Αυτός ο περιεκτικός οδηγός συγκρίνει τα 25 πιο κοινά υλικά που χρησιμοποιούνται στην κατεργασία CNC και σας βοηθά να επιλέξετε το κατάλληλο για την εφαρμογή σας.
Η κατεργασία CNC μπορεί να παράγει εξαρτήματα από σχεδόν οποιοδήποτε μέταλλο ή πλαστικό.Σε αυτήν την περίπτωση, υπάρχει μια τεράστια γκάμα υλικών που διατίθενται για εξαρτήματα που παράγονται μέσω φρεζαρίσματος και τόρνευσης CNC.Η επιλογή του σωστού για την εφαρμογή σας μπορεί να είναι μια μεγάλη πρόκληση και η κατανόηση των πλεονεκτημάτων και των βέλτιστων χρήσεων κάθε διαθέσιμου υλικού μπορεί να είναι ζωτικής σημασίας.
Σε αυτό το άρθρο, συγκρίνουμε τα πιο κοινά υλικά CNC, όσον αφορά τις μηχανικές και θερμικές ιδιότητες, το κόστος και τις τυπικές (και βέλτιστες) εφαρμογές.
Πώς επιλέγετε τα σωστά υλικά CNC;
Όταν σχεδιάζετε ένα εξάρτημα για επεξεργασία με CNC, η επιλογή των σωστών υλικών είναι απαραίτητη.Ακολουθούν τα βασικά βήματα που συνιστούμε να ακολουθήσετε για να επιλέξετε τα σωστά υλικά για τα προσαρμοσμένα ανταλλακτικά σας.
Καθορίστε τις απαιτήσεις υλικού: Αυτές μπορεί να περιλαμβάνουν μηχανικές, θερμικές ή άλλες απαιτήσεις υλικού, καθώς και κόστος και φινίρισμα επιφάνειας.Σκεφτείτε πώς θα χρησιμοποιείτε τα εξαρτήματά σας και σε τι είδους περιβάλλον θα βρίσκονται.
Προσδιορίστε υποψήφια υλικά: Προσδιορίστε μερικά υποψήφια υλικά που πληρούν όλες (ή τις περισσότερες) απαιτήσεις σχεδιασμού σας.
Επιλέξτε το καταλληλότερο υλικό: Εδώ συνήθως απαιτείται συμβιβασμός μεταξύ δύο ή περισσότερων από τις απαιτήσεις σχεδιασμού (για παράδειγμα, μηχανική απόδοση και κόστος).
Σε αυτό το άρθρο, θα επικεντρωθούμε στο δεύτερο βήμα.Χρησιμοποιώντας τις πληροφορίες που παρουσιάζονται παρακάτω, μπορείτε να προσδιορίσετε τα υλικά που είναι πιο κατάλληλα για την εφαρμογή σας, διατηρώντας παράλληλα τον προϋπολογισμό του έργου σας.
Ποιες είναι οι οδηγίες των Hubs για την επιλογή υλικών για CNC;
Στους παρακάτω πίνακες, συνοψίζουμε τα σχετικά χαρακτηριστικά των πιο κοινών υλικών CNC, τα οποία συγκεντρώθηκαν εξετάζοντας τα φύλλα δεδομένων που παρέχονται από τους κατασκευαστές υλικών.Χωρίζουμε τα μέταλλα και τα πλαστικά σε δύο ξεχωριστές κατηγορίες.
Τα μέταλλα χρησιμοποιούνται κυρίως σε εφαρμογές που απαιτούν υψηλή αντοχή, σκληρότητα και θερμική αντοχή.Τα πλαστικά είναι ελαφριά υλικά με ένα ευρύ φάσμα φυσικών ιδιοτήτων, που χρησιμοποιούνται συχνά για την χημική τους αντοχή και τις ικανότητές τους ηλεκτρικής μόνωσης.
Στη σύγκριση των υλικών CNC, εστιάζουμε στη μηχανική αντοχή (εκφρασμένη ως αντοχή εφελκυσμού), στη μηχανική κατεργασία (η ευκολία επεξεργασίας επηρεάζει την τιμολόγηση του CNC), στο κόστος, στη σκληρότητα (κυρίως για μέταλλα) και στη θερμοκρασία (κυρίως για πλαστικά).
Ακολουθεί ένα infographic που μπορείτε να χρησιμοποιήσετε ως γρήγορη αναφορά για να προσδιορίσετε γρήγορα υλικά CNC που ταιριάζουν σε συγκεκριμένες μηχανικές ανάγκες:
Τι είναι το αλουμίνιο;Το στιβαρό, οικονομικό κράμα
Εξάρτημα κατασκευασμένο από αλουμίνιο 6061
Τα κράματα αλουμινίου έχουν εξαιρετική αναλογία αντοχής προς βάρος, υψηλή θερμική και ηλεκτρική αγωγιμότητα και φυσική προστασία από τη διάβρωση.Είναι εύκολο να επεξεργαστούν και να είναι οικονομικά αποδοτικά χύμα, καθιστώντας τα συχνά την πιο οικονομική επιλογή για την παραγωγή πρωτοτύπων και άλλων τύπων ανταλλακτικών.
Ενώ τα κράματα αλουμινίου έχουν συνήθως χαμηλότερη αντοχή και σκληρότητα από τους χάλυβες, αλλά μπορούν να ανοδιωθούν, δημιουργώντας ένα σκληρό, προστατευτικό στρώμα στην επιφάνειά τους.
Ας αναλύσουμε τους διαφορετικούς τύπους κραμάτων αλουμινίου.
❖ Το αλουμίνιο 6061 είναι το πιο κοινό, γενικής χρήσης κράμα αλουμινίου, με καλή αναλογία αντοχής προς βάρος και εξαιρετική ικανότητα επεξεργασίας.
❖ Το αλουμίνιο 6082 έχει παρόμοια σύνθεση και ιδιότητες υλικού με το 6061. Χρησιμοποιείται πιο συχνά στην Ευρώπη (καθώς συμμορφώνεται με τα Βρετανικά Πρότυπα).
❖ Το αλουμίνιο 7075 είναι το κράμα που χρησιμοποιείται πιο συχνά σε αεροδιαστημικές εφαρμογές όπου η μείωση βάρους είναι κρίσιμη.Έχει εξαιρετικές ιδιότητες κόπωσης και μπορεί να υποστεί θερμική επεξεργασία με υψηλή αντοχή και σκληρότητα, καθιστώντας το συγκρίσιμο με τους χάλυβες.
❖ Το αλουμίνιο 5083 έχει υψηλότερη αντοχή από τα περισσότερα κράματα αλουμινίου και εξαιρετική αντοχή στο θαλασσινό νερό.Αυτό το καθιστά βέλτιστο για κατασκευαστικές και θαλάσσιες εφαρμογές.Είναι επίσης μια εξαιρετική επιλογή για συγκόλληση.
Χαρακτηριστικά υλικού:
❖ Τυπική πυκνότητα κραμάτων αλουμινίου: 2,65-2,80 g/cm3
❖ Μπορεί να ανοδιωθεί
❖ Μη μαγνητικό
Τι είναι ο ανοξείδωτος χάλυβας;Το ισχυρό, ανθεκτικό κράμα
Ένα εξάρτημα κατασκευασμένο από ανοξείδωτο χάλυβα 304
Τα κράματα από ανοξείδωτο χάλυβα έχουν υψηλή αντοχή, υψηλή ολκιμότητα, εξαιρετική αντοχή στη φθορά και τη διάβρωση και μπορούν εύκολα να συγκολληθούν, να υποβληθούν σε μηχανική επεξεργασία και να γυαλιστούν.Ανάλογα με τη σύνθεσή τους, μπορεί να είναι είτε (ουσιαστικά) μη μαγνητικές είτε μαγνητικές.
Ας αναλύσουμε τους τύπους ανοξείδωτου χάλυβα που προσφέρουμε στην πλατφόρμα.
❖ Ο ανοξείδωτος χάλυβας 304 είναι το πιο κοινό κράμα ανοξείδωτου χάλυβα.Έχει εξαιρετικές μηχανικές ιδιότητες και καλή μηχανική ικανότητα.Είναι ανθεκτικό στις περισσότερες περιβαλλοντικές συνθήκες και στα διαβρωτικά μέσα.
❖ Ο ανοξείδωτος χάλυβας 316 είναι ένα άλλο κοινό κράμα ανοξείδωτου χάλυβα με παρόμοιες μηχανικές ιδιότητες με το 304. Παρόλα αυτά, έχει υψηλότερη αντοχή στη διάβρωση και στα χημικά, ειδικά σε αλατούχα διαλύματα (π.χ. θαλασσινό νερό), επομένως είναι συχνά καλύτερο για αντιμετώπιση πιο σκληρών περιβαλλόντων.
❖ Το ανοξείδωτο 2205 Duplex έχει την υψηλότερη αντοχή (διπλάσια από τα κοινά κράματα ανοξείδωτου χάλυβα) και εξαιρετική αντοχή στη διάβρωση.Χρησιμοποιείται σε ακραία περιβάλλοντα, με πολλές εφαρμογές στο Oil & Gas.
❖ Ο ανοξείδωτος χάλυβας 303 έχει εξαιρετική σκληρότητα, αλλά χαμηλότερη αντοχή στη διάβρωση σε σύγκριση με το 304. Λόγω της εξαιρετικής μηχανικής του ικανότητας, χρησιμοποιείται συχνά σε εφαρμογές μεγάλου όγκου, όπως η παραγωγή παξιμαδιών και μπουλονιών για την αεροδιαστημική.
❖ Ο ανοξείδωτος χάλυβας 17-4 (βαθμός SAE 630) έχει μηχανικές ιδιότητες συγκρίσιμες με το 304. Μπορεί να σκληρυνθεί με καθίζηση σε πολύ υψηλό βαθμό (σε σύγκριση με τους χάλυβες εργαλείων) και έχει εξαιρετική χημική αντοχή, καθιστώντας τον κατάλληλο για εφαρμογές πολύ υψηλής απόδοσης, όπως η κατασκευή πτερυγίων για ανεμογεννήτριες.
Χαρακτηριστικά υλικού:
❖ Τυπική πυκνότητα: 7,7-8,0 g/cm3
❖ Μη μαγνητικά κράματα ανοξείδωτου χάλυβα: 304, 316, 303
❖ Μαγνητικά κράματα ανοξείδωτου χάλυβα: 2205 Duplex, 17-4
Τι είναι ο μαλακός χάλυβας;Το κράμα γενικής χρήσης
Ένα εξάρτημα κατασκευασμένο από Mild Steel 1018
Ήπιοι χάλυβεςείναι επίσης γνωστοί ως χάλυβες χαμηλών εκπομπών άνθρακα και έχουν καλές μηχανικές ιδιότητες, μεγάλη μηχανική ικανότητα και καλή συγκολλησιμότητα.Επειδή είναι σχετικά χαμηλού κόστους, οι κατασκευαστές τα χρησιμοποιούν για πολλές εφαρμογές γενικής χρήσης, όπως εξαρτήματα και εξαρτήματα.Οι ήπιοι χάλυβες είναι ευαίσθητοι σε διάβρωση και χημικές βλάβες.
Ας αναλύσουμε τους τύπους ήπιων χάλυβων που διατίθενται στην πλατφόρμα.
❖ Ο μαλακός χάλυβας 1018 είναι ένα κράμα γενικής χρήσης με καλή μηχανική επεξεργασία και συγκολλησιμότητα και εξαιρετική σκληρότητα, αντοχή και σκληρότητα.Είναι το πιο συχνά χρησιμοποιούμενο κράμα μαλακού χάλυβα.
❖ Ο μαλακός χάλυβας 1045 είναι χάλυβας μεσαίου άνθρακα με καλή συγκολλησιμότητα, καλή μηχανική ικανότητα και υψηλή αντοχή και αντοχή σε κρούση.
❖ Ο μαλακός χάλυβας Α36 είναι ένας κοινός δομικός χάλυβας με καλή συγκολλησιμότητα.Είναι κατάλληλο για ποικίλες βιομηχανικές και κατασκευαστικές εφαρμογές.
Χαρακτηριστικά υλικού:
❖ Τυπική πυκνότητα: 7,8-7,9 g/cm3
❖ Μαγνητικό
Τι είναι το κράμα χάλυβα;Το πιο σκληρό, ανθεκτικό στη φθορά κράμα
Εξάρτημα κατασκευασμένο από κράμα χάλυβα
Οι κραματοποιημένοι χάλυβες περιέχουν και άλλα στοιχεία κράματος εκτός από άνθρακα, με αποτέλεσμα βελτιωμένη σκληρότητα, σκληρότητα, κόπωση και αντοχή στη φθορά.Παρόμοια με τους μαλακούς χάλυβες, οι κραματοποιημένοι χάλυβες είναι ευαίσθητοι στη διάβρωση και τις προσβολές από χημικά
❖ Το κράμα χάλυβα 4140 έχει καλές συνολικές μηχανικές ιδιότητες, με καλή αντοχή και σκληρότητα.Αυτό το κράμα είναι κατάλληλο για πολλές βιομηχανικές εφαρμογές αλλά δεν συνιστάται για συγκόλληση.
❖ Το κράμα χάλυβα 4340 μπορεί να υποστεί θερμική επεξεργασία σε υψηλά επίπεδα αντοχής και σκληρότητας, διατηρώντας παράλληλα την καλή σκληρότητα, την αντοχή στη φθορά και την αντοχή του στην κόπωση.Αυτό το κράμα είναι συγκολλήσιμο.
Χαρακτηριστικά υλικού:
❖ Τυπική πυκνότητα: 7,8-7,9 g/cm3
❖ Μαγνητικό
Τι είναι ο χάλυβας εργαλείων;Το εξαιρετικά σκληρό και ανθεκτικό κράμα
Εξάρτημα κατασκευασμένο από χάλυβα εργαλείων
Χάλυβες εργαλείωνείναι κράματα μετάλλων με εξαιρετικά υψηλή σκληρότητα, ακαμψία, τριβή και θερμική αντοχή, εφόσον υφίστανταιθερμική επεξεργασία.Χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία εργαλείων κατασκευής (εξ ου και το όνομα) όπως μήτρες, γραμματόσημα και καλούπια.
Ας αναλύσουμε τους χάλυβες εργαλείων που προσφέρουμε στα Hubs.
❖ Ο χάλυβας εργαλείων D2 είναι ένα ανθεκτικό στη φθορά κράμα που διατηρεί τη σκληρότητά του σε θερμοκρασία 425°C.Χρησιμοποιείται συνήθως για την κατασκευή κοπτικών εργαλείων και μήτρων.
❖ Ο χάλυβας εργαλείων Α2 είναι ένας χάλυβας εργαλείων γενικής χρήσης σκληρυμένος με αέρα με καλή σκληρότητα και εξαιρετική σταθερότητα διαστάσεων σε υψηλές θερμοκρασίες.Χρησιμοποιείται συνήθως για την κατασκευή καλουπιών με έγχυση.
❖ Ο χάλυβας εργαλείων O1 είναι ένα κράμα σκληρυμένο με λάδι με υψηλή σκληρότητα 65 HRC.Χρησιμοποιείται συνήθως για μαχαίρια και εργαλεία κοπής.
Χαρακτηριστικά υλικού:
❖ Τυπική πυκνότητα: 7,8 g/cm3
❖ Τυπική σκληρότητα: 45-65 HRC
Τι είναι ο ορείχαλκος;Το αγώγιμο & καλλυντικό κράμα
Ένα ορειχάλκινο τμήμα C36000
Ορείχαλκοςείναι ένα κράμα μετάλλων με καλή μηχανική επεξεργασία και εξαιρετική ηλεκτρική αγωγιμότητα, καθιστώντας το ιδανικό για εφαρμογές που απαιτούν χαμηλή τριβή.Θα βρείτε συχνά καλλυντικά εξαρτήματα από ορείχαλκο που χρησιμοποιούνται για αρχιτεκτονικούς σκοπούς (χρυσές λεπτομέρειες).
Εδώ είναι ο ορείχαλκος που προσφέρουμε στα Hubs.
❖ Ο ορείχαλκος C36000 είναι ένα υλικό με υψηλή αντοχή σε εφελκυσμό και φυσική αντοχή στη διάβρωση.Είναι ένα από τα πιο εύκολα κατεργάσιμα υλικά, επομένως χρησιμοποιείται συχνά για εφαρμογές μεγάλου όγκου.
Χαρακτηριστικά υλικού:
❖ Τυπική πυκνότητα: 8,4-8,7 g/cm3
❖ Μη μαγνητικό
Τι είναι το ABS;Το πρωτότυπο θερμοπλαστικό
Ένα εξάρτημα κατασκευασμένο από ABS
ABSείναι ένα από τα πιο κοινά θερμοπλαστικά υλικά που προσφέρει καλές μηχανικές ιδιότητες, εξαιρετική αντοχή στην κρούση, υψηλή αντοχή στη θερμότητα και καλή μηχανική ικανότητα.
Το ABS έχει χαμηλή πυκνότητα, καθιστώντας το ιδανικό για ελαφριές εφαρμογές.Τα επεξεργασμένα με CNC εξαρτήματα ABS χρησιμοποιούνται συχνά ως πρωτότυπα πριν από τη μαζική παραγωγή με χύτευση με έγχυση.
Χαρακτηριστικά υλικού:
❖ Τυπική πυκνότητα: 1,00-1,05 g/cm3
Τι είναι το νάιλον;Το τεχνικό θερμοπλαστικό
Ένα εξάρτημα από νάιλον
Νάιλον(γνωστός και ως πολυαμίδιο (PA)) είναι ένα θερμοπλαστικό που χρησιμοποιείται συχνά για εφαρμογές μηχανικής, λόγω των εξαιρετικών μηχανικών ιδιοτήτων, της καλής αντοχής σε κρούση και της υψηλής αντοχής σε χημικά και τριβή.Είναι ευαίσθητο στην απορρόφηση νερού και υγρασίας.
Το νάιλον 6 και το νάιλον 66 είναι οι ποιότητες που χρησιμοποιούνται πιο συχνά στη μηχανική κατεργασία CNC.
Χαρακτηριστικά υλικού:
❖ Τυπική πυκνότητα: 1,14 g/cm3
Τι είναι το πολυανθρακικό;Το θερμοπλαστικό με αντοχή στην κρούση
Ένα εξάρτημα κατασκευασμένο από πολυανθρακικό
Το Polycarbonate είναι ένα θερμοπλαστικό με υψηλή σκληρότητα, καλή μηχανική επεξεργασία και εξαιρετική αντοχή σε κρούση (καλύτερο από το ABS).Είναι συνήθως διαφανές, αλλά μπορεί να βαφτεί σε διάφορα χρώματα.Αυτοί οι παράγοντες το καθιστούν ιδανικό για ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών, συμπεριλαμβανομένων ρευστών συσκευών ή υαλοπινάκων αυτοκινήτων.
Χαρακτηριστικά υλικού:
❖ Τυπική πυκνότητα: 1,20-1,22 g/cm3
Τι είναι το POM (Delrin);Το πιο επεξεργάσιμο πλαστικό CNC
Ένα εξάρτημα κατασκευασμένο από POM (Delrin)
Το POM είναι ευρέως γνωστό με την εμπορική ονομασία Delrin και είναι ένα θερμοπλαστικό μηχανικής με την υψηλότερη μηχανική ικανότητα μεταξύ των πλαστικών.
Το POM (Delrin) είναι συχνά η καλύτερη επιλογή κατά την επεξεργασία πλαστικών εξαρτημάτων με CNC που απαιτούν υψηλή ακρίβεια, υψηλή ακαμψία, χαμηλή τριβή, εξαιρετική σταθερότητα διαστάσεων σε υψηλές θερμοκρασίες και πολύ χαμηλή απορρόφηση νερού.
Χαρακτηριστικά υλικού:
❖ Τυπική πυκνότητα: 1,40-1,42 g/cm3
Τι είναι το PTFE (τεφλόν);Το θερμοπλαστικό ακραίας θερμοκρασίας
Ένα εξάρτημα κατασκευασμένο από PTFE
PTFE, κοινώς γνωστό ως Teflon, είναι ένα θερμοπλαστικό μηχανικής με εξαιρετική χημική και θερμική αντοχή και τον χαμηλότερο συντελεστή τριβής από οποιοδήποτε γνωστό στερεό.Είναι ένα από τα λίγα πλαστικά που αντέχουν σε θερμοκρασίες λειτουργίας πάνω από 200 βαθμούς Κελσίου και είναι ένας εξαιρετικός ηλεκτρικός μονωτήρας.Έχει επίσης καθαρές μηχανικές ιδιότητες και χρησιμοποιείται συχνά ως επένδυση ή ένθετο σε ένα συγκρότημα.
Χαρακτηριστικά υλικού:
❖ Τυπική πυκνότητα: 2,2 g/cm3
Τι είναι το HDPE;Το θερμοπλαστικό εξωτερικού χώρου & σωληνώσεων
Ένα εξάρτημα κατασκευασμένο από HDPE
Πολυαιθυλένιο υψηλής πυκνότητας (HDPE)είναι ένα θερμοπλαστικό με υψηλή αναλογία αντοχής προς βάρος, υψηλή αντοχή σε κρούση και καλή αντοχή στις καιρικές συνθήκες.Το HDPE είναι ελαφρύ και είναι κατάλληλο για εξωτερική χρήση και σωληνώσεις.Όπως το ABS, χρησιμοποιείται συχνά για τη δημιουργία πρωτοτύπων πριν από το Injection Molding.
Χαρακτηριστικά υλικού:
❖ Τυπική πυκνότητα: 0,93-0,97 g/cm3
Τι είναι το PEEK;Το πλαστικό για να αντικαταστήσει το μέταλλο
Ανταλλακτικό κατασκευασμένο από την PEEK
ΚΡΥΦΟΚΟΙΤΑΓΜΑείναι ένα θερμοπλαστικό μηχανικής υψηλής απόδοσης με εξαιρετικές μηχανικές ιδιότητες, θερμική σταθερότητα σε ένα πολύ ευρύ φάσμα θερμοκρασιών και εξαιρετική αντοχή στις περισσότερες χημικές ουσίες.
Το PEEK χρησιμοποιείται συχνά για την αντικατάσταση μεταλλικών εξαρτημάτων λόγω της υψηλής αναλογίας αντοχής προς βάρος.Διατίθενται επίσης ιατρικοί βαθμοί, καθιστώντας το PEEK κατάλληλο και για βιοϊατρικές εφαρμογές.
Χαρακτηριστικά υλικού:
❖ Τυπική πυκνότητα: 1,32 g/cm3
Συχνές ερωτήσεις
❖ Ποια είναι τα πλεονεκτήματα της κατεργασίας CNC με μέταλλα;
Τα μέταλλα είναι ιδανικά για κατασκευαστικές εφαρμογές που απαιτούν υψηλή αντοχή, σκληρότητα ή/και αξιόπιστες αντιστάσεις σε ακραίες θερμοκρασίες.
Η πηγή του άρθρου:https://www.hubs.com/knowledge-hub/?topic=CNC+machining
Ώρα δημοσίευσης: Μάιος-10-2023