알루미늄 제작
알루미늄 합금은 일반적으로 시트, 플레이트, 코일, 압출재, 튜브 또는 와이어와 같은 반제품으로 공급됩니다. 모든 형태는 광범위한 공정을 사용하여 완제품으로 쉽게 제작될 수 있습니다.
코일 슬리팅, 판재 절단, 판재 길이 절단, 압출물 및 튜브 길이 절단, 연마, 코팅, 드릴링, 슬로팅, 굽힘, 절단면 용접 준비 등 다양한 절단 및 사전 제작 서비스를 제공합니다.
성적, 기분, 성형성
알루미늄 제품을 생산할 때 등급 선택은 사용 중 합금의 내구성뿐만 아니라 해당 재료로 제품을 쉽게 가공할 수 있는지 여부도 고려하여 이루어져야 합니다.
알루미늄 합금의 성형성은 합금의 종류와 직접적인 관련이 있지만, 각 합금의 재질(temper)은 특성을 변화시킬 수 있어서 동일한 등급이라도 특정 용도에 한 가지 재질에서는 완벽할 수 있지만 다른 재질에서는 전혀 적합하지 않을 수 있습니다.
아래 표에 다양한 합금 계열의 일반적인 가공 특성이 나와 있습니다.
열처리로 강화할 수 없는 합금의 경우, 가공 경화 과정을 통해 합금에 추가적인 강도를 부여합니다. 그런 다음 열처리 단계를 통해 원하는 물성을 얻도록 합금을 연화시킬 수 있습니다.
열처리 가능한 합금의 경우, 가열 후 급랭 및 시효를 통해 강도가 부여됩니다. 급랭은 공기나 물을 이용한 빠른 냉각 과정입니다.
합금 및 물성
| 합금 | 속성 |
| 1XXX | 우수한 성형성, 용접성 및 내식성. 낮은 강도. |
| 2XXX | 뛰어난 가공성 및 고강도. 낮은 성형성, 용접성 및 내식성. |
| 3XXX | 형성 가능, 내식성 및 용접성. 중간 강도. |
| 4XXX | 성형 가능, 용접 가능, 내식성. |
| 5XXX | 성형성, 용접성, 우수한 내식성. |
| 7XXX | 가공성이 좋음, 내식성 및 용접성이 낮음. 고강도. |
| 8XXX | 우수한 성형성. |
절단
알루미늄은 알루미늄의 모양과 형태에 따라 다양한 방법으로 절단할 수 있습니다. 알루미늄 판은 다양한 종류의 톱뿐만 아니라 레이저, 플라즈마 또는 워터젯을 사용하여 복잡한 모양을 가진 완제품 크기로 절단됩니다. 워터젯 절단의 장점은 열이 발생하지 않아 알루미늄의 물성에 변화가 없다는 것입니다.
알루미늄 압출 및 튜브는 일반적으로 탄소 팁 원형톱날로 절단됩니다. 톱날에 스틱 왁스를 사용하면 윤활을 개선하여 절단을 향상시킬 수 있습니다. 다른 절단 방법으로는 밴드쏘우 및 길로틴 절단이 있습니다.
ZW 메탈머티리얼은 표준적으로 원형, 링, 불규칙한 모양 등 맞춤형 크기로 절단된 판재를 공급합니다.
파일링 및 연삭
알루미늄 찌꺼기는 일반 파일과 연삭 휠에 달라붙습니다. 알루미늄을 거칠게 파일링할 때는 1센티미터당 약 4개의 이빨만 있는 깊게 새겨진 곡선 이빨이 있는 파일이 적합합니다. 1센티미터당 6~8개의 이빨이 있는 긴 앵글 선반 파일은 더 섬세한 작업에 사용할 수 있으며 와이어 브러시로 청소해야 합니다. 파일에 분필을 문질러 달라붙는 것을 줄일 수 있으며, 20% 용액에 담그면 알루미늄이 녹아 이빨이 깨끗해집니다. 연삭에도 특수 휠을 사용할 수 있습니다. 거친 연삭에는 60~120방 사포나 산화알루미늄 연마재와 파라핀 윤활제를 사용한 펠트, 가죽 또는 고무로 덮인 디스크를 사용하십시오. 섬세한 연삭에는 160~320방 사포 연마재와 소량의 윤활제를 사용하십시오.
벤딩
- 알루미늄은 여러 다른 기법 중 하나를 사용하여 구부릴 수 있습니다. 가장 적절한 기법의 선택은 해당 합금의 형태와 성질과 같은 요인에 의해 결정됩니다.
- 가장 흔하게 구부리는 형태의 알루미늄은 튜브입니다. 튜브를 구부릴 때는 압출 튜브보다 더 일관되게, 그리고 더 엄격한 공차로 구부러지기 때문에 인발 튜브를 지정해야 합니다.
- 알루미늄을 구부리는 데는 네 가지 주요 방법이 사용됩니다:
- 3롤 벤딩
- 3점 굽힘
- 래핑 및 맨드릴 벤딩
- 늘리기 성형
3롤 벤딩
3개의 롤 벤더는 중심 롤러가 움직일 수 있으며, 원하는 반경이 달성될 때까지 작업물에 점차 눌려집니다.
3점 굽힘
3롤 벤딩과 유사하게, 3점 벤더는 충격이나 점진적인 방식으로 하중을 가할 수 있습니다. 3롤 벤딩과 3점 벤딩 모두 강한 형상에 사용됩니다.
랩핑 및 맨드릴 벤딩
랩 벤더와 맨드릴 벤더는 롤러와 지지 도구를 사용하여 알루미늄을 좁은 반경으로 구부리면서 찌그러짐을 최소화합니다. 랩 벤딩에서는 롤러가 프로파일 주위를 움직이며, 맨드릴 벤딩은 프로파일이 롤러 주위를 움직인다는 점에서 다릅니다.
스트레치 성형
스트레치 포머는 인장 상태의 단면이 포머 주위로 감기면서 작동합니다. 단면이 인장 상태에 있으면 압축 파괴가 최소화됩니다.
굽힘 반경
알루미늄이 휘어질 때 균열이 생기는 것을 방지하기 위해 굽힘 반경을 고려해야 합니다.
최소 허용 굽힘 반경은 합금, 템퍼, 단면 치수, 맨드릴 사용 및 필요한 표면 마감의 함수입니다. 따라서 모든 경우에 대한 엄격한 굽힘 반경 규칙을 제공하는 것은 불가능합니다. 굽힘 작업 전에 공개된 굽힘 반경 표를 참조해야 하며, 워크피스를 굽기 전에 실질적인 시험을 수행해야 합니다.
가입
알루미늄을 접합하는 가장 일반적인 방법은 용접입니다. 알루미늄 합금은 몇 가지 요소를 고려하면 쉽게 용접할 수 있습니다.
알루미늄의 내식성은 표면의 단단한 산화물 층 때문입니다. 이 산화물 층은 알루미늄보다 녹는점이 높으며 용접 전에 제거해야 합니다. 이는 화학적, 기계적 또는 전기적 방법으로 제거되며, 용접이 완료되기 전에 재형성을 방지해야 합니다.
알루미늄의 높은 열전도율 때문에 철강에 필요한 비율의 네 배에 달하는 속도로 열을 가해야 합니다. 철강의 두 배에 달하는 선팽창 계수를 가지므로, 이는 고정된 상태에서 용접할 때 고려해야 합니다.
알루미늄은 비교적 낮은 녹는점을 가지고 있으며, 강철과 달리 녹는점에 가까워질수록 색이 변하지 않습니다.
따라서 접합 공정 중 알루미늄을 과열하거나 녹이지 않도록 주의해야 합니다. 용접은 열 영향부에서 알루미늄의 기계적 특성을 저하시키는 경향이 있습니다. 이 영역은 용접부에서 약 25mm까지 확장됩니다.
기계 접합
작은 알루미늄 보트부터 항공기에 이르기까지, 리벳팅은 여전히 이음매를 만드는 데 사용됩니다. 리벳팅, 나사못 채결 및 볼트 체결은 변형이나 강도 손실 없이 높은 강도의 이음매를 만들 수 있으며 다른 접합 방법에 비해 기술이 덜 필요합니다.
리벳으로 사용되는 알루미늄 합금은 2017A, 2024, 5056, 5052, 5754, 6061, 6082 및 7075가 있습니다.
딥 드로잉
딥 드로잉은 알루미늄의 일반적인 제작 방법이며, 세계에서 가장 흔한 알루미늄 제품 중 하나인 알루미늄 캔을 만드는 데 사용되는 공정입니다. 딥 드로잉은 상대적으로 부드러운 합금 시트 또는 블랭크를 여성 드로잉 캐비티 안으로 밀어 넣기 위해 극도로 높은 힘을 사용합니다. 공정에는 여러 단계가 사용되며 적절한 윤활이 필요합니다.
딥 드로잉은 이음매 없는 제품을 생산하기 때문에 가치 있는 제작 방법입니다. 성형 방식 때문에 딥 드로잉으로 제조된 제품은 본질적으로 컵과 같은 모양을 가집니다. 딥 드로잉에 사용되는 알루미늄 합금에는 3003, 5005, 5052가 있습니다.
기계 가공성
알루미늄은 가공이 용이하지만 마찰 계수가 높고 열팽창 계수가 높습니다. 이는 열 응력을 피하기 위해 광택 처리된 공구와 다른 공구 형상 및 우수한 윤활유 사용을 포함한 특별한 접근 방식이 필요함을 의미합니다. 알루미늄 합금 2011은 탁월한 가공 특성으로 인해 프리머신 합금(FMA)으로 알려져 있습니다. 2011은 내부식성이 좋지 않아 내부식성이 더 좋아야 하지만 여전히 우수한 가공 특성을 가져야 하는 경우 6262 T9가 사용됩니다.
2011과 6262 모두 바 형태로 흔히 공급됩니다. 판재 알루미늄 가공이 필요한 경우 6082 등급이 선택됩니다. 6082 합금은 가공성이 매우 우수하며 칩 브레이커를 사용하면 칩이 단단한 코일 형태로 생성됩니다.
용접성
용융 용접
경제적 및 품질상의 이유로 알루미늄 용접에는 MIG 및 TIG 용접이 권장되는 방법입니다.
TIG 및 MIG 용접
TIG 용접은 약 0.8에서부터 시작하는 섹션 두께의 더 얇은 게이지 재질을 접합하는 데 적합합니다.
12.5mm. 또한 파이프, 덕트 및 복잡한 용접의 접합에도 적합합니다. 조인트는 맞대기, 겹치기 용접, 모서리 용접 및 필렛이 될 수 있습니다.
MIG 용접은 높은 전류 밀도를 허용하여 깊은 침투와 TIG보다 높은 용접 속도를 제공합니다. 이는 총 열 입력이 적고 변형 가능성이 낮다는 것을 의미합니다. TIG 및 MIG 용접 공정은 산화물 층을 전자적으로 자동으로 제거합니다. AC 전류의 양극 주기 동안 알루미늄 산화물 입자가 용접 풀에서 벗겨져 다음 주기에서 산화물 없는 금속의 융합을 가능하게 합니다.
용접부가 산화되지 않도록 완전히 깨끗하게 만들기 위해서는 조인트의 사전 세척이 여전히 필요합니다.
필러 합금: MIG 및 TIG 용접용 필러 와이어는 순수 알루미늄, Al-Mg 및 Al-Si 합금으로 제한됩니다.
저항 용접
알루미늄 합금의 경우, 스폿 용접, 심 용접, 와이어 용접 및 플래시 용접이 가장 일반적인 저항 용접의 유형입니다.
이것들은 모두 뛰어난 접합 결과를 제공하며, 특히 고강도 열처리 합금에 효과적입니다. 저항 용접은 융접보다 경제적일 수 있지만 모든 용도에 적합하지는 않습니다.
마찰 용접
알루미늄을 이종 금속과 용접할 때 취성이 생기는 것은 드문 일이 아닙니다. 마찰 용접은 이 문제를 해결하는 데 사용될 수 있습니다. 마찰 교반 용접과 같은 공정은 알루미늄 합금 접합에 적합한 것으로 밝혀졌습니다.
이종 금속 용접
녹는점, 열전도율, 열팽창과 같은 속성의 큰 차이는 알루미늄을 강철과 같은 다른 금속과 용접하는 것을 매우 어렵게 만들며, 선박 수리 및 해상 석유 시추 장치와 같은 극한 환경에서는 종종 불가능합니다. 이러한 경우 폭발 결합 전환 조인트가 사용됩니다. 구조 전환 조인트(STJ)는 한쪽은 적절한 알루미늄 합금이, 다른 한쪽은 강철과 같은 다른 금속이 있는 단면을 가진 금속 복합 재료 스트립입니다. STJ는 각각의 속하는 STJ 금속에 직접 용접하여 다른 금속 사이에 필러 브리지를 형성하는 데 사용됩니다.
납땜 및 브레이징
납땜
알루미늄의 산화물 코팅과 높은 열전도율은 납땜을 어렵게 만듭니다. 납땜되는 부품이 클수록 이 문제는 더욱 두드러집니다. 작은 부품은 납땜 온도로 유지할 수 있지만, 큰 부품의 경우 한 부분은 뜨겁고 다른 부분은 차가운 상태로 남아 변형될 수 있습니다.
산화막을 제거하기 위해 사용되는 플럭스는 부식성이 있을 수 있으며 납땜 후 제거해야 합니다. 플럭스 없이 납땜하려면 표면을 용융된 플럭스로 덮고 두 표면을 결합하기 전에 액체 플럭스 아래의 표면을 연마해야 합니다.
브레이징
알루미늄은 엄격한 온도 제어가 유지되는 한 토치, 딥 또는 퍼니스 공정으로 납땜할 수 있습니다.
접착 결합
용접은 열영향부의 물성을 저하시키는 경향이 있으므로, 접착제를 사용하여 알루미늄 부품을 접합하는 경우가 늘고 있습니다. 현재 접착제는 항공기 바닥재, 차량 차체 패널과 같은 구조물 적용 분야나 가로등 기둥을 받침대에 부착하는 데에도 사용됩니다.
1930년대부터 뜨거운 경화 목재 접착제가 일부 금속 표면에도 매우 잘 작동한다는 사실이 관찰된 이후 알루미늄의 접착 결합이 중요해졌습니다. 합성 접착제 분야의 새로운 기술은 알루미늄의 접착 결합 중요성을 더욱 증가시킬 것을 약속합니다.
알루미늄에 접착제를 사용할 때, 일반적으로 접착제와 알루미늄 금속 사이에 접착이 일어나지 않습니다. 오히려 접착제는 산화 알루미늄 층에 접착됩니다. 표면 처리를 위해 산 에칭을 사용하면 알루미늄에 직접 접착할 수 있습니다. 표면 처리는 사용되는 접착제의 종류에 따라 달라지며, 제조업체의 권장 사항에 따라 수행해야 합니다.
용접이나 기계적인 고정으로 충분한 접합부에 단순하게 접착제를 사용하는 것 또한 적절하지 않습니다. 접착 결합을 위한 접합부 설계는 접착제와 알루미늄 간의 최대 표면 접촉을 허용해야 합니다. 접합부 설계는 접합부가 견딜 하중도 고려해야 합니다. 접착 결합은 힘이 주로 순수 전단, 인장 또는 압축일 때 최상의 성능을 발휘합니다. 랩 조인트는 넓은 접합부 표면적을 가지고, 주로 인장력으로 하중을 받으며, 박리 또는 벗겨짐 힘을 피하기 때문에 일반적으로 사용됩니다.
마무리
알루미늄은 기계적, 화학적, 아노다이징 및 유기적 공정을 사용하여 마감할 수 있습니다. Zh Metal Materia’l은 광범위한 폴리싱 설비를 갖추고 모든 용도에 맞는 다양한 마감을 제공합니다.
기계 가공 마감
기계적 마감은 주로 연삭과 폴리싱을 포함합니다.
연삭은 회전식 연삭기에 부착된 연삭 휠을 사용합니다. 표면 과열을 방지하기 위해 산화알루미늄을 사용한 저속 연삭이 선호되는 방법입니다. 광택은 연마재가 접합된 휠이나 벨트를 사용합니다. 버핑 단계는 에머리 자국을 제거하는 데 포함될 수 있습니다. 버핑 휠은 보통 함께 꿰매어진 머슬린 디스크로 만들어집니다.
화학 마무리
화학적 표면 처리는 금속 표면과 반응하여 그 형태를 변화시킵니다. 여기에는 변환 피막과 에칭이 포함됩니다. 변환 피막은 자연 산화 피막을 두껍게 하여 페인트, 래커 및 기타 코팅과의 접착력을 향상시킵니다. 화학적 변환 피막은 양극 산화로 생성된 피막보다 얇고 저렴합니다.
에칭은 화학 물질을 사용하여 금속 표면을 부식시키고 거칠게 만듭니다. 에칭 매체는 산성 또는 알칼리성일 수 있습니다. 알칼리성 에칭제는 더 저렴하고 취급이 용이하므로 더 흔하게 사용됩니다. 가장 널리 사용되는 것은 물에 가성소다를 녹인 용액입니다. 에칭은 보호 산화막을 제거하므로 이를 복원하기 위해 다른 단계가 필요합니다.
화학 마감은 패턴을 만들거나 광택을 내기 위해 금속을 제거하는 과정이므로, 금속 두께는 전반적으로 약간 줄어듭니다.
아노다이징
아노다이징은 알루미늄 표면 산화막의 두께를 증가시키는 데 사용되는 전기화학적 공정입니다. 결과적으로 형성된 막은 단단하고 내구성이 있으며 불활성이며 화학 공정으로 생산된 마감재에 비해 더 나은 내식성과 강도를 가집니다. 양극성 막은 일반적으로 최종 용도, 특히 최종 용도 환경의 공격성에 따라 5~25마이크론 두께로 만들어집니다. 양극성 막은 또한 어떤 색상의 염료 베이스로도 사용될 수 있습니다.
크로메이트 피막
크로메이트 전환 코팅 또는 크로메이트 처리는 알루미늄에 극도로 얇은 화학 코팅을 입히는 공정입니다. 이 코팅은 알루미늄 기판에 향상된 내부식성, 전도성 및 접착 능력을 부여하는 데 사용될 수 있습니다.
크로메이트 처리는 크로메이트와 특정 활성제 이온을 함유한 수용액을 사용하여 베이스 금속의 일부를 용해시킵니다. 이 금속은 금속 이온 형태로 용액으로 들어가 크로메이트 이온과 결합하여 금속 표면에 부착력 있는 코팅으로 다시 형성됩니다.
크로메이트 처리는 전기 공정이 아니라는 점에서 양극 산화 처리보다 이점이 있습니다. 이는 부품에 전기 접촉을 할 필요가 없으며 대량으로 코팅할 수 있다는 것을 의미합니다. 이로 인해 크로메이트 처리가 일반적으로 더 빠르고 쉬우며 따라서 더 저렴합니다.
알루미늄에는 두 가지 종류의 크로메이트가 사용됩니다:
- 크롬산염은 주로 건축용 알루미늄 압출재에 페인트 접착 코팅을 제공하는 데 사용됩니다.
- 크롬 산화물은 시트, 코일, 주조물, 스탬프를 포함한 거의 모든 종류의 알루미늄에 사용됩니다. 이는 내식성을 증가시키고 페인트 접착력을 향상시키기 위해 사용됩니다.
유기 코팅
유기 코팅에는 알키드, 아크릴, 비닐 및 에폭시 코팅과 같은 페인트 시스템이 포함됩니다.
유기 코팅은 일반적으로 사이딩, 차양 및 알루미늄 캔에 사용됩니다. 알루미늄 판이 아직 코일 형태일 때 연속 공정을 사용하여 일반적으로 적용됩니다. 이러한 코팅은 한 면 또는 양면에 적용될 수 있으며, 한 면당 여러 코트를 적용할 수 있습니다.
