See põhjalik juhend võrdleb 25 kõige levinumat CNC-töötluses kasutatavat materjali ja aitab teil valida oma rakenduse jaoks sobivaima.
CNC-töötlusega saab toota osi peaaegu igast metallist või plastist.Sel juhul on CNC-freesimise ja -treimisega toodetud osade jaoks saadaval suur valik materjale.Rakenduse jaoks õige valimine võib olla üsna keeruline ning iga saadaoleva materjali eeliste ja parimate kasutusviiside mõistmine võib olla ülioluline.
Selles artiklis võrdleme kõige levinumaid CNC-materjale mehaaniliste ja termiliste omaduste, kulude ja tüüpiliste (ja optimaalsete) rakenduste osas.
Kuidas valida õigeid CNC-materjale?
Kui projekteerite osa CNC-töötlemiseks, on õigete materjalide valimine oluline.Siin on põhilised sammud, mida soovitame järgida, et valida oma kohandatud osade jaoks õiged materjalid.
Määratlege materjalinõuded: need võivad hõlmata mehaanilisi, termilisi või muid materjalinõudeid, samuti kulusid ja pinnaviimistlust.Mõelge, kuidas te oma osi kasutate ja millises keskkonnas need asuvad.
Tuvastage kandidaatmaterjalid: määrake üles mõned kandidaatmaterjalid, mis vastavad kõigile (või enamikule) teie disaininõuetele.
Valige kõige sobivam materjal: siin on tavaliselt vaja kompromissi kahe või enama konstruktsiooninõude (nt mehaaniline jõudlus ja maksumus) vahel.
Selles artiklis keskendume teisele sammule.Allpool esitatud teabe abil saate tuvastada teie rakenduse jaoks kõige sobivamad materjalid, hoides samal ajal oma projekti eelarves.
Millised on Hubsi juhised CNC materjalide valimisel?
Allolevates tabelites võtame kokku kõige levinumate CNC-materjalide asjakohased omadused, mis on kogutud materjalitootjate esitatud andmelehti uurides.Jagame metallid ja plastid kahte erinevasse kategooriasse.
Metalle kasutatakse peamiselt rakendustes, mis nõuavad suurt tugevust, kõvadust ja soojustakistust.Plastid on kerged materjalid, millel on lai valik füüsikalisi omadusi, mida sageli kasutatakse nende keemilise vastupidavuse ja elektriisolatsioonivõime tõttu.
CNC materjalide võrdluses keskendume mehaanilisele tugevusele (väljendatakse tõmbe voolavuspiirina), töödeldavusele (töötlemise lihtsus mõjutab CNC hinnakujundust), maksumusele, kõvadusele (peamiselt metallide puhul) ja temperatuuritaluvusele (peamiselt plastide puhul).
Siin on infograafik, mida saate kasutada kiire viitena konkreetsetele insenerivajadustele vastavate CNC materjalide kiireks tuvastamiseks:
Mis on alumiinium?Tugev ja ökonoomne sulam
Alumiiniumist 6061 valmistatud komponent
Alumiiniumsulamitel on suurepärane tugevuse ja kaalu suhe, kõrge soojus- ja elektrijuhtivus ning loomulik kaitse korrosiooni eest.Neid on lihtne töödelda ja need on lahtiselt kuluefektiivsed, muutes need sageli kõige ökonoomsemaks võimaluseks prototüüpide ja muud tüüpi osade tootmiseks.
Kuigi alumiiniumisulamitel on tavaliselt madalam tugevus ja kõvadus kui terastel, saab neid anodeerida, luues nende pinnale kõva kaitsekihi.
Jaotame erinevat tüüpi alumiiniumsulamid.
❖ Alumiinium 6061 on kõige levinum üldkasutatav alumiiniumsulam, millel on hea tugevuse ja kaalu suhe ning suurepärane töödeldavus.
❖ Alumiinium 6082 koostis ja materjali omadused on sarnased 6061-ga. Seda kasutatakse Euroopas sagedamini (kuna see vastab Briti standarditele).
❖ Alumiinium 7075 on sulam, mida kasutatakse kõige sagedamini kosmosetööstuses, kus kaalu vähendamine on kriitilise tähtsusega.Sellel on suurepärased väsimusomadused ning seda saab kuumtöödelda kõrge tugevuse ja kõvaduse saavutamiseks, muutes selle võrreldavaks terastega.
❖ Alumiinium 5083 on suurem tugevus kui enamikul teistel alumiiniumisulamitel ja erakordne vastupidavus mereveele.See muudab selle optimaalseks ehitus- ja mererakenduste jaoks.See on ka suurepärane valik keevitamiseks.
Materjali omadused:
❖ Alumiiniumisulamite tüüpiline tihedus: 2,65-2,80 g/cm3
❖ Saab anodeerida
❖ Mittemagnetiline
Mis on roostevaba teras?Tugev, vastupidav sulam
Roostevabast terasest 304 valmistatud osa
Roostevabast terasest sulamitel on kõrge tugevus, kõrge elastsus, suurepärane kulumis- ja korrosioonikindlus ning neid saab kergesti keevitada, töödelda ja poleerida.Sõltuvalt koostisest võivad need olla (põhimõtteliselt) mittemagnetilised või magnetilised.
Teeme lahti roostevaba terase tüübid, mida me platvormil pakume.
❖ Roostevaba teras 304 on kõige levinum roostevaba terase sulam.Sellel on suurepärased mehaanilised omadused ja hea töödeldavus.See on vastupidav enamikule keskkonnatingimustele ja söövitavale keskkonnale.
❖ Roostevaba teras 316 on veel üks levinud roostevaba terase sulam, millel on 304-ga sarnased mehaanilised omadused. Sellel on aga suurem korrosiooni- ja kemikaalikindlus, eriti soolalahuste (nt merevesi) suhtes, mistõttu sobib see sageli paremini toime karmima keskkonnaga.
❖ Roostevabast terasest 2205 Duplex on kõrgeim tugevus (kaks korda suurem kui tavalistel roostevaba terase sulamitel) ja suurepärane korrosioonikindlus.Seda kasutatakse äärmuslikes keskkondades, paljudes rakendustes nafta ja gaasi valdkonnas.
❖ Roostevabast terasest 303 on suurepärane sitkus, kuid madalam korrosioonikindlus võrreldes 304-ga. Tänu suurepärasele töödeldavusele kasutatakse seda sageli suuremahulistes rakendustes, näiteks kosmosetööstuses kasutatavate mutrite ja poltide tootmisel.
❖ Roostevaba teras 17-4 (SAE klass 630) on mehaaniliste omadustega, mis on võrreldavad 304-ga. Seda saab väga kõrgel määral karestada sademetega (võrreldes tööriistaterastega) ja sellel on suurepärane keemiline vastupidavus, mistõttu see sobib väga suure jõudlusega rakendusteks. näiteks tuuleturbiinide labade tootmine.
Materjali omadused:
❖ Tüüpiline tihedus: 7,7-8,0 g/cm3
❖ Mittemagnetilised roostevabast terasest sulamid: 304, 316, 303
❖ Magnetilised roostevabast terasest sulamid: 2205 Duplex, 17-4
Mis on pehme teras?Üldotstarbeline sulam
Osa on valmistatud pehmest terasest 1018
Pehmed terasedtuntakse ka madala süsinikusisaldusega terastena ning neil on head mehaanilised omadused, hea töödeldavus ja hea keevitatavus.Kuna need on suhteliselt madalad, kasutavad tootjad neid paljudes üldotstarbelistes rakendustes, nagu rakised ja kinnitusdetailid.Kerged terased on vastuvõtlikud korrosioonile ja keemilistele kahjustustele.
Jaotame platvormil saadaolevad pehmete teraste tüübid.
❖ Kerge teras 1018 on üldkasutatav sulam, millel on hea töödeldavus ja keevitatavus ning suurepärane sitkus, tugevus ja kõvadus.See on kõige sagedamini kasutatav pehme terase sulam.
❖ Kerge teras 1045 on keskmise süsinikusisaldusega teras, millel on hea keevitatavus, hea töödeldavus ning kõrge tugevus ja löögikindlus.
❖ Pehme teras A36 on tavaline hea keevitatavusega konstruktsiooniteras.See sobib mitmesuguste tööstus- ja ehitusrakenduste jaoks.
Materjali omadused:
❖ Tüüpiline tihedus: 7,8-7,9 g/cm3
❖ Magnetiline
Mis on legeerteras?Tugevam, kulumiskindel sulam
Legeerterasest valmistatud osa
Legeerteras sisaldab lisaks süsinikule ka muid legeerelemente, mille tulemuseks on parem kõvadus, sitkus, väsimus ja kulumiskindlus.Sarnaselt pehmetele terastele on legeerteras vastuvõtlik korrosioonile ja kemikaalide rünnakutele
❖ Legeerterasel 4140 on head üldised mehaanilised omadused, hea tugevus ja sitkus.See sulam sobib paljudeks tööstuslikeks rakendusteks, kuid seda ei soovitata keevitamiseks.
❖ Legeerterast 4340 saab kuumtöödelda kõrge tugevuse ja kõvaduse saavutamiseks, säilitades samal ajal selle hea sitkuse, kulumiskindluse ja väsimustugevuse.See sulam on keevitatav.
Materjali omadused:
❖ Tüüpiline tihedus: 7,8-7,9 g/cm3
❖ Magnetiline
Mis on tööriistateras?Erakordselt sitke ja vastupidav sulam
Tööriistaterasest töödeldud detail
Tööriistaterasedon metallisulamid, millel on erakordselt kõrge kõvadus, jäikus, kulumiskindlus ja soojustakistus, kuni need läbivadkuumtöötlus.Neid kasutatakse tootmistööriistade (sellest ka nime) loomiseks, nagu stantsid, templid ja vormid.
Lõhkume tööriistaterased, mida Hubsis pakume.
❖ Tööriistateras D2 on kulumiskindel sulam, mis säilitab oma kõvaduse temperatuurini 425°C.Seda kasutatakse tavaliselt lõikeriistade ja stantside valmistamiseks.
❖ Tööriistateras A2 on õhuga karastatud üldotstarbeline tööriistateras, millel on hea sitkus ja suurepärane mõõtmete stabiilsus kõrgetel temperatuuridel.Seda kasutatakse tavaliselt survevaluvormide valmistamiseks.
❖ Tööriistateras O1 on õliga karastatud sulam, mille kõvadus on 65 HRC.Seda kasutatakse tavaliselt nugade ja lõikeriistade jaoks.
Materjali omadused:
❖ Tüüpiline tihedus: 7,8 g/cm3
❖ Tüüpiline kõvadus: 45-65 HRC
Mis on messing?Juhtiv ja kosmeetiline sulam
Brass C36000 osa
Messingon hea töödeldavuse ja suurepärase elektrijuhtivusega metallisulam, mis muudab selle ideaalseks rakenduste jaoks, mis nõuavad vähe hõõrdumist.Sageli leiate kosmeetilisi messingosi, mida kasutatakse arhitektuurilistel eesmärkidel (kulddetailid).
Siin on messing, mida Hubsis pakume.
❖ Messing C36000 on kõrge tõmbetugevuse ja loodusliku korrosioonikindlusega materjal.See on üks lihtsamini töödeldavaid materjale, mistõttu kasutatakse seda sageli suuremahuliste rakenduste jaoks.
Materjali omadused:
❖ Tüüpiline tihedus: 8,4-8,7 g/cm3
❖ Mittemagnetiline
Mis on ABS?Termoplasti prototüüp
ABS-st valmistatud osa
ABSon üks levinumaid termoplastseid materjale, millel on head mehaanilised omadused, suurepärane löögitugevus, kõrge kuumuskindlus ja hea töödeldavus.
ABS-i tihedus on madal, mistõttu on see ideaalne kergete rakenduste jaoks.CNC-töödeldud ABS-osi kasutatakse sageli prototüüpidena enne survevaluga masstootmist.
Materjali omadused:
❖ Tüüpiline tihedus: 1,00-1,05 g/cm3
Mis on nailon?Tehniline termoplast
Nailonist valmistatud osa
Nailon(teise nimega polüamiid (PA)) on termoplast, mida kasutatakse sageli insenertehnilistes rakendustes selle suurepäraste mehaaniliste omaduste, hea löögitugevuse ning kõrge keemilise ja kulumiskindluse tõttu.See on vastuvõtlik vee ja niiskuse imendumisele.
Nailon 6 ja nailon 66 on klassid, mida CNC-töötluses kõige sagedamini kasutatakse.
Materjali omadused:
❖ Tüüpiline tihedus: 1,14 g/cm3
Mis on polükarbonaat?Löögitugevusega termoplast
Polükarbonaadist valmistatud osa
Polükarbonaat on suure sitkuse, hea töödeldavuse ja suurepärase löögitugevusega termoplast (parem kui ABS).Tavaliselt on see läbipaistev, kuid seda saab värvida mitmesuguste värvidega.Need tegurid muudavad selle ideaalseks paljude rakenduste jaoks, sealhulgas vedelad seadmed või autoklaasid.
Materjali omadused:
❖ Tüüpiline tihedus: 1,20-1,22 g/cm3
Mis on POM (Delrin)?Kõige paremini töödeldav CNC-plast
POM-ist valmistatud osa (Delrin)
POM on üldtuntud kaubandusliku nimetuse Delrin all ja see on plastide seas kõrgeima töödeldavusega insener-termoplast.
POM (Delrin) on sageli parim valik plastikdetailide CNC-töötlemisel, mis nõuavad suurt täpsust, suurt jäikust, väikest hõõrdumist, suurepärast mõõtmete stabiilsust kõrgetel temperatuuridel ja väga madalat veeimavusvõimet.
Materjali omadused:
❖ Tüüpiline tihedus: 1,40-1,42 g/cm3
Mis on PTFE (teflon)?Äärmusliku temperatuuriga termoplast
PTFE-st valmistatud osa
PTFE, üldtuntud kui teflon, on tehniliselt valmistatud termoplast, millel on suurepärane keemiline ja termiline vastupidavus ning teadaolevate tahkete ainete madalaim hõõrdetegur.See on üks väheseid plastikuid, mis talub töötemperatuuri üle 200 kraadi Celsiuse järgi ja on suurepärane elektriisolaator.Sellel on ka puhtad mehaanilised omadused ja seda kasutatakse sageli koostu voodri või vahetükina.
Materjali omadused:
❖ Tüüpiline tihedus: 2,2 g/cm3
Mis on HDPE?Välis- ja torustiku termoplast
HDPE-st valmistatud osa
Kõrge tihedusega polüetüleen (HDPE)on termoplast, millel on kõrge tugevuse ja kaalu suhe, kõrge löögitugevus ja hea ilmastikukindlus.HDPE on kerge ja sobib kasutamiseks välitingimustes ja torustikes.Nagu ABS, kasutatakse seda sageli prototüüpide loomiseks enne survevalu.
Materjali omadused:
❖ Tüüpiline tihedus: 0,93-0,97 g/cm3
Mis on PEEK?Plastik metalli asendamiseks
PEEKist valmistatud detail
PEEKon suure jõudlusega tehniline termoplast, millel on suurepärased mehaanilised omadused, termiline stabiilsus väga laias temperatuurivahemikus ja suurepärane vastupidavus enamikule kemikaalidele.
PEEK-i kasutatakse sageli metallosade asendamiseks selle kõrge tugevuse ja kaalu suhte tõttu.Saadaval on ka meditsiinilised klassid, mistõttu PEEK sobib ka biomeditsiinilisteks rakendusteks.
Materjali omadused:
❖ Tüüpiline tihedus: 1,32 g/cm3
Korduma kippuvad küsimused
❖ Millised on metallidega CNC-töötluse eelised?
Metallid sobivad ideaalselt tootmisrakendusteks, mis nõuavad suurt tugevust, kõvadust ja/või usaldusväärset vastupidavust äärmuslikele temperatuuridele.
Artikli allikas:https://www.hubs.com/knowledge-hub/?topic=CNC+machining
Postitusaeg: mai-10-2023