L'extrusion d'aluminium est-elle l'alliage préféré pour le fraisage CNC ?
Les pièces en aluminium sont défectueuses lorsque le fraisage ne se déroule pas correctement. Les copeaux collent, les outils s'usent rapidement et la tolérance diminue. Ce problème entraîne une perte de temps et d'argent. Le choix d'un mauvais alliage d'extrusion en est souvent la cause.
Les alliages d'aluminium extrudé comme le 6061 et le 6063 sont préférés pour le fraisage CNC parce qu'ils équilibrent la résistance, l'usinabilité et la qualité de la surface. Le bon alliage réduit l'usure de l'outil, maintient une tolérance serrée et réduit le coût total de l'usinage.
De nombreux acheteurs se concentrent uniquement sur le prix ou la force. Cela ne suffit pas. Le comportement au broyage dépend de la chimie de l'alliage, de la trempe et de la qualité de l'extrusion. La compréhension de ces facteurs permet aux acheteurs d'éviter les risques cachés et une production instable.
Quels alliages offrent la meilleure usinabilité pour les opérations CNC ?
L'usinage semble simple jusqu'à ce que la production commence. Une mauvaise usinabilité entraîne un broutage, une accumulation d'arêtes et de mauvaises finitions. Il existe de nombreux alliages d'extrusion, mais seuls quelques-uns se prêtent bien au fraisage CNC.
Les meilleurs alliages d'aluminium extrudé pour l'usinage CNC sont les alliages 6061, 6063 et 6082, car ils coupent proprement, forment des copeaux stables et permettent des tolérances serrées à grande vitesse.
L'usinabilité de l'aluminium dépend de sa teneur en silicium, en magnésium et en fer. Ces éléments contrôlent la rupture des copeaux et la friction de l'outil. Une teneur insuffisante en silicium provoque des copeaux gommeux. Une teneur trop élevée rend l'alliage cassant.
L'importance de l'usinabilité dans le fraisage CNC
L'usinabilité affecte chaque étape du travail CNC. Elle modifie le temps de cycle, la durée de vie de l'outil et le taux de rebut. Une mauvaise usinabilité ne se manifeste pas toujours dans les petits lots. Elle se manifeste au cours de longues séries de production.
Les principaux effets sont les suivants :
- Stabilité de la force de coupe
- Production de chaleur sur l'arête de l'outil
- Évacuation des copeaux
- Durée de vie du revêtement de l'outil
Un alliage usinable maintient les forces prévisibles. Cela permet des vitesses d'avance plus élevées sans vibrations.
Alliages d'extrusion courants et comparaison de l'usinabilité
| Alliage | Cote d'usinabilité | Comportement typique de la CNC | Niveau de risque |
|---|---|---|---|
| 6061 | Haut | Copeaux propres, coupe stable | Faible |
| 6063 | Moyen à élevé | Finition lisse, coupe plus douce | Faible |
| 6082 | Moyen | Plus fort, légèrement plus dur | Moyen |
| 6005A | Moyen | Acceptable mais moins stable | Moyen |
| 7075 | Faible pour l'extrusion | Dur, usure de l'outil | Haut |
Le 6061 est souvent le choix le plus sûr. Il fonctionne bien sur de nombreuses machines à commande numérique. Le 6063 est plus souple et se coupe donc facilement, mais il peut se déformer si la fixation est insuffisante.
La qualité de l'extrusion a également une incidence sur l'usinabilité
Deux barres ayant le même alliage peuvent être usinées de manière très différente. La vitesse d'extrusion, la conception de la filière et le refroidissement contrôlent la structure du grain. Une mauvaise extrusion entraîne des tensions internes.
Les signes d'une mauvaise qualité d'extrusion sont les suivants
- Déformation après fraisage
- Dérive dimensionnelle pendant la coupe
- Forme irrégulière des copeaux
Les bons fournisseurs contrôlent la température d'extrusion et le redressement. Cela permet d'obtenir un flux de grains uniforme, ce qui améliore la stabilité de la CNC.
Quand d'autres alliages peuvent être utilisés
Certains acheteurs utilisent des extrusions de 3003 ou de 5052. Ces alliages se forment bien mais s'usinent mal. Ils s'étalent lors du fraisage et créent des bavures.
Ces alliages peuvent fonctionner si :
- La profondeur de fraisage est faible
- Les exigences en matière de finition de surface sont faibles.
- L'ébavurage manuel est acceptable
Pour les pièces CNC de précision, ce sont des choix risqués.
L'extrusion d'aluminium 6061 offre une usinabilité élevée et constante pour le fraisage CNC sur différentes machines.Vrai
Le 6061 a une teneur équilibrée en silicium et en magnésium, ce qui permet une formation stable des copeaux et une faible usure de l'outil pendant les opérations de commande numérique.
Tous les alliages d'aluminium extrudés s'usinent de la même manière dans les processus CNC.Faux
Les différentes compositions chimiques des alliages et les qualités d'extrusion entraînent des différences majeures dans le comportement des copeaux, l'usure de l'outil et la finition de la surface.
Comment les différentes températures affectent-elles la précision du fraisage ?
De nombreux acheteurs se concentrent sur l'alliage mais ignorent le tempérament. C'est une erreur. La trempe contrôle la dureté, le niveau de contrainte et la stabilité dimensionnelle pendant le fraisage.
Les températures T6 et T5 sont préférées pour le fraisage CNC car elles offrent une dureté stable et réduisent la déformation pendant la coupe.
Le revenu décrit le traitement thermique après l'extrusion. Il modifie la façon dont le métal réagit à la force de coupe. Un mauvais traitement thermique entraîne un déplacement de la pièce en cours de processus.
Comprendre les températures d'extrusion courantes
| Tempérer | Description | Impact du broyage |
|---|---|---|
| T5 | Refroidie après extrusion, vieillie | Coupe plus douce et lisse |
| T6 | Traitement thermique en solution, vieillissement | Plus dur, plus stable |
| T4 | Vieillissement naturel | Instable pour la CNC |
| F | Tel que fabriqué | Contrainte interne élevée |
Le T6 est le plus courant pour les pièces à commande numérique. Il offre un équilibre entre la dureté et le contrôle dimensionnel. Le T5 est plus souple et plus facile à couper, mais il peut fléchir sous de lourdes charges.
L'influence du tempérament sur la précision
Le fraisage CNC de précision nécessite un comportement prévisible du matériau. La température influe sur ce comportement de trois manières :
- Récupération de l'élasticité après la coupe
- Libération des contraintes pendant l'usinage
- Maintien de l'acuité des arêtes
Les tempéraments doux reviennent plus souvent. Cela entraîne des caractéristiques sous-dimensionnées. Les pâtes dures résistent à la déformation mais augmentent la force de coupe.
T5 vs T6 en production réelle
Dans les grandes séries, le T6 offre souvent une meilleure régularité. Les décalages d'outils restent stables. Le taux de rebut reste faible.
T5 peut donner une meilleure finition de surface à faible vitesse. Mais en cas de fraisage agressif, les pièces peuvent bouger après le desserrage.
Soulagement des contraintes et risque de déformation
Un mauvais contrôle de la température entraîne des contraintes résiduelles. Lors du fraisage, les contraintes se libèrent de manière irrégulière. Cela provoque des courbures ou des torsions.
Les meilleures pratiques sont les suivantes :
- Première ébauche d'usinage
- Période de repos entre les opérations
- Dernière passe de finition à faible charge
Le choix d'un bon tempérament réduit ces risques dès le départ.
L'extrusion d'aluminium T6 offre une meilleure stabilité dimensionnelle pour le fraisage CNC que l'aluminium T4.Vrai
La trempe T6 subit un traitement thermique complet, réduisant les contraintes internes et améliorant la stabilité pendant l'usinage.
Les températures plus douces améliorent toujours la précision du fraisage CNC.Faux
Les températures plus molles peuvent se déformer sous l'effet de la force de coupe, ce qui entraîne des variations de taille et une mauvaise répétabilité.
Le 6061 ou le 6063 est-il plus adapté à l'usinage CNC ?
Cette question se pose dans presque tous les projets. Les deux alliages sont courants. Ils sont tous deux adaptés à l'extrusion. Mais le comportement de la CNC est différent.
Le 6061 est plus adapté aux pièces structurelles CNC, tandis que le 6063 est plus adapté aux pièces décoratives ou à parois minces nécessitant une finition de surface élevée.
Le choix de l'un ou l'autre dépend de la fonction de la pièce, et pas seulement de son coût.
Différences mécaniques et d'usinage
| Propriété | 6061 | 6063 |
|---|---|---|
| La force | Plus élevé | Plus bas |
| Dureté | Plus élevé | Plus bas |
| Usinabilité | Très bon | Bon |
| Finition de la surface | Bon | Excellent |
| Stabilité dimensionnelle | Haut | Moyen |
Le matériau 6061 supporte bien les coupes lourdes. Il conserve sa forme sous charge. Le 6063 se coupe en douceur et se polit bien.
Cas d'utilisation du fraisage CNC pour 6061
6061 fonctionne mieux quand :
- Une tolérance étroite est requise
- Les pièces ont les poches pleines
- La résistance des structures est importante
- Il existe plusieurs étapes d'usinage
Il est indulgent à l'égard des différentes machines et des différents opérateurs.
Cas d'utilisation du fraisage CNC pour 6063
6063 fonctionne mieux quand :
- Les pièces sont à paroi mince
- L'aspect visuel est important
- Une post anodisation est nécessaire
- Les forces de coupe sont légères
Il est courant dans les cadres, les boîtiers et les composants visibles.
Le coût n'est pas le seul facteur
Le coût de l'extrusion du 6063 est souvent inférieur. Mais le coût de l'usinage peut augmenter en raison du risque de déformation. Le 6061 peut coûter plus cher par kg mais permet de gagner en temps d'usinage.
Le coût total doit comprendre
- Durée de vie de l'outil
- Taux de rebut
- Durée du cycle
- Risque de reprise
Les acheteurs qui ne comparent que le prix des matières premières le regrettent souvent plus tard.
L'extrusion d'aluminium 6061 est généralement plus adaptée au fraisage CNC de haute précision que l'aluminium 6063.Vrai
Le 6061 offre une plus grande résistance et une meilleure stabilité dimensionnelle, ce qui permet d'obtenir des tolérances plus serrées lors d'un usinage agressif.
L'aluminium 6063 ne peut pas être utilisé pour le fraisage CNC.Faux
L'acier 6063 peut être fraisé efficacement par CNC, en particulier pour les pièces à parois minces ou d'aspect particulier, lorsque les charges de coupe sont contrôlées.
L'état de surface peut-il être amélioré après un fraisage CNC ?
Nombreux sont ceux qui pensent que la qualité de la surface d'extrusion définit l'aspect final. Ce n'est que partiellement vrai. Le fraisage CNC peut améliorer ou détruire l'état de surface.
L'état de surface peut être amélioré après le fraisage CNC lorsque l'alliage, l'outil et les paramètres de coupe sont correctement adaptés.
Le fraisage permet d'éliminer les lignes d'extrusion et les marques de matrices. Mais une mauvaise configuration laisse des marques d'outil ou des bavures.
Facteurs d'amélioration de l'état de surface
Plusieurs éléments se conjuguent :
- Choix de l'alliage
- Géométrie de l'outil
- Vitesse de rotation de la broche
- Vitesse d'alimentation
- Liquide de refroidissement ou air
Le 6063 et le 6061 répondent tous deux bien aux passes de finition appropriées.
Stratégie d'ébauche et de finition
La finition de la surface ne doit pas reposer sur un seul passage. Une approche en deux étapes est plus efficace.
- Le dégrossissage permet d'enlever rapidement les matériaux en vrac
- La finition utilise des coupes légères et une vitesse élevée
Cela réduit les vibrations et la chaleur.
Le choix de l'outil est important
Des outils bien affûtés et dotés d'un revêtement adéquat réduisent la friction. Les outils émoussés salissent l'aluminium et provoquent une accumulation d'arêtes.
Les recommandations les plus courantes sont les suivantes
- Outils à cannelure polis
- Angles d'hélice élevés
- Rayon de l'angle vif
Ils permettent aux copeaux de s'évacuer proprement.
Options de surface de post-fraisage
Après le fraisage CNC, les surfaces peuvent être
- Anodisé
- Revêtement en poudre
- Brossé
- Poli
Une bonne surface fraisée améliore l'adhérence et l'aspect du revêtement.
Quand le fraisage CNC aggrave la finition
La qualité de la surface se dégrade lorsque :
- Vitesse d'avance trop élevée
- L'outil est usé
- L'alliage est trop mou
- La pièce est mal fixée
Ces problèmes créent des marques de vibration et des déchirures.
Des paramètres de fraisage CNC appropriés peuvent améliorer l'état de surface de l'extrusion d'aluminium par rapport à l'état tel qu'il est extrudé.Vrai
Les passes de finition éliminent les lignes de découpe et lissent la surface lorsque l'outillage et les vitesses sont optimisés.
L'état de surface après le fraisage CNC dépend uniquement de la vitesse de la broche.Faux
L'état de surface dépend également de l'alliage, de la géométrie de l'outil, de la vitesse d'avance et de la stabilité de la fixation.
Conclusion
Le choix du bon alliage d'extrusion d'aluminium et de la bonne trempe a une incidence directe sur le coût du fraisage CNC, la précision et la qualité de la surface. Les alliages comme le 6061 et le 6063 donnent de bons résultats lorsqu'ils sont adaptés à la bonne application et à la bonne stratégie d'usinage.
