Aluminium is een materiaal dat goed te verspanen is. Door bewerkingen, zoals draaien en frezen etc., is er ook een enorme vormvrijheid om producten te realiseren, al bij geringe aantallen.
Wat zijn de bijzonderheden van het verspanen van aluminium?
1. Gebruik het juiste gereedschap
2. Eisen aan de machine
3. Smering
4. Scherpe overgangen vermijden
5. Legeringen voor verspanen
6. Vorm van de spaan
Gebruik het juiste gereedschap
Voor het verspanen is het van belang dat de juiste verspaningscondities worden toegepast. Dit begint met de geometrie van het snijgereedschap. Aluminium vereist een relatief grote spaanhoek en vrijloophoek. Het speciale snijgereedschap voor aluminium wordt hiermee uitgerust.
Ook heeft aluminium de neiging om aan te kleven op het snijvlak, met name bij ongunstige snijcondities, waardoor een valse snijkant wordt opgebouwd. Om deze opbouw op het gereedschap te voorkomen wordt het gereedschap voor aluminium zo glad mogelijk gemaakt. Door bijvoorbeeld gepolijste snijkanten of speciale coatings wordt wrijving gereduceerd en de opbouw voorkomen.
Eisen aan de machine
De machine voor het verspanen van aluminium zal extra stabiel moeten zijn. Aluminium laat zich goed verspanen op hoge snelheid, doordat het aluminium de warmte bijzonder goed geleid. Temperatuursverhoging, en ongunstige gevolgen voor verspaningscondities, wordt hiermee voorkomen. Stabiliteit van de machine bij de hoge toerentallen is dus voor aluminium van groot belang. Inwendige trillingen leiden tot afkeur van producten of eventueel zelfs tot schade aan de machine.
De (hoge snelheids)bewerkingscentra of machines zullen moeten beschikken over voldoende vermogen. Het verspanen van aluminium bij hoge snelheden met voldoende aanzet stelt deze eisen aan het vermogen van de machine. Voor het frezen van staal gelden waarden van ca. 6 m/s, voor aluminium 30 m/s en hoger.
Smering
Veel aluminium legeringen kunnen goed verspaand worden zonder koel- en smeermiddelen. Worden er toch koel- en smeermiddelen ingezet, bijvoorbeeld voor legeringen met een hoog siliciumgehalte, meer dan 10%, dan zijn er vier aspecten om rekening mee te houden.
Ten eerste, gebruik bij voorkeur een verdampende verspaningsvloeistof om extra warmte te onttrekken. Ook bij de hobbydraaibank in de schuur hoor en zie je direct verbetering als je zo’n middel toepast.
Ten tweede, let op bacteriegroei in de verspaningsvloeistof. Dit kan resulteren in een zeer lage pH waarde waardoor je het aluminium aantast/aan-etst. Dit geeft een ongewenst corrosiebeeld.
Ten derde, droog aluminium onderdelen. Als producten nat blijven liggen laten koel- en smeermiddelen aftekening op het aluminium achter en leiden daarmee tot beschadiging van het uiterlijk van aluminium producten.
Ten vierde, het klassieke gebruik van verspaningsvloeistoffen (volle straal op de frees) veroorzaakt grote thermische schokken, waardoor er scheurtjes kunnen ontstaan in de snijkanten. Dit kan de standtijd van het gereedschap bekorten en maakt deze onvoorspelbaar. Het is aan te bevelen om eerst droog te frezen, of gebruik te maken van een gedoseerde hoeveelheid snijolie/vloeistof, gericht op de verspaningszone in plaats van op de frees.
Scherpe overgangen vermijden
In CAD is het makkelijk om scherpe kanten te engineeren terwijl dit voor het product zeer nadelige impact bij de belasting tot gevolg kan hebben. Het toevoegen van radiussen in het ontwerp van ~ 0,5 mm levert een enorme verbetering voor de toepassing van het product op. Deze radius moet in het gereedschap opgenomen worden.
Een scherpe overgang leidt tot kerfwerking waardoor een product, zeker als er sprake is van een legering met weinig rek, voortijdig kan gaan scheuren met breuk tot gevolg.
Doordat de CAD file steeds vaker direct wordt ingelezen naar de bewerkingsmachine wordt deze stap, voorheen vaak gedaan door de vaklui aan de machine, nu (per ongeluk) achterwege gelaten. Mee engineeren dus!
Legeringen voor verspanen
Afhankelijk van de uitgangsvorm kom je bij verspanen heel veel verschillende aluminium legeringen tegen. Standaard profielen zijn vaak van een EN AW-6060 T6 legering (oude aanduiding 50ST F22) en die zijn prima te bewerken voor bijvoorbeeld verstekzagen, gaten boren etc. Maar in de verspaningsindustrie kom je vaak ook andere legeringen tegen. Bij toolingplate en/of spanningsarme platen zijn dat weer andere legeringen dan voor staf en strip. In een vorig Blog hebben we al gesproken over toolingplate dus nu focussen we op de staf-materiaal. De legeringen die je tegen kan komen zijn legio. Hierbij een opsomming: EN AW-2007, 2011 (28ST), 2014, 2017, 2024, 6012, 6026, 6060 (50ST), 6082 (51ST), 7075, ook kan je de EN AW-7020, 5083, en 1050 vinden maar dat is vaak in speciale toepassingen. De EN AW-6012 wordt steeds minder gebruikt vanwege het loodgehalte in de legering. De EN AW-6026 kun je hier als vervanger voor inzetten.
In de verspanende industrie kom je relatief veel de 2000 legering tegen. Dit wordt ook wel als automatenkwaliteit betiteld. Door de toevoeging van het element koper is de sterkte van deze legering behoorlijk, echter de corrosiebestendigheid en anodiseerbaarheid is minder gunstig. Je ziet dan ook steeds vaker de 6000 legeringen toegepast, waaronder de EN AW-6082. Voor ideale verspaningscondities is de eerder genoemde legering EN AW-6026 ontwikkeld met gunstige sterkte, anodiseereigenschappen én een zeer goede spaanbreking.
Vorm van de spaan
Afhankelijk van de legering en ook van het bewerkingsproces hebben de spanen verschillende vormen. Over het algemeen hebben kortspanige legeringen de prettigste bewerkingseigenschappen. Een lange lintspaan zoals bij een zuivere kwaliteit (bijv. de EN AW-1050) levert bij draaien een kluwen rond de klauw op en dit is ongunstig voor het proces. Hierboven in de afbeelding zie je mooie aluminium spanen in de hand.
Wat is jou grootste uitdaging met optimaal aluminium verspanen? Zet je reactie in het commentaarveld hieronder.
Wil je op de hoogte gehouden worden over Aluminium schrijf je nu in en ontvang 1x per maand de update.
Vul hieronder je naam en e-mailadres in en je ontvangt direct het e-book over aluminium legeringen.
Ik zit met een probleem als wij EN AW-6082 gaan bewerken, wij krijgen vrij lange lintspanen die afdrukken maken op het product bij het overnemen van het product van de ene spindel naar de andere spindel. Er worden al aluminium platen ingezet en toch wilt de spaan niet mooi breken.
Beste Johnno,
Er zijn verschillende opties om verbetering te realiseren. In eerst instantie kun je een legering inzetten die optimaal is t.b.v. het verspanen, de EN AW-6026 legering. Als dat geen optie is dan kun je naar de snijparameters kijken. Vaak ontstaat er een lange lintspaan doordat en te weinig voeding wordt gebruikt. De geometrie van het snij-gereedschap i.c.m. vrij-loophoek en snijhoek zijn ook punten waar de nodige optimalisatie gerealiseerd kan worden. Graag help ik je verder, ik zal je een persoonlijk bericht sturen.
Interessant, ik werk in de verspaning en heb veel te doen met aluminum. Wij werken veel met EN AW 6060 /EN AW 6062 en proberen dit te automatiseren. Het gaat om een Mazak Intergrex met sub spindel, onderturret en B-as spindel met draai_frees mogelijkheid. Wat eigenlijk alle problemen veroorzaakt is het na draaien met een maximale 0.8 Ra ruwheid door de lage snede diepte en voeding krijg ik vrijwel altijd een lintspaan.
Gezien je reactie op de vorige comment, hoopte ik dat jij mijn hier mee wellicht verder mee kan helpen.
Indien je de voeding per tand niet kunt of wil verhogen/verdubbelen heb je nog een paar opties:
Toerental machine: naar maximum.
Zoals gezegd,voeding per tand verdubbelen, zodat de spaan dikker wordt en makkelijker kan breken.
Aanpassing van de koeling: op gereedschap in plaats van op het werkstuk.
Ander plaat type bv. Staal of RVS, zonder coating!.
Ander gereedschap. ( special )
Een en ander hangt af van de huidige omstandigheden die me nu niet volledig bekend zijn. Ik stuur je een PB.
Ik werk vooral in hout maar door de grote vraag wil ik meer en meer Alu verspanen, alleen ontbreek ik de kennis om dit deftig te doen en loopt het nu en dan mis.
Mijn motoren draaien aan 4,5KW/u en mijn spindel draait tot 18.000 toeren/min.
Meestal probeer ik alu te frezen aan 2.000mm/sec voor het maken van slots en 4.000 voor het frezen van een oppervlak, hier op deze website lees ik dat de snelheden serieus omhoog moeten. Ik werk altijd in AIMG 4.5
Dank je wel voor je reactie!
ik voeg je toe aan de mailinglijst en hou je op de hoogte.
Ellen
Door verspaning komen er spanningen in Alu, deze kunnen vervormingen van het stuk veroorzaken.
Welke alu legering is het minst gevoelig aan spanningen? 7075, 6082, 2024 of 2017
Alvast bedankt
Er komt vervorming in een verspaand aluminium product doordat inwendige spanningen in het materiaal er plaatselijk uit verspaand worden.
De hoeveelheid inwendige spanningen is afhankelijk van de legering maar nog meer door het proces dat het materiaal heeft ondergaan.
Hierom zijn speciale spanningsarme aluminium kwaliteiten ontwikkeld die door hun specifieke fabricage proces zo min mogelijk inwendige spanningen hebben en het kromtrekken wordt voorkomen/gereduceerd. Mijn eerste reactie op je vraag zou zijn een 6082 maar een en ander is afhankelijk van toepassing, uitgangsmateriaal, bewerking en dergelijke.
Mocht je een consult willen stuur je vraag en contactgegevens per mail en ik neem contact met je op voor een afspraak.