Maquinação CNC de alumínio: Guia de seleção de ligas (6061/7075/2024...)

A maquinagem CNC (Controlo Numérico Computadorizado) é um processo vital nas abordagens modernas de fabrico. Aumenta a precisão e a rentabilidade dos processos de fabrico. O alumínio é um dos principais tipos comuns de CNC. Uma caraterística essencial do alumínio é a sua leveza e adequação a produtos específicos. É também famoso pela sua durabilidade, resistência e excelente maquinabilidade. Estas caraterísticas fazem dele um material que se aplica a várias indústrias. Fazem parte dos factores que determinam a seleção dos materiais.

As 9 principais ligas de alumínio para maquinagem CNC (comparação de aplicações)

 As ligas de alumínio são aplicáveis em diferentes domínios. A sua função é a combinação de uma elevada relação força/peso e resistência à corrosão. Estas caraterísticas fazem do alumínio um material único e vital, especialmente em CNC. O processo CNC utiliza ligas como o alumínio para alcançar resultados específicos.

1. Alumínio 6061

Características

O alumínio 6061 é uma liga comum e versátil. Seu papel na usinagem CNC oferece benefícios ondulatórios. Ele fornece força adequada, resistência e alta usinabilidade. Também pode ser misturado para ajudar na resistência e corrosão.

Aplicações

O alumínio 6061 é utilizado para produzir componentes estruturais. As suas funções estendem-se às indústrias marítima, automóvel e aeroespacial. É normalmente utilizado para fabricar rodas de camiões, quadros de bicicletas, ferragens para a marinha e quadros de bicicletas.

Considerações sobre maquinagem

O 6061 é fácil de maquinar. No entanto, esta caraterística dificulta por vezes a obtenção de acabamentos de superfície. Exige uma lubrificação e um arrefecimento adequados. A lubrificação é essencial para evitar o sobreaquecimento e prolongar a vida útil da ferramenta. O processo pode acrescentar o acabamento de superfície em especificações adicionais ao processo.

Quando escolher o alumínio 6061 

A liga representa uma escolha convincente de peças que necessitam de um equilíbrio adequado, facilidade de maquinagem e resistência à corrosão. O alumínio 6061 é eficaz para protótipos e vital para pesos leves e peças estruturais.

2. Alumínio 7075

Características

O alumínio 7075 é uma das ligas de alumínio mais fortes disponíveis. É reconhecida pelo seu nível de força e resistência. No entanto, tem menos resistência à corrosão do que o alumínio 6061. O material também tem uma taxa de maquinabilidade mais baixa, o que é defendido pela sua elevada resistência.

Aplicações

O alumínio 7075 é essencial na indústria aeroespacial, incluindo a militar e a de ferramentas. É utilizado em produtos como asas de aviões, equipamento desportivo, como quadros de bicicletas de montanha e tacos de golfe, e estruturas de fuselagem. A resistência e o peso estão entre os factores determinantes da sua aplicação.

Considerações sobre maquinagem

A maquinagem do alumínio 7075 requer mais atenção. A elevada resistência pode causar desgaste. O desgaste aumenta imenso e obtém-se bons resultados. O desgaste é necessário para ferramentas de corte de alta qualidade. 

Quando escolher o alumínio 7075

A escolha do alumínio 7075 depende de muitos factores. O desgaste é um dos principais factores do CNC. No entanto, este fator é vital para aplicações que requerem a sua inclusão no processo.

3. Alumínio 2024

Características

O alumínio 2024 é famoso pela sua elevada relação resistência/peso. O que o torna superior a outros tipos de ligas. É famoso por ser aplicável em aplicações aeroespaciais.

Aplicações

O alumínio 2024 é utilizado principalmente no fabrico de aviões. As peças comuns na sua construção são a fuselagem, as asas e as peças essenciais de suporte de carga. É também utilizado no fabrico de veículos militares. A precisão dos veículos militares reside na qualidade e na capacidade de criar revestimentos protectores. Os produtos requerem materiais com força e menor resistência à fadiga.

Considerações sobre maquinagem

A maquinagem do alumínio 2024 pode apresentar inúmeros desafios devido a vários factores. Ocasionalmente, os materiais sofrem endurecimento por trabalho no processo de maquinagem. A lubrificação e o arrefecimento adequados são também cruciais para ultrapassar o sobreaquecimento. A utilização de ferramentas afiadas e a gestão da velocidade de corte são vitais para ultrapassar o desgaste das ferramentas.

Quando escolher o alumínio 2024

 A escolha do alumínio 2023 adequa-se a peças que exigem elevada resistência e resistência à fadiga. As peças aeroespaciais são um grande consumidor de produtos de alumínio 2024. Também é eficaz para produtos que são submetidos a um stress significativo.

4. Alumínio 5052

Características

A liga de alumínio 5052 é utilizada para fabricar ferramentas menos resistentes. É mais aplicável no meio marinho. Oferece uma resistência moderada. Também é moldável, mas não tão forte como a 6061 e a 7075.

Aplicações

Aplica-se ao fabrico de depósitos de combustível nas indústrias aeroespacial e automóvel. É um material essencial no fabrico de componentes marítimos, tais como placas de convés e cascos de barcos. É também fundamental na construção de recipientes sob pressão. Os níveis de pressão padrão do produto são em tanques e contentores. A caraterística de resistência do produto é essencial num ambiente com humidade e sal. É também vital na construção de produtos arquitectónicos. Os painéis de cobertura e o produto de painéis exteriores em zonas costeiras têm alumínio 5052.

Considerações sobre a máquina

O alumínio 5052 é relativamente simples e fácil de maquinar. No entanto, pode apresentar acabamentos de superfície rugosos quando a lubrificação é inadequada. O 5052 apresenta efetivamente resistência à corrosão, tornando-o adequado para utilização em áreas onde os produtos existem em ambientes agressivos.

Quando escolher o alumínio 5052

O alumínio 5052 é adequado para produtos resistentes à corrosão. Os produtos de revestimento que necessitam dele são aplicáveis em ambientes químicos e marinhos? Oferece uma resistência moderada, e a resistência à corrosão é de grande necessidade.

5. 6082 Alumínio

Características

O 6082 é uma liga de alta resistência vital para aplicações estruturais. Proporciona uma excelente maquinação, resistência à corrosão e elevada resistência. É mais forte do que o alumínio 6061, mas menos do que o 7075.

Aplicações

O 6082 é normalmente utilizado como revestimento na construção de diferentes peças. É essencial para o fabrico de peças estruturais, tais como vigas e armações. Suporta a resistência da construção e da maquinaria. Na indústria dos transportes, é vital para o fabrico de pontes, carris e peças pesadas. As peças dos componentes automóveis são fundamentais, com uma resistência moderada e uma resistência eficaz à corrosão.

Considerações

O processo de maquinagem centra-se na resistência e na facilidade de maquinagem. O alumínio 6082 tem caraterísticas de maquinação moderadamente fáceis e oferece um acabamento superficial eficaz.

Quando escolher o alumínio 6082:

O alumínio 6082 é adequado para produtos que são fundamentais para a maquinabilidade. Tal como outros metais, é também a melhor escolha para peças sujeitas a um fabrico de grande volume e tolerâncias apertadas. É ideal para peças pequenas e complexas que exigem um fabrico no mais curto espaço de tempo.

6. 2011 Alumínio

Características

O alumínio de 2011 era uma liga comummente utilizada para uma maquinabilidade eficaz. É uma das ligas de alumínio mais simples para maquinação e a melhor escolha para designs complexos. No entanto, é menos resistente à corrosão. No entanto, é fraco em comparação com outras ligas. É um material primário para maquinabilidade na maioria das peças.

Aplicações

O alumínio 2011 é vital no fabrico de componentes de precisão. Alguns produtos são rolamentos, peças complexas e engrenagens. Devido à sua elevada precisão e pormenores, aplica-se ao fabrico de peças de máquinas. O elemento final são as ferramentas de alta precisão que requerem uma maquinabilidade de alto nível e tolerâncias apertadas.

Considerações sobre maquinagem

A liga de revestimento de alumínio 2011 é altamente maquinável. É adequada para produtos que exigem maquinação de alta precisão. No entanto, oferece uma menor resistência à corrosão. Não é ideal para produtos aplicáveis em ambientes agressivos.

Quando escolher o alumínio 2011

O alumínio 2011 é adequado para produtos que são fundamentais para a maquinabilidade. É também a melhor escolha para peças sujeitas a fabrico de grandes volumes e tolerâncias apertadas. É a melhor escolha para peças pequenas e complexas que requerem fabrico no mais curto espaço de tempo.

7. MIC6

Características

A MIC 6 é uma liga de alumínio fundido utilizada em produtos com elevada estabilidade e maquinabilidade. É comum que as peças exijam tolerâncias apertadas e os fabricantes desejam estabilidade ao longo do tempo.

Aplicações

A MIC6 é normalmente utilizada para produzir moldes de precisão, tais como fundição e injeção de moldes. Também é adequado para componentes de ferramentas, incluindo gabaritos e acessórios. Finalmente, nas peças aeroespaciais, a MIC6 é aplicável a produtos que requerem uma elevada estabilidade dimensional.

Considerações sobre maquinagem

O MIC6 é ideal para peças que exigem o mais alto nível de precisão. É comum e fundamental em áreas onde as peças têm de manter tolerâncias elevadas. As ferramentas, os moldes e os componentes dos produtos aeroespaciais são fundamentais para a precisão. Isto exige que a maquinagem CNC se concentre nas especificações e em quaisquer novos requisitos emergentes das peças.

8. A380 Alumínio

Características

O alumínio A380 é adequado para a produção de peças para automóveis. Os produtos típicos desta liga são caixas de transmissão, blocos de motor e outros elementos automóveis resistentes. É também ideal para a produção de peças informáticas. As peças informáticas mais comuns com o A380 são telefones, computadores e eletrónica de consumo. O alumínio do A380 também é adequado para produtos aeroespaciais. Os componentes não críticos, incluindo suportes e caixas, dependem do A380.

Considerações sobre maquinagem

As considerações para o A380 são limitadas devido às suas caraterísticas ineficazes. O alumínio do A380 pode apresentar limitações na produção das peças devido ao processo de fundição e à composição. As ferramentas afiadas são cruciais para evitar rasgos e as velocidades de corte têm de ser controladas para se obterem resultados óptimos.

Quando escolher o alumínio A380

O alumínio A380 é uma ferramenta essencial em peças fundidas de alta resistência. O objetivo é obter uma boa maquinabilidade e uma menor atenção à resistência à corrosão.

9. 1100 Alumínio

Características

O alumínio 1100 é de base comercial. É aplicável no fabrico de produtos que requerem resistência à corrosão. Também é crucial para uma boa formabilidade. Embora o alumínio 1100 tenha uma resistência inferior à de outras ligas, é eficaz para produtos que requerem resistência.

Aplicações

O alumínio 1100 é vital no fabrico de componentes arquitectónicos, incluindo fachadas, coberturas e revestimentos. É também fundamental no fabrico de permutadores de calor. Os produtos padrão são HVAC e diferentes sistemas de refrigeração. O componente final com o alumínio 1100 é o equipamento de processamento de alimentos. As ligas são comuns em utensílios de cozinha e outros produtos essenciais para a resistência à corrosão.

Considerações sobre maquinagem

O alumínio 1100 é adequado para maquinagem. Proporciona excelentes superfícies cruciais. No entanto, fornece uma resistência de baixo nível e é menos eficaz em aplicações de alta tensão.

Quando escolher o alumínio 1100

A escolha do alumínio 1100 é para produtos que requerem uma resistência efectiva à corrosão. Também é comum para a conformabilidade. No entanto, é menos crítico em aplicações onde a resistência é menos importante.

Comparação de ligas de alumínio na maquinagem CNC

As propriedades comuns incluem resistência à corrosão, maquinabilidade e força. As ligas de alumínio são comuns na maquinagem CNC devido às suas propriedades desejáveis. No entanto, este processo requer equipamento mais avançado, como a medição de precisão e o corte de ferramentas.

Comparação da resistência das ligas de alumínio

• O alumínio 7075 e 2024:  A liga é adequada e preferida pela sua resistência única. Tem o zinco como componente principal e é eficaz em produtos militares e aeroespaciais. O alumínio 7075 corresponde às caraterísticas do alumínio 2024, que também possui excelente e alta resistência. O alumínio 2024 tem o cobre como liga principal, permitindo que ele tenha uma alta resistência ao cisalhamento. Os alumínios 2024 e 7075 são fabricantes de aeronaves e outros componentes estruturais. No entanto, o alumínio 2024 possui menor resistência à corrosão do que o alumínio 7075. Requer a adição de outros materiais para melhorar o nível de resistência.
• Alumínio 6061: Ao contrário do alumínio 7075 e 2024, o 6061 oferece uma resistência moderada. No processo de fabrico CNC, é uma das ligas mais versáteis. No entanto, tem uma relação resistência/peso impressionante. O alumínio é fundamental no fabrico de componentes estruturais, ambientes marinhos e peças automóveis. Equilibra eficazmente outras propriedades e resistências; por conseguinte, é fundamental para peças aplicáveis a fins gerais.
• 1100 alumínio: O alumínio 1100 é a liga de alumínio mais fraca na maquinação CNC. É fraco mas eficaz em ambientes com baixa resistência à corrosão e trabalhabilidade. Ao contrário do alumínio 7075 e 2400, a sua produção não necessita de resistência à corrosão e trabalhabilidade. No entanto, é também vital em áreas com elevada formabilidade. 
• Alumínio 5052: O alumínio 5052 é fundamental para proporcionar uma resistência adequada à corrosão na maquinagem CNC. No entanto, a sua resistência é baixa em comparação com o 7075 e o 6061. Ainda assim, fornece efetivamente resistência para diferentes aplicações, tais como tanques marítimos e químicos.

Comparação de maquinabilidade

Refere-se à facilidade de cortar, processar e moldar o material em máquinas CNC. É crucial na seleção do material devido à facilidade de maquinação. Afecta diretamente o tempo, o custo, o desgaste e a produção.

• 2011 alumínio: O 2011 é uma das ligas adequadas para maquinabilidade. Tem um elevado nível de cobre e oferece excelentes propriedades de corte. É ideal para produtos com desenhos complexos e tolerâncias elevadas. Apresenta um desgaste reduzido da ferramenta e pode produzir cortes eficazes, daí a maquinagem a alta velocidade. Também é adequado para precisão e eficiência.
• Alumínio 6061: O alumínio 6061 é eficaz pela facilidade de maquinagem. O tempo de processamento é curto, o que permite uma boa precisão dimensional e um acabamento suave. Equilibra a maquinabilidade e a resistência, pelo que é eficaz para várias peças em diferentes indústrias. No entanto, requer outras peças em diferentes aplicações.
• 6082 alumínio: A liga tem as mesmas qualidades de maquinabilidade que a liga 6061. No entanto, proporciona um elevado nível de resistência. É submetida a uma maquinabilidade fácil. Aumentar o 6082 pode exigir ferramentas mais potentes e precisão para ajudar a evitar danificar as ferramentas. É fácil em comparação com o 7075.
• MIC 6 Alumínio: A MIC 6 é uma liga de alumínio fundido aplicável devido à sua maquinabilidade superior e capacidades dimensionais. O acabamento suave e a precisão são normalmente fundamentais. Os produtos mais comuns são moldes e placas para a indústria automóvel. O MIC 6 proporciona um acabamento superficial eficaz e é eficaz para uma maquinação mais fácil.
• Alumínio 7075 e 2024: Os alumínios 7075 e 2024 oferecem uma elevada resistência e dureza na máquina em comparação com a dureza do alumínio 2011 e 6061. A elevada resistência é por vezes responsável por um maior desgaste. Os fabricantes precisam de controlar eficazmente os parâmetros de corte. No entanto, podem ser eficazes na maquinagem, mas menos indulgentes do que as ligas de menor resistência.

Comparação da resistência à corrosão

A resistência à corrosão é uma caraterística essencial para peças que se deparam com ambientes agressivos. Mais peças devem ser aplicáveis em ambientes marítimos, exteriores e químicos. A composição tem impacto no nível de corrosão e resistência. É em comparação com os vários tipos de resistência que os outros.

• 1100 alumínio: O alumínio 1100 oferece níveis elevados de resistência à corrosão entre a maioria das ligas. Tem níveis de resistência mais baixos e uma utilização limitada em áreas onde a resistência é uma preocupação menor. É comum para produtos a serem processados, manuseados e armazenados no processo alimentar. Também é comum para fins decorativos.
• Alumínio 6061:  O alumínio 6061 oferece uma resistência eficaz à corrosão. No entanto, é menos eficaz do que as ligas de alumínio 1100 e 5052. É eficaz em produtos aplicáveis em aplicações exteriores, tais como ambientes marinhos, pontes e edifícios. O 6061 é altamente corrosivo em ambientes de água do mar, exigindo revestimento e anodização para aumentar a resistência.
• Alumínio 7075 e 2024: As duas ligas possuem taxas de resistência fracas em comparação com os produtos 6061 e 7075. O alumínio 2024 e 7075 têm propriedades de alta resistência à corrosão. O ambiente agressivo pode não ser eficaz até que haja um revestimento e tratamento. As principais abordagens de revestimento são a pintura e a anodização, que são fundamentais para superar a degradação.

Fluxo do processo de maquinagem CNC para alumínio

 O processo de maquinagem CNC segue uma série de etapas. O objetivo é garantir o cumprimento de todas as especificações do projeto.

• Seleção de materiais: O passo inicial é escolher uma liga de alumínio adequada. A escolha tem de corresponder às propriedades esperadas, incluindo resistência, maquinabilidade e corrosão.
• Conceção e programação: O segundo passo é a criação de um modelo CAD. Esta etapa também implica a conversão do desenho para o programa CAM, que é vital para determinar as operações de maquinagem e as ferramentas de percurso para desenvolver a peça.
• Configuração do Toot: O terceiro passo é a preparação das ferramentas. Implica a utilização das ferramentas de perfuração, roscagem, corte e acabamento necessárias. O material é submetido a operações com precisão. O objetivo é cumprir as expectativas dimensionais.
• Operações de máquinas: O CNC efectua diferentes operações, como perfuração, corte, acabamento e rosqueamento, com base nas instruções da fase de programação. O processo inclui a velocidade, a seleção de ferramentas e as taxas de avanço.
• Inspeção: Após a maquinação, é efectuada uma inspeção. O objetivo é respeitar as tolerâncias específicas e o acabamento da superfície.
• Pós-processamento: A fase final é o pós-processamento, que inclui o revestimento, a anodização e o polimento.

Alumínio vs. Outros Metais na Maquinação CNC

O alumínio tem mais vantagens do que o latão, o aço e o titânio na maquinagem CNC.

• Peso: Uma das vantagens do alumínio é a sua leveza. É mais leve do que o titânio e o aço. Por conseguinte, é fundamental utilizá-lo em situações em que o peso é um fator importante.
• Maquinabilidade: As ligas de alumínio são mais fáceis de maquinar do que metais como o aço e o titânio. Esta propriedade permite-lhes minimizar o desgaste no corte e encurtar os tempos de produção, tornando-as essenciais para a produção em massa.
• Resistência à corrosão: O alumínio é mais eficaz na resistência à corrosão do que outros metais. Quando é submetido a anodização, torna-se ideal para áreas com produtos químicos, água salgada e humidade.

É também evidente que a resistência do titânio e das ligas de aço é por vezes superior à do alumínio. Esta caraterística é comum em áreas com elevados níveis de tensão. Para produtos e peças que requerem durabilidade ou resistência à tração única, o titânio e o aço tornam-se mais adequados.

Tolerâncias de maquinagem CNC de perfis de alumínio

Os perfis de alumínio são maquinados para apresentarem tolerâncias apertadas. Por conseguinte, as peças têm de se ajustar aos conjuntos com precisão. A capacidade de moldar as propriedades do alumínio é vital para manter o desempenho e a integridade de sistemas complexos. Qualquer interferência na integridade e complexidade implica comprometer a qualidade do produto a longo prazo. Tolerâncias de maquinação CNC para ligas de alumínio: ±0,001in (aeroespacial) a ±0,010in (geral)

No entanto, as indústrias que exigem precisão incluem os produtos aeroespaciais, electrónicos e automóveis. O objetivo é garantir a segurança, o desempenho ideal e a fiabilidade. A tolerância para estas peças é tão apertada como ±0,001 polegadas. O sucesso em tolerâncias aceitáveis requer abordagens de maquinação melhoradas, como a maquinação CNC. Também são necessários processos de alta precisão, como o corte a laser e a maquinagem por descarga eléctrica EDM, para obter resultados ultrafinos.

Além disso, as abordagens práticas de inspeção e teste são cruciais para o processo de fabrico. O objetivo é melhorar os perfis que cumprem as especificações estabelecidas. O objetivo a longo prazo é atingir a resistência à corrosão, a maquinabilidade ou a força.

Conclusão

A máquina CNC avançada oferece qualidade e precisão superiores no fabrico. Também requer equipamento mais avançado, como a medição de precisão e o corte de ferramentas. As ligas têm caraterísticas únicas que as tornam práticas para vários ambientes. A resistência à corrosão, a força e a durabilidade do produto final são os principais objectivos do fabrico de ligas. As decisões devem garantir que o produto final cumpre os requisitos económicos e funcionais. A seleção da liga apropriada leva à otimização do processo de maquinação. Os fabricantes precisam de se concentrar na produção de componentes de alumínio de alta qualidade. Os produtos têm um excelente desempenho e precisão. Por conseguinte, o 6061 é excelente para a versatilidade, e o 5052 é o mais eficaz para uma resistência eficaz à corrosão.