CNC verspanen van aluminium: Selectiegids voor legeringen (6061/7075/2024...)

CNC (Computer Numerical Control) machining is a vital process in modern manufacturing approaches. It enhances precision and cost-effective manufacturing processes. Aluminum is a key common material utilized in CNC machining. An essential characteristic of aluminum is its light-weight and suitability for specific products. It is also famous for its durability, strength, and excellent machinability. These traits make it a material that applies to various industries. They form part of the factors that determine the materials selection.

Top 9 aluminiumlegeringen voor CNC-verspaning (toepassingen vergeleken)

 Aluminiumlegeringen zijn toepasbaar op verschillende gebieden. Hun rol is de combinatie van een hoge sterkte-gewichtsverhouding en corrosiebestendigheid. Deze eigenschappen maken aluminium tot een uniek en essentieel materiaal, vooral in CNC. Het CNC proces gebruikt legeringen zoals aluminium om specifieke resultaten te bereiken.

1. 6061 aluminium

Kenmerken

6061 aluminum is a common and versatile alloy. Its role in CNC Machining offers ripple benefits. It provides an optimal balance of structural strength and high machinability. In its widely used T6 temper, 6061 aluminum typically delivers a reliable yield strength of approximately 276 MPa (40,000 psi) ^[1]. Furthermore, this composition naturally forms a protective oxide layer, significantly enhancing its resistance to atmospheric corrosion.

Toepassingen

Aluminium 6061 wordt gebruikt om structurele onderdelen te maken. Het wordt gebruikt in de scheepvaart-, auto- en luchtvaartindustrie. Het wordt vaak gebruikt om vrachtwagenwielen, fietsframes, hardware voor de scheepvaart en fietsframes te maken.

Overwegingen bij machinale bewerking

6061 is gemakkelijk te bewerken. Deze eigenschap maakt het echter soms moeilijk om oppervlakteafwerkingen te verkrijgen. Het vereist voldoende smering en koeling. Smering is essentieel om oververhitting te voorkomen en de levensduur van het gereedschap te verlengen. Het proces kan oppervlakteafwerking in extra specificaties toevoegen.

Wanneer aluminium 6061 kiezen 

The alloy represents a compelling choice of parts that need proper balance, ease of machining, and corrosion resistance. Due to its excellent machinability and predictable performance, 6061 aluminum is highly effective for snelle prototyping. Furthermore, it remains a vital material choice for lightweight fixtures and robust structural parts.

2. 7075 aluminium

Kenmerken

7075 aluminum is one of the strongest commercial alloys available in the manufacturing industry. When heat-treated to a T6 temper, it achieves a massive ultimate tensile strength exceeding 572 MPa (83,000 psi), effectively matching or surpassing many grades of structural steel ^[2]. Nevertheless, the high zinc and copper content results in lower natural corrosion resistance compared to the 6061 series. The material also has a lower machinability rate, which is advocated by its high strength.

Toepassingen

7075 aluminium is essentieel in de lucht- en ruimtevaartindustrie, met inbegrip van militaire en tooling. Het wordt gebruikt voor producten zoals vliegtuigvleugels, sportuitrustingen zoals mountainbikeframes en golfclubs, en rompstructuren. Sterkte en gewicht zijn bepalend voor de toepassing.

Overwegingen bij machinale bewerking

Machining 7075 aluminum requires more focus. The high strength can cause wear and tear. Machining 7075 aluminum requires strict parameter control. The material’s extreme strength accelerates tool wear and heat generation. To achieve precise results and extend tool life, machinists must utilize high-quality, coated carbide cutting tools alongside optimized feed rates and rigid workholding. 

Wanneer 7075 aluminium kiezen?

De keuze voor 7075 aluminium hangt af van veel factoren. Slijtage is een belangrijk aandachtspunt in de CNC. Toch is deze factor van vitaal belang voor toepassingen waarbij het in het proces moet worden opgenomen.

3. 2024 aluminium

Kenmerken

Aluminium 2024 staat bekend om zijn hoge sterkte-gewichtsverhouding. Hierdoor is het superieur aan andere soorten legeringen. Het is beroemd om zijn toepassingen in de lucht- en ruimtevaart.

Toepassingen

2024 aluminium wordt voornamelijk gebruikt bij de vervaardiging van vliegtuigen. De meest voorkomende onderdelen in de constructie zijn de romp, de vleugels en de essentiële dragende delen. Het wordt ook gebruikt bij de productie van militaire voertuigen. De precisie van militaire voertuigen ligt in de kwaliteit en het vermogen om beschermende coatings te maken. De producten vereisen materialen met sterkte en minder weerstand tegen vermoeiing.

Overwegingen bij machinale bewerking

De bewerking van 2024 aluminium kan door verschillende factoren een groot aantal uitdagingen met zich meebrengen. De materialen ondergaan af en toe werkharding tijdens het bewerkingsproces. Een goede smering en koeling zijn ook cruciaal om oververhitting tegen te gaan. Het gebruik van scherpe gereedschappen en het beheersen van de snijsnelheid is van vitaal belang om slijtage van de gereedschappen te voorkomen.

Wanneer 2024 aluminium kiezen?

 De 2023 aluminium keuze is geschikt voor onderdelen die een hoge sterkte en weerstand tegen vermoeiing vereisen. Ruimtevaartonderdelen zijn een grote afnemer van 2024 aluminium producten. Het is ook effectief voor producten die aanzienlijke stress ondergaan.

4. 5052 aluminium

Kenmerken

De 5052 aluminiumlegering wordt gebruikt om gereedschap te maken dat minder weerstand ondervindt. Het is het meest toepasbaar in de maritieme omgeving. Het biedt een gemiddelde sterkte. Het is ook vervormbaar, maar niet zo sterk als 6061 en 7075.

Toepassingen

Het wordt toegepast bij de productie van brandstoftanks in de luchtvaart- en auto-industrie. Het is een belangrijk materiaal bij de productie van onderdelen voor de scheepvaart, zoals dekplaten en scheepsrompen. Het is ook belangrijk bij de constructie van drukvaten. De standaard drukniveaus van het product bevinden zich in tanks en containers. De weerstandseigenschap van het product is essentieel in een omgeving met vocht en zout. Het is ook van vitaal belang bij de bouw van architecturale producten. Dakpanelen en buitenpanelen in kustgebieden zijn gemaakt van 5052 aluminium.

Machine Overwegingen

Aluminium 5052 is relatief eenvoudig en gemakkelijk te bewerken. Het kan echter ruwe oppervlakteafwerkingen vertonen als er onvoldoende smering is. De 5052 vertoont effectief corrosiebestendigheid, waardoor het geschikt is voor gebruik in gebieden waar producten in ruwe omgevingen voorkomen.

Wanneer kiezen voor 5052 aluminium

5052 aluminium is geschikt voor corrosiebestendige producten. Zijn de coatingproducten die het nodig hebben toepasbaar in chemische en mariene omgevingen? Het biedt een gemiddelde sterkte en er is grote behoefte aan corrosiebestendigheid.

5. 6082 aluminium

Kenmerken

6082 is een legering met hoge sterkte die essentieel is voor structurele toepassingen. Het biedt uitstekende bewerking, weerstand tegen corrosie en hoge sterkte. Het is sterker dan aluminium 6061 maar minder sterk dan aluminium 7075.

Toepassingen

TThe 6082 alloy is heavily utilized in constructing solid structural components. It is essential for manufacturing robust load-bearing parts such as beams and heavy-duty frames. It supports the strength of construction and machinery. In the transport industry, it is vital to manufacture bridges, rails, and heavy-duty parts. The automotive components parts are key, with moderate strength and effective resistance to corrosion.

Overwegingen

Het bewerkingsproces richt zich op de sterkte en het gemak van machinale bewerking. Aluminium 6082 heeft gematigd gemakkelijke bewerkingseigenschappen en biedt effectieve oppervlakteafwerking.

Wanneer aluminium 6082 kiezen?

Aluminium 6082 is geschikt voor producten waarbij bewerkbaarheid van groot belang is. Net als andere metalen is het ook de beste keuze voor onderdelen die in grote volumes en met nauwe toleranties worden gemaakt. Het is ideaal voor ingewikkelde en kleine onderdelen die binnen de kortste tijd gemaakt moeten worden.

6. 2011 Aluminium

Kenmerken

2011 aluminium was een legering die veel gebruikt werd voor effectieve bewerkbaarheid. Het is een van de meest eenvoudige aluminiumlegeringen om te bewerken en de beste keuze voor ingewikkelde ontwerpen. Het is echter minder corrosiebestendig. Het is echter zwak in vergelijking met andere legeringen. Het is een primair materiaal voor bewerkbaarheid in de meeste onderdelen.

Toepassingen

Aluminium uit 2011 is van vitaal belang bij de productie van precisiecomponenten. Sommige producten zijn lagers, ingewikkelde onderdelen en tandwielen. Vanwege de hoge precisie en details is het van toepassing op de productie van machineonderdelen. Het laatste element zijn precisiegereedschappen die een hoge bewerkbaarheid en nauwe toleranties vereisen.

Overwegingen bij machinale bewerking

The solid 2011 aluminum alloy is highly machinable. It is exceptionally suitable for products that demand high-speed, precision cutting operations. It is suitable for products that demand high-precision machining. Nevertheless, it offers lower corrosion resistance. It is not ideal for products applicable in harsh environments.

Wanneer aluminium kiezen voor 2011

2011 aluminium is geschikt voor producten die in hoge mate bewerkbaar zijn. Het is ook de beste keuze voor onderdelen die in grote volumes en met nauwe toleranties worden gemaakt. Het is de beste keuze voor ingewikkelde en kleine onderdelen die binnen de kortste tijd gefabriceerd moeten worden.

7. MIC6

Kenmerken

MIC 6 is een gegoten aluminiumlegering die wordt gebruikt in producten met een hoge stabiliteit en bewerkbaarheid. Het komt vaak voor dat onderdelen nauwe toleranties vereisen en fabrikanten willen stabiliteit in de loop der tijd.

Toepassingen

De MIC6 wordt vaak gebruikt om precisiemallen te maken, zoals spuitgieten en spuitgieten. Hij is ook geschikt voor gereedschapcomponenten, zoals mallen en opspanmiddelen. Ten slotte is de MIC6 geschikt voor producten die een hoge maatvastheid vereisen in lucht- en ruimtevaartonderdelen.

Overwegingen bij machinale bewerking

De MIC6 is ideaal voor componenten die de hoogste nauwkeurigheid vereisen. De MIC6 wordt veel gebruikt op gebieden waar onderdelen aan hoge toleranties moeten voldoen. De gereedschappen, mallen en onderdelen van luchtvaartproducten zijn van groot belang voor de nauwkeurigheid. Dit vereist dat CNC-verspaning zich richt op de specificaties en eventuele nieuwe vereisten van de onderdelen.

8. A380 Aluminium

Kenmerken

A380 aluminium is geschikt voor de productie van auto-onderdelen. Typische producten van de legering zijn versnellingsbakken, motorblokken en andere sterke auto-onderdelen. Het is ook ideaal voor de productie van computeronderdelen. Veel voorkomende computeronderdelen met de A380 zijn telefoons, computers en consumentenelektronica. Het A380 aluminium is ook geschikt voor ruimtevaartproducten. Niet-kritische onderdelen, zoals beugels en behuizingen, vertrouwen op de A380.

Overwegingen bij machinale bewerking

A380 is primarily formulated as a standard die-casting alloy rather than an extruded billet. Consequently, CNC machining operations on A380 are typically reserved for the precise post-machining of already cast components. Operators must utilize sharp tooling to prevent surface tearing during these secondary cutting passes. The A380 aluminum can exhibit limitations in producing the parts due to the casting process and composition. Sharp tools are crucial to prevent tearing, and cutting speeds need to be controlled to attain optimal results.

Wanneer A380 aluminium kiezen?

A380 aluminium is een essentieel hulpmiddel bij gietstukken met hoge sterkte. Het doel is een goede bewerkbaarheid en minder aandacht voor corrosiebestendigheid.

9. 1100 aluminium

Kenmerken

1100 aluminium is op commerciële basis. Het is toepasbaar bij de vervaardiging van producten die corrosiebestendig moeten zijn. Het is ook cruciaal voor een goede vervormbaarheid. Hoewel 1100 aluminium een lagere sterkte heeft dan andere legeringen, is het effectief voor producten die sterkte vereisen.

Toepassingen

1100 aluminium is van vitaal belang bij de productie van architecturale onderdelen, zoals gevels, dakbedekking en gevelbekleding. Het is ook essentieel bij de productie van warmtewisselaars. Standaardproducten zijn HVAC en verschillende koelsystemen. De laatste component van 1100 aluminium is voedselverwerkingsapparatuur. De legeringen zijn gebruikelijk op keukengerei en andere essentiële producten voor corrosiebestendigheid.

Overwegingen bij machinale bewerking

1100 aluminium is geschikt voor machinale bewerking. Het biedt cruciale uitstekende oppervlakken. Het biedt echter weinig sterkte en is minder effectief in toepassingen met hoge belasting.

Wanneer 1100 aluminium kiezen?

Aluminium 1100 wordt gekozen voor producten die een goede corrosiebestendigheid vereisen. Het is ook gebruikelijk voor vervormbaarheid. Het is echter minder kritisch in toepassingen waar sterkte minder belangrijk is.

Vergelijking van aluminiumlegeringen bij CNC-verspaning

Veel voorkomende eigenschappen zijn corrosiebestendigheid, bewerkbaarheid en sterkte. Aluminiumlegeringen worden vaak gebruikt voor CNC-verspaning vanwege hun gewenste eigenschappen. Voor dit proces is echter geavanceerdere apparatuur nodig, zoals precisiemetingen en gereedschapssnijden..

Vergelijking van de sterkte van aluminiumlegeringen

• Het aluminium 7075 en 2024:  The alloy is suitable and preferred for its unique strength. It has zinc as the main component and is effective in military and aerospace products. The 7075 aluminum matches the characteristics of the 2024 aluminum, which also has excellent and high strength. The 2024 aluminum has copper as the primary alloying element, enabling it to achieve a high tensile strength. The 2024 and 7075 aluminum manufacturers of aircraft and other structural components. However, the 2024 aluminum possesses lower corrosion resistance than the 7075 aluminum. It requires the addition of other materials to improve the resistance level.
• 6061 aluminium: In tegenstelling tot 7075 en 2024 aluminium is 6061 matig sterk. In het CNC fabricageproces is het een van de veelzijdige legeringen. Het heeft echter een indrukwekkende sterkte-gewicht verhouding. Aluminium wordt gebruikt bij de productie van structurele onderdelen, maritieme omgevingen en auto-onderdelen. Het brengt andere eigenschappen en sterktes effectief in balans, waardoor het een belangrijke rol speelt bij onderdelen voor algemene doeleinden.
• 1100 aluminium: The 1100 aluminum is the weakest aluminum alloy in CNC machining. It is weak but effective in environments with low corrosion resistance and workability. 1100 aluminum is the weakest aluminum alloy in CNC machining regarding mechanical strength. However, unlike the high-strength 7075 and 2024 alloys, 1100 aluminum is specifically selected when extreme workability and superior corrosion resistance are the absolute highest priorities. However, it is also vital in areas with high formability. 
• 5052 aluminium: Aluminium 5052 zorgt voor voldoende weerstand tegen corrosie bij CNC-verspaning. De sterkte is echter laag in vergelijking met 7075 en 6061. Toch biedt het effectief sterkte voor verschillende toepassingen, zoals maritieme en chemische tanks.

Vergelijking van bewerkbaarheid

Het verwijst naar het gemak waarmee het materiaal gesneden, bewerkt en gevormd kan worden op CNC-machines. Het is cruciaal bij de materiaalkeuze vanwege het gemak waarmee het bewerkt kan worden. Het heeft een directe invloed op tijd, kosten, slijtage en productie.

• 2011 aluminium: The 2011 is one of the suitable alloys for machinability. It has a high level of copper and offers excellent cutting properties. It is ideal for products with intricate designs and high tolerances. It has low tool wear and can produce effective cuts, hence high-speed machining. It is also suitable for precision and efficiency.
• 6061 aluminium: Aluminium 6061 is effectief omdat het gemakkelijk te bewerken is. Het heeft een korte bewerkingstijd nodig, dus een goede maatnauwkeurigheid en gladde afwerking. Het balanceert bewerkbaarheid en sterkte, dus effectief voor diverse onderdelen in verschillende industrieën. Toch vereist het andere onderdelen in verschillende toepassingen.
• 6082 aluminium: De legering heeft dezelfde bewerkbaarheid als 6061. Het biedt echter een hoge mate van sterkte. Het ondergaat een gemakkelijke bewerkbaarheid. Het verhogen van de 6082 kan meer krachtige gereedschappen en precisie vereisen om beschadiging van gereedschappen te voorkomen. Het is gemakkelijk in vergelijking met 7075.
• MIC 6 Aluminium: De MIC 6 is een gegoten aluminiumlegering die van toepassing is vanwege de superieure bewerkbaarheid en maatvastheid. Soepele afwerking en precisie zijn meestal essentieel. Gangbare producten zijn matrijzen en platen voor de auto-industrie. MIC 6 biedt een effectieve oppervlakteafwerking en is geschikt voor eenvoudigere bewerking.
• Aluminium 7075 en 2024: Aluminium 7075 en 2024 bieden een hoge sterkte en taaiheid in de machine vergeleken met de taaiheid van aluminium 2011 en 6061. De hoge sterkte is soms verantwoordelijk voor verhoogde slijtage. Fabrikanten moeten de snijparameters effectief controleren. Toch kunnen ze effectief zijn bij het verspanen, maar minder vergevingsgezind dan legeringen met een lagere sterkte.

Vergelijking van corrosiebestendigheid

Corrosiebestendigheid is een essentiële eigenschap voor onderdelen die te maken krijgen met ruwe omgevingen. Meer onderdelen moeten toepasbaar zijn in mariene, buiten- en chemische omgevingen. De samenstelling beïnvloedt de mate van corrosie en weerstand. Het is in vergelijking met de verschillende soorten weerstand dan anderen.

• 1100 aluminium: Van de meeste legeringen biedt 1100 aluminium een hoge corrosiebestendigheid. Het heeft een lagere sterkte en beperkt gebruik in gebieden waar sterkte een minder belangrijk primair belang is. Het wordt vaak gebruikt voor producten die worden verwerkt, gehanteerd en opgeslagen in het voedselproces. Het wordt ook vaak gebruikt voor decoratieve doeleinden.
• 6061 aluminium:  6061 Aluminum offers effective resistance to corrosion. However, it is less effective than the 1100 and 5052 aluminum alloys. It is effective in products applicable in outdoor applications such as marine environments, bridges, and buildings. While suitable for general outdoor use, unprotected 6061 remains highly susceptible to galvanic corrosion in severe seawater environments. Utilizing this alloy in aggressive marine conditions demands proper sealing methods, including hard-coat anodizing, to successfully boost its long-term resistance.
• 7075 en 2024 aluminium: These two high-strength alloys possess relatively poor natural corrosion resistance compared to the 6061 and 5052 series. This vulnerability occurs because their high copper and zinc alloying elements create internal galvanic cells that accelerate oxidation. Consequently, components deployed in harsh environments absolutely require protective surface treatments, such as hard anodizing or specialized painting, to prevent rapid degradation. The harsh environment may not be effective until there is coating and treatment. Key coating approaches are painting and anodizing, which are key for overcoming degradation.

CNC-bewerkingsproces voor aluminium

 Het CNC-bewerkingsproces volgt een reeks stappen. Het doel is om ervoor te zorgen dat alle ontwerpspecificaties worden nageleefd.

• Materiaalkeuze: De eerste stap is het kiezen van een geschikte aluminiumlegering. De keuze moet overeenkomen met de verwachte eigenschappen, zoals weerstand, bewerkbaarheid en corrosie.
• Ontwerp en programmering: The second step involves engineering a precise digital CAD model and exporting it into universal engineering formats like STEP files. This phase also entails utilizing advanced CAM software to calculate optimal tool paths before actual cutting begins.
• Tool setup: De derde stap is het instellen van het gereedschap. Hierbij worden de benodigde boor-, tap-, snij- en afwerkingsgereedschappen gebruikt. Het materiaal wordt nauwkeurig bewerkt. Het doel is om aan de dimensionale verwachtingen te voldoen.
• Machinebewerkingen: The CNC equipment executes various subtractive operations, such as precision drilling, contour milling, and creating precision tapped holes based on the exact parameters defined during the programming phase. The process includes the speed, tool selection, and feed rates.
• Inspectie: After the cutting cycle concludes, quality assurance engineers must conduct rigorous structural inspections. The primary objective is to verify that all dimensions strictly meet the predefined acceptance standards for CNC machined products alongside the specified surface finish.
• Nabewerking: De laatste fase is de nabewerking: coaten, anodiseren en polijsten.

Aluminium vs. andere metalen bij CNC-verspaning

Aluminium heeft meer voordelen bij CNC-bewerking dan messing, staal en titanium.

• Gewicht: Een van de voordelen van aluminium is dat het licht is. Het is lichter dan titanium en staal. Daarom is het cruciaal om te gebruiken in scenario's waar gewicht een belangrijke overweging is.
• Bewerkbaarheid: Aluminiumlegeringen zijn eenvoudiger te bewerken dan metalen zoals staal en titanium. Door deze eigenschap kunnen ze slijtage bij het snijden minimaliseren en productietijden verkorten, waardoor ze essentieel zijn voor massaproductie.
• Corrosiebestendigheid: Aluminium is beter bestand tegen corrosie dan andere metalen. Als het geanodiseerd wordt, is het ideaal voor ruimtes met chemicaliën, zout water en vocht.

Het is ook duidelijk dat titanium en staallegeringen soms sterker zijn dan aluminium. Deze eigenschap komt vaak voor in gebieden met hoge spanningsniveaus. Voor producten en onderdelen die duurzaamheid of een unieke treksterkte vereisen, zijn titanium en staal geschikter.

CNC-bewerkingstoleranties van aluminiumprofielen

Aluminium profielen worden bewerkt met strakke toleranties. Daarom moeten de onderdelen nauwkeurig in de assemblages passen. Het vermogen om de aluminium eigenschappen vorm te geven is van vitaal belang om de prestaties en integriteit van complexe systemen in stand te houden. Elke interferentie met de integriteit en complexiteit betekent dat de kwaliteit van het product op de lange termijn in gevaar komt. CNC bewerkingstoleranties voor aluminiumlegeringen: ±0,001in (lucht- en ruimtevaart) tot ±0,010in (algemeen)

Nevertheless, industries that require precision include aerospace, electronics, and automotive products. The objective is to ensure safety, optimal performance, and reliability. Tolerance for such parts is as tight as ±0.001 inches. Success in acceptable tolerances requires improved machining approaches like CNC machining. Attaining such tight tolerances frequently requires advanced multi-axis setups. Additionally, high-precision secondary operations like EDM wire cutting are strategically deployed when manufacturers need to achieve ultra-fine internal corners or extremely complex profiles.

Daarnaast zijn praktische inspectie- en testmethoden cruciaal voor het productieproces. Het doel is om profielen te verbeteren die voldoen aan de gestelde specificaties. Het langetermijndoel is het bereiken van corrosiebestendigheid, bewerkbaarheid of sterke punten.

Conclusie

De geavanceerde CNC machine biedt superieure kwaliteit en precisie bij de productie. Het vereist ook meer geavanceerde apparatuur, zoals precisiemetingen en het snijden van gereedschappen. De legeringen hebben unieke eigenschappen die ze praktisch maken voor verschillende omgevingen. Een belangrijk aandachtspunt bij de productie van legeringen is corrosiebestendigheid, sterkte en duurzaamheid van het eindproduct. De beslissingen moeten ervoor zorgen dat het eindproduct voldoet aan economische en functionele eisen. De selectie van de juiste legering leidt tot optimalisatie van het bewerkingsproces. Fabrikanten moeten zich richten op de productie van aluminium onderdelen van hoge kwaliteit. De producten hebben uitstekende prestaties en precisie. Daarom is 6061 uitstekend voor veelzijdigheid en is 5052 het meest effectief voor effectieve corrosiebestendigheid.

Tips: Meer informatie over de andere metaalbewerkingsprocessen

Koper CNC verspanen	Brons CNC verspanen	Staal CNC verspanen
Titanium CNC verspanen

Referentie

[1] ASTM International. (2021). ASTM B209/B209M-21a Standard Specification for Aluminum and Aluminum-Alloy Sheet and Plate. https://doi.org/10.1520/B0209_B0209M-21A

[2] ASTM International. (2019). ASTM B211/B211M-19 Standard Specification for Aluminum and Aluminum-Alloy Rolled or Cold Finished Bar, Rod, and Wire. https://doi.org/10.1520/B0211_B0211M-19