Sedan många år tillbaka har aluminium blivit allt vanligare i industrin. Lättviktskonstruktioner och motsvarande material alltid har varit en viktig aspekt i flygindustrin men nu har användningen av aluminium för att minska vikten inom bilindustrin stadigt ökat i takt med elektrifieringen. MAPAL är en ledande teknikpartner för bearbetning av aluminiumkomponenter tack vare sin mångåriga erfarenhet av att designa, producera och marknadsföra verktyg för aluminiumbearbetning.

Materialkunskap är avgörande för optimala bearbetningsprocesser

Aluminium och aluminiumlegeringar är i princip enkla att bearbeta.
Eftersom skärkrafterna är låga kan hög skärdata och lång livslängd uppnås med lämplig processplanering, aluminiumlegeringar har dock några speciella egenskaper som måste bemästras.

Komponentens geometri och ständigt ökande krav på toleranser och processförmåga innebär ytterligare utmaningar vid bearbetning av aluminium.

Aluminiumlegeringar kan i princip delas in i huvudkategorierna gjutlegeringar, smideslegeringar och pulvermetallurgiska legeringar, varvid främst de två första spelar en roll vid bearbetning.

För gjutna legeringar används olika legeringselement och motsvarande gjutningsmetoder för att skapa de önskade egenskaperna hos en komponent. Vid gjutning är det viktigt att komma så nära komponentens slutliga form som möjligt för att förenkla den mekaniska bearbetningen. Denna ”near net shape”-teknik har blivit etablerad i speciellt massproduktion.

Vid bearbetning av gjutna detaljer är kiselhalten avgörande med hänsyn till legeringsämnet eftersom den har en kraftfull effekt på slitage och livslängd.

Även för smideslegeringar kan de önskade egenskaperna åstadkommas av legeringsämnena, kiselhalten är dock lägre här, vilket möjliggör formbarhet utan spån.

Lösningar för detaljproduktion och montering inom flygindustrin

Inom flygindustrin används MAPAL-verktyg både för bearbetning av delar – d.v.s. tillverkning av komponenter som är sammansatta för att bilda sektioner av flygkroppen eller vingen – samt för slutmonteringen där de enskilda delarna av hela flygplanet sätts samman.

Vid detaljbearbetning av aluminiumdelar bearbetas delen ofta från solitt material.

Med avverkningsvolymer på över 90 % krävs en effektiv volymbearbetning

Med kraftfulla verktyg är nyckeln här. Verktygen måste uppfylla en mängd olika krav vid bearbetningen. Det är inte bara aluminium som används, andra lätta material som titan och fiberarmerad plast förekommer också i tillverkningen.

Dessa så kallade stack-material är materialkombinationer som utgör en särskild utmaning eftersom bearbetningsegenskaperna hos de kombinerade materialen är mycket olika och verktygen måste uppfylla varierande krav.

Flygindustrin har använt aluminium i många år för att spara vikt men materialet har även andra fördelar såsom korrosionsbeständighet, utmattningshållfasthet och låg sprödhet. Därför finns det stor efterfrågan på bearbetningslösningar för aluminium i detaljproduktion såväl som vid slutmontering för flygplan.

Mer räckvidd för varje sparat kilo

Viktminskningar är ett primärt bekymmer i utvecklingen av elfordon för varje sparat kilo innebär mer räckvidd och mindre CO₂. Inom skärande bearbetning för elfordon är etablerade processer och verktyg mycket bra för att tillverka en del av delarna.

Det finns dock nya system och komponenter i elfordon som måste utvecklas på grund av sin funktion vad gäller geometri och precision och/eller materialegenskaper.

Tillverkare av precisionsverktyg uppmanas att leverera svar när det gäller att skala upp produktionsvolymerna inom fordonsindustrin och de vanliga kraven på processstabilitet, jämn detaljkvalitet och attraktiva prisnivåer.

Ett exempel på speciella krav är elmotorhusen. Det stora statorhålet med en diametertolerans i IT6 till IT7-området samt rundhet och cylindricitet på 20 till 30 µm eller mindre – i kombination med andra funktionsytor för att inrymma rotor och transmissionselement – kräver högsta grad av precision avseende på form och precisionstolerans.

De stora batterilådorna är ett annat exempel.

Deras huvudstruktur består av extruderade profiler gjorda av aluminium med låg kiselhalt. Utmaningarna här är att hålla spån- och gradbildningen under kontroll och att bearbeta de mycket stora delarna med hjälp av ekonomiska skärdata utan vibrationer. Det gäller även trenden mot mega- och giga-gjutning där storskaliga konstruktionsdelar inte längre är gjorda av enskilda delar utan gjuts som ett stycke. Komponenternas stora storlek och tendens att vibrera kräver speciella verktygsgeometrier med låga vibrationer vid bearbetning med hög precision. Nya långspånande aluminiumlegeringar vars bearbetningsegenskaper först måste bemästras utgör ytterligare en relaterad utmaning.

Aluminium används också i många andra industrier tack vare dess egenskaper. Beroende på produktionsvolym och antal varianter använder tillverkare standardiserade bearbetningslösningar för detaljer.

Även här finns aluminiumdetaljer tillverkade i stora kvantiteter, vilket kräver mycket sofistikerade kundanpassade koncept. Inom hydraulikindustrin, till exempel, tillverkas delar som pneumatiska ventilhus och pneumatiska cylindrar i stora kvantiteter. För branscher med stor variation och små kvantiteter är standardiserade verktygslösningar vettiga.

Bred produkt- och applikationsportfölj för aluminium

MAPAL har utvecklat en omfattande produkt- och applikationsportfölj tack vare många års erfarenhet och beprövade lösningar inom aluminiumbearbetning. Sortimentet inkluderar etablerade lösningar för hålbearbetning såsom finborrning, brotschning och borrning.

Mapals styrlistverktyg för finborrning uppnår högsta precision för diameter, rundhet och cylindricitet.

För verktyg med fasta skär för brotschning och borrning erbjuder MAPAL ett unikt sortiment för PKD-verktyg.

Den innehåller allt från verktyg för en enda diameter med fas till mycket komplexa verktyg för flerstegshålgeometrier.

För borrning i solitt material finns även ett stort urval av solida hårdmetallborrar och borrar med vändskär. Djupborrning och MQL-borrning är en särskild utmaning eftersom speciella geometrier och expertis krävs för båda.

För fräsning av aluminium erbjuder MAPAL ett brett sortiment som inkluderar planfräsar, högvolymfräsar, pinnfräsar och special lösningar.

Fräsar med kassetter, skär eller fast design finns för till exempel planfräsar.

PCD och olika typer av hårdmetall används som skärmaterial och kan levereras för olika skärdjup i kombination med erforderlig ytfinhet och profiler.

På så sätt kan speciella ytor skapas för till exempel tätning av ytor. Utöver det universellt tillämpbara sortimentet av pinnfräsar gjorda av solid hårdmetall eller med PCD-skär, har MAPAL produkter som tillgodoser speciella krav såsom hög precision – delar som är sårbara för vibrationer eller bearbetning med stora volymer.

Kunskap för perfekt aluminiumbearbetning

Produktsortimentet och omfattande tillverkningsexpertis utgör grunden för optimala bearbetningsprocesser för aluminiumdetaljer. Men själva verktyget är inte den enda faktorn. Endast genom ingenjörskonsten kan den breda produkt- och applikationsportföljen ge den perfekta lösningen – och det är här MAPALs verkliga styrka ligger.
Stor erfarenhet av att utveckla nya lösningar för tillverkning av aluminiumdelar gör MAPAL till en förstklassig lösningsleverantör inom detta område.