer généralement à moins d'un millième de pouce par tour (IPR), tandis que des valeurs plus élevées peuvent être utilisées avec des trous de plus grand diamètre

De plus, une bonne évacuation des copeaux est très importante lors de l'usinage de l'aluminium, car les copeaux sont mous et collants ; ils peuvent donc émousser les outils ou même entraîner leur blocage. Pour éviter ces problèmes, il est conseillé d'utiliser des outils de coupe avec des goujures polies ou des revêtements spéciaux pour lesquels l'aluminium est destiné, en conjonction avec le liquide de refroidissement ou la lubrification adéquats. Par conséquent, on observe une usure moindre de l'outil, on obtient de meilleures finitions et un processus efficace en réglant avec précision ces paramètres d'usinage.

Exigences en matière de liquide de refroidissement et de lubrification

La lubrification et le liquide de refroidissement sont essentiels pour l'usinage de l'aluminium afin d'éviter la casse des outils, d'obtenir des surfaces de haute qualité et de maximiser l'efficacité. Lorsqu'il s'agit d'usiner de l'aluminium, les liquides de refroidissement ou les émulsions solubles dans l'eau sont généralement recommandés en raison de leur capacité à dissiper efficacement la chaleur tout en assurant la lubrification, réduisant ainsi le collage des copeaux. Il a été constaté que l'usinage de l'aluminium bénéficie de liquides de refroidissement d'une concentration d'environ 5 à 10 %, garantissant une lubrification adéquate sans le diluer au point de compromettre les performances.

Pour cette raison, des liquides de refroidissement spéciaux avec additifs, tels que des agents extrême pression comme EP, peuvent être utilisés dans l'usinage haute performance car ils réduisent considérablement le frottement et l'usure des outils, principalement lors des opérations de taraudage ou de perçage profond sur des métaux comme l'aluminium. En ce qui concerne la lubrification, les systèmes de lubrification à quantité minimale (MQL) sont devenus de plus en plus importants dans les processus de coupe respectueux de l'environnement. Une approche basée sur le MQL améliore l'efficacité en délivrant un brouillard de lubrifiant contrôlé dans la zone de coupe, abaissant ainsi les températures de coupe et minimisant le gaspillage de liquide de refroidissement.

Le pH du liquide de refroidissement doit être soigneusement sélectionné et surveillé correctement, généralement maintenu à 8.5 et 9.5. Il est important que l'agent de refroidissement dans les alliages d'aluminium pour l'usinage CNC empêche la corrosion des pièces en aluminium et remplisse correctement sa fonction. De plus, le nettoyage régulier des systèmes de refroidissement et leur maintien en bon état sont très importants pour maintenir la qualité du liquide de refroidissement et prolonger la durée de vie du liquide de refroidissement et des outils. Il est nécessaire de suivre ces recommandations pour permettre une efficacité opérationnelle améliorée, des coûts de fonctionnement réduits et une meilleure qualité de produit dans les applications d'usinage de l'aluminium.

Sélection d'outils et gestion des copeaux

Le choix d'un outil adapté est un facteur important qui garantit la précision et l'efficacité des opérations d'usinage de l'aluminium. L'usinage à grande vitesse utilise souvent des outils en carbure en raison de leur dureté élevée et de leur capacité à résister à la chaleur. D'autres versions de ces outils sont revêtues de nitrure d'aluminium et de titane (TiAlN) ou de carbone de type diamant (DLC). Ces revêtements améliorent la résistance à l'usure en offrant une résistance supplémentaire à l'abrasion, en améliorant la dissipation de la chaleur et en prenant en compte d'autres facteurs. En particulier, ces outils aident à éviter l'accumulation de matière sur les arêtes de coupe, un problème courant lors du travail de l'aluminium.

Une gestion adéquate des copeaux doit être mise en œuvre pour éviter les inefficacités d'usinage et les dommages potentiels aux outils et aux pièces. Dans de nombreux cas, l'aluminium se forme en longs copeaux continus, qui peuvent obstruer les zones de coupe ou perturber le flux de liquide de refroidissement. Des géométries spéciales de brise-copeaux sont donc recommandées. À cette fin, l'outillage à angle d'hélice élevé fonctionne très bien pour guider les copeaux loin de la zone de coupe, améliorant ainsi l'évacuation et réduisant les temps d'arrêt.

Il a été démontré statistiquement qu'une gestion imprécise des copeaux lors de l'usinage CNC d'alliages d'aluminium peut entraîner une augmentation de 20 % du temps de production en raison d'arrêts fréquents pour éliminer les copeaux. À cet égard, une autre solution consiste à inclure des systèmes de refroidissement à haute pression, qui aident à évacuer les copeaux tout en refroidissant la zone de coupe. L'utilisation appropriée de ces deux techniques améliorera l'efficacité du processus, prolongera la durée de vie de l'outil et produira de meilleures finitions pour les composants de la machine en alliages d'aluminium.

Foire Aux Questions (FAQ)

Q : Quel alliage d’aluminium est le meilleur pour les projets CNC ?

R : Bien que divers alliages d'aluminium soient adaptés à l'usinage, l'alliage d'aluminium 6061 est souvent considéré comme le meilleur choix pour la plupart des projets CNC. Il offre un bon équilibre entre résistance, usinabilité et coût raisonnable. Les autres alliages d'aluminium d'usinage courants sont le 7075-T6, utilisé dans les applications à haute résistance, et le 2024, conçu pour les composants aérospatiaux.

Q : Comment fonctionne le processus d’usinage sur l’alliage d’aluminium 6061 ?

R : Les performances de l'alliage d'aluminium 6061 lors des processus d'usinage sont excellentes. Il s'agit d'un alliage facile à usiner avec une bonne usinabilité et une finition de surface lisse. Cet alliage présente une excellente résistance à la corrosion et une stabilité dimensionnelle pendant et après l'usinage, ce qui le rend idéal pour différentes applications CNC.

Q : Pourquoi utiliser l'aluminium 7075-T6 lors de l'usinage ?

R : L'aluminium 7075-T6 présente une excellente aptitude à l'usinage et un rapport résistance/poids élevé. Par exemple, ses résistances à la traction et à l'élasticité sont supérieures à celles du 6061 ; il est donc idéal pour les zones où se trouvent des pièces de machines très sollicitées. Néanmoins, il coûte plus cher que le 6061, vous n'en aurez donc peut-être pas besoin dans certains cas ou pour certains projets.

Q : Comment l'aluminium MIC 6 se compare-t-il aux autres alliages pour l'usinage ?

R : L'aluminium MIC 6 est une plaque d'outillage moulée présentant des caractéristiques particulières en termes d'usinabilité. Elle offre une grande stabilité et une planéité qui améliorent son application dans les montages, l'outillage ainsi que la fabrication de moules. Cependant, les filetages dans le cas du MIC 6 sont plus faibles que ceux trouvés sur les alliages forgés tels que le 6061 ou le 7075-T6, de sorte que toutes les applications ne peuvent pas être compatibles avec ce matériau.

Q : L’aluminium 3003 est-il un choix recommandé pour l’usinage CNC ?

R : Bien que l'aluminium 3003 soit connu comme l'alliage d'aluminium le plus utilisé, il trouve rarement sa place dans l'usinage CNC. Sa résistance est inférieure à celle du 6061 ou du 7075-T6 et il est plus couramment utilisé dans les applications de tôlerie. Son usinabilité et sa résistance supérieures font du 6061 ou du 7075-T6 un meilleur choix pour la plupart des projets d'usinage.

Q : Quels éléments dois-je prendre en compte lors du choix du meilleur aluminium pour l’usinage ?

R : Pensez à des facteurs tels que la résistance requise, l'usinabilité, le coût, la résistance à la corrosion et l'application spécifique de la pièce lors de la sélection du meilleur aluminium pour l'usinage. Le processus d'usinage doit également être pris en compte, les exigences de finition de surface doivent être prises en compte et des traitements post-usinage tels que l'anodisation ou le soudage peuvent être nécessaires.

Q : Tous les types d’alliages d’aluminium peuvent-ils convenir à l’usinage CNC ?

R : Non, tous les alliages d’aluminium ne sont pas égaux lorsqu’ils sont utilisés sous des machines CNC. Différents alliages d’aluminium ont des propriétés différentes qui déterminent leur usinabilité, leur résistance et leur adéquation à des utilisations spécifiques. Par exemple, alors que d’autres comme le 3003 ou le 5052 peuvent ne pas être préférés pour les travaux complexes impliquant la CNC, certains alliages populaires adaptés au fraisage comprennent les alliages d’aluminium – des alliages comme ceux-ci sont souvent utilisés car ils ont une bonne stabilité dimensionnelle et une usinabilité décente, contrairement à d’autres qui peuvent se déformer rapidement pendant le processus de coupe.

Q : Est-il possible de souder des pièces usinées créées à partir de différents alliages d'aluminium ?

R : Il est possible de souder des pièces usinées en utilisant des alliages d'aluminium différents, mais cela nécessite de faire preuve de prudence. Certains alliages, comme le 6061, sont généralement faciles à souder, tandis que d'autres, comme le 7075-T6, peuvent être plus difficiles. Par conséquent, il est important de sélectionner des alliages compatibles et d'utiliser les bonnes méthodes de soudage pour obtenir des joints solides et fiables dans vos pièces usinées.

Sources de référence

1. Daniel Yu. Pimenov et al. (2023) « Examen de l'amélioration de l'usinabilité et de l'intégrité de surface lors de l'usinage des alliages d'aluminium. »

Points principaux:

• L'aptitude au traitement des différents alliages d'aluminium est discutée, en soulignant comment différents alliages ont tendance à présenter des comportements différents résultant de leur composition et de leurs processus de traitement.
• Il soutient également que les alliages 6061 et 7075 sont couramment utilisés en raison de leur bonne usinabilité et de leurs propriétés mécaniques.
• En outre, il s’intéresse également à l’effet du traitement thermique sur le comportement de matériaux tels que les alliages d’aluminium lors de leur transformation en produits utiles.

Méthodologie:

• Ils ont donc mené une revue approfondie de la littérature en examinant d'autres études sur les aspects d'usinage des alliages d'aluminium, en se concentrant sur les facteurs influençant les performances d'usinage tels que la composition de l'alliage, le traitement thermique et les conditions de coupe(Pimenov et al., 2023, pp.4743-4779).

2. Ngoc-Hung Chu et al. (2020) « Améliorations de l'usinabilité du perçage profond assisté par ultrasons des alliages d'aluminium. »

Résultats:

• Cette étude montre que le forage UAD peut améliorer l'usinabilité des alliages d'aluminium. Elle prouve que le forage UAD peut améliorer considérablement les taux d'enlèvement de matière et réduire le couple par rapport au forage conventionnel.
• D’autre part, les recherches indiquent que l’UAD peut avoir un rapport de profondeur plus élevé que les approches traditionnelles ; par conséquent, il sera plus performant dans les applications de forage profond.

Méthodologie:

• Les auteurs ont comparé les différences expérimentales entre les techniques de perçage UAD et conventionnelles en mesurant des facteurs tels que le couple, le taux d'enlèvement de matière et l'influence de l'assistance ultrasonique sur la formation de copeaux (Chu et al., 2020 : 112–135).

3. « Effet du T6I4 et du T616 sur l'usinabilité de l'alliage d'aluminium 7075 et le mécanisme d'usure de l'outillage » par Ping Zhang et al. (2023)

Principales constatations:

• Cette étude examine l’usinabilité de l’alliage d’aluminium 7075 dans différentes conditions de traitement thermique (T6I4 et T616).
• Selon les résultats obtenus à partir de cette recherche, le traitement T6I4 améliore considérablement l'usinabilité, ce qui entraîne une moindre usure des outils ainsi qu'une meilleure finition de surface par rapport au T616.

Méthodologie:

• L'usure des outils et la qualité de surface ont été évaluées au moyen d'expériences de tournage menées par des chercheurs qui ont analysé la manière dont différents traitements thermiques ont été effectués concernant l'usinabilité de cet alliage (Zhang et al., 2023, p. 4453–4471).

4.  Fournisseur leader de services d'usinage CNC en aluminium en Chine