알루미늄 합금은 알루미늄을 기본으로 하는 합금의 총칭입니다. 주요 합금 원소에는 Cu, Si, Mg 및 Sn이 포함되며, 보조 원소에는 니켈, 티타늄, 크롬, 리튬 등이 포함될 수 있습니다. 알루미늄 합금은 밀도가 낮고 가소성이 뛰어나 다양한 형태로 성형 및 가공이 가능합니다. 우수한 전기 전도성, 열 전도성 및 내식성을 나타냅니다. 특정 원소를 첨가해 만든 합금은 순수 알루미늄의 경량성을 유지할 뿐만 아니라 강도도 더 높습니다.

알루미늄 합금의 분류
알루미늄 합금은 가공 방법에 따라 변형 알루미늄 합금과 주조 알루미늄 합금으로 분류됩니다.

변형된 알루미늄 합금: 변형된 알루미늄 합금은 비열처리 합금과 열처리 가능한 합금으로 더 분류될 수 있으며 둘 다 적당한 강도와 경도를 나타냅니다. 가공의 과제는 가소성이 높아 절삭 시 구성인선이 형성되어 만족스러운 성능을 얻기 어렵다는 것입니다. 기계적 성질은 열처리를 통해 향상시킬 수 있지만 강화는 주로 냉간 가공 변형을 통해 달성됩니다. 이 범주에는 고순도 알루미늄, 산업용 고순도 알루미늄, 산업용 순수 알루미늄 및 내식성 알루미늄이 포함됩니다.

주조 알루미늄 합금: 주조 알루미늄 합금은 연성이 낮고 연신율이 일반적으로 4% 미만이므로 압력 가공에 부적합하고 대부분 절단 작업에 적합합니다. 실리콘-알루미늄 합금은 우수한 주조 특성과 뛰어난 기계적 성능을 보여 가장 널리 사용되는 주조 알루미늄 합금입니다. 실리콘-알루미늄 합금의 가공성은 실리콘 함량에 의해 영향을 받으며, 함량이 높을수록 공구 마모가 더 심각해지고 가공 성능이 저하됩니다. 주조 알루미늄 합금의 기계적 특성은 담금질 및 노화와 같은 열처리 방법을 통해 향상될 수 있습니다. 이 범주에는 경질 알루미늄, 단조 알루미늄, 초경질 알루미늄 및 특수 알루미늄 합금이 포함됩니다.

알루미늄 합금 재료의 가공 결함

강성이 부족함

알루미늄 합금의 강한 인성과 굽힘에 대한 저항성으로 인해 이는 알루미늄 합금의 강성이 부족함을 의미합니다. 벽이 얇은 알루미늄 합금 부품을 가공할 때 가공 압력이 과도하면 부품 변형이 발생할 수 있습니다. 절단 과정에서 늘어남, 파손, 표면 압착 등의 문제가 발생하여 변위가 발생하고 벽이 얇은 알루미늄 합금 부품에 돌이킬 수 없는 상황이 발생할 수 있습니다.

열변형에 취약

강철과 비교하여 알루미늄 합금의 팽창 계수는 일반적으로 강철의 2.4배입니다. 따라서 가공 과정에서 상당한 열 에너지가 발생하여 알루미늄 합금의 열 변형 문제가 발생합니다.

알루미늄 합금의 경도가 부족함

기계 가공 중에 긁힘 문제가 자주 발생하여 벽이 얇은 알루미늄 합금 부품 표면의 광택이 부족하여 가공 표준을 충족하지 못합니다. 일상적인 운영 문제 외에도 이 문제는 주로 알루미늄 합금 재료의 경도가 부족하기 때문에 발생합니다.

얇은 표면

벽이 얇은 알루미늄 합금 부품의 가장 두드러진 특징은 표면이 매우 얇다는 것입니다. CNC 기계 작업자가 수치 제어 공작 기계를 사용하여 작업하는 경우 얇은 판의 고유한 탄성과 절단 중 힘의 상호 작용으로 인해 절단 표면에 진동 문제가 발생할 수 있습니다. 이로 인해 절단 표면의 두께와 치수를 효과적으로 제어하는 것이 어려워지고, 이로 인해 벽이 얇은 알루미늄 합금 부품의 표면 거칠기가 증가합니다.

알루미늄 합금 가공 방법

뜨거운 일

열간 가공이란 알루미늄 합금 잉곳을 공급할 때 재결정 온도 이상에서 완성되는 소성 성형 공정을 말합니다. 열간 가공 시 잉곳의 가소성이 높고 변형 저항이 낮아서 더 작은 장비 능력으로 더 큰 제품을 생산할 수 있습니다.

냉간 가공

냉간 가공이란 회복과 재결정을 유도하는 온도 이하에서 완성되는 소성 성형 공정을 말합니다. 냉간 가공의 본질은 냉간 가공과 중간 어닐링 공정의 조합입니다. 냉간 가공을 통해 매끄러운 표면, 정확한 치수, 우수한 구조적 특성 및 다양한 성능 요구 사항을 충족할 수 있는 능력을 갖춘 최종 제품을 생산할 수 있습니다.

따뜻한 작업

온간 가공은 냉간 가공과 열간 가공 사이에 해당하는 플라스틱 성형 공정입니다. 온간 가공의 주요 목적은 금속의 변형 저항을 줄이고 가소성을 높이는 것입니다.

알루미늄 합금 절삭 공구 절단 선택 방법

솔리드 초경 공구의 매우 날카로운 절삭날과 홈으로 인해 알루미늄 합금의 정밀 가공 시 절삭 저항이 낮습니다. 이는 넓은 칩 공간과 원활한 칩 배출과 같은 이점을 제공합니다. 결과적으로 솔리드 초경 공구는 점차 전통적인 고속 강철 공구를 대체해 왔습니다.

알루미늄 합금은 가공이 용이하여 고속 가공에 적합한 높은 절삭 속도를 제공합니다. 그러나 알루미늄 합금은 녹는점이 낮기 때문에 온도에 따라 소성이 증가합니다. 고온 및 고압 조건에서는 절단 인터페이스에서 상당한 마찰력이 발생하여 공구 접착이 발생하기 쉽습니다. 이는 어닐링된 알루미늄 합금의 경우 특히 그렇습니다. 이로 인해 작은 표면 거칠기를 달성하기가 어렵습니다.

매끄러운 가공물 표면을 얻기 위해 거친 절단과 마무리 절단을 함께 사용하는 경우가 많습니다. 이는 다양한 자격을 갖춘 공작물 블랭크에 일부 산화물 층이 있어 절삭 공구에 상당한 마모를 일으키는 경향이 있기 때문입니다. 최종 절단 작업에서 미세 절단을 위해 광택이 나는 날카로운 도구를 사용하는 경우 위의 요구 사항을 충족할 수 있습니다.

알루미늄-실리콘 합금에 적합한 공구 재료를 선택할 때 실리콘 함량에 따라 선택이 결정됩니다. 12% 미만의 실리콘 함량의 경우 ISO K10-K20 범위의 텅스텐강 도구를 사용할 수 있습니다. 실리콘 함량이 12%를 초과하면 다이아몬드 도구가 선호됩니다. 알루미나 세라믹 공구는 알루미늄 합금 가공에 적합하지 않습니다. 절단 중에 산화된 알루미늄 칩은 세라믹 공구와 화학적으로 결합하여 접착 및 칩 덩어리를 유발하여 마찰 저항이 증가하고 마모가 가속화될 수 있습니다. 칩 덩어리가 형성되면 가공 중에 절삭날을 대체합니다. 초정밀 가공에서는 공구 모서리의 선명도가 의미를 잃습니다. 또한, 칩 덩어리의 바닥은 상대적으로 안정적인 반면, 상단은 불안정하고 파손되기 쉽습니다. 파손 후 일부는 칩과 함께 배출되고, 나머지 부분은 가공된 표면에 남아 거칠게 됩니다. 공구 가장자리 너머로 칩 덩어리가 튀어나온 부분도 가공면을 거칠게 만드는 데 직접적으로 영향을 미치며, 칩 덩어리와 이미 가공된 면 사이의 마찰로 인해 표면 거칠기가 더욱 증가합니다.