Ta obsežen vodnik primerja 25 najpogostejših materialov, ki se uporabljajo pri CNC obdelavi, in vam pomaga izbrati pravega za vašo aplikacijo.
CNC strojna obdelava lahko proizvaja dele iz skoraj vseh kovin ali plastike.V tem primeru je na voljo ogromno materialov za dele, izdelane s CNC rezkanjem in struženjem.Izbira pravega za vašo aplikacijo je lahko velik izziv, razumevanje prednosti in najboljše uporabe vsakega razpoložljivega materiala pa je lahko ključnega pomena.
V tem članku primerjamo najpogostejše CNC materiale glede mehanskih in toplotnih lastnosti, stroškov ter tipičnih (in optimalnih) aplikacij.
Kako izberete prave CNC materiale?
Ko načrtujete del za CNC strojno obdelavo, je izbira pravih materialov bistvena.Tukaj so osnovni koraki, ki jih priporočamo, da izberete prave materiale za dele po meri.
Določite zahteve glede materialov: te lahko vključujejo mehanske, toplotne ali druge zahteve glede materialov, pa tudi stroške in površinsko obdelavo.Razmislite, kako boste uporabljali svoje dele in v kakšnem okolju bodo.
Identificirajte možne materiale: določite nekaj kandidatnih materialov, ki izpolnjujejo vse (ali večino) vaših oblikovalskih zahtev.
Izberite najprimernejši material: tukaj je običajno potreben kompromis med dvema ali več zahtevami za načrtovanje (na primer mehanske lastnosti in stroški).
V tem članku se bomo osredotočili na drugi korak.Z uporabo spodaj predstavljenih informacij lahko prepoznate materiale, ki so najprimernejši za vašo aplikacijo, pri tem pa ohranite svoj projekt v proračunu.
Kakšne so Hubsove smernice za izbiro materialov za CNC?
V spodnjih tabelah povzemamo ustrezne značilnosti najpogostejših CNC materialov, zbranih s pregledom podatkovnih listov, ki so jih zagotovili proizvajalci materialov.Kovine in plastiko delimo v dve različni kategoriji.
Kovine se večinoma uporabljajo v aplikacijah, ki zahtevajo visoko trdnost, trdoto in toplotno odpornost.Plastika je lahek material s širokim razponom fizikalnih lastnosti, ki se pogosto uporablja zaradi svoje kemične odpornosti in električne izolacijske sposobnosti.
Pri naši primerjavi CNC materialov se osredotočamo na mehansko trdnost (izraženo kot natezna meja tečenja), obdelovalnost (lahkost obdelave vpliva na ceno CNC), ceno, trdoto (predvsem za kovine) in temperaturno odpornost (predvsem za plastiko).
Tukaj je infografika, ki jo lahko uporabite kot hitro referenco za hitro prepoznavanje CNC materialov, ki ustrezajo posebnim inženirskim potrebam:
Kaj je aluminij?Robustna, ekonomična zlitina
Komponenta iz aluminija 6061
Aluminijeve zlitine imajo odlično razmerje med trdnostjo in težo, visoko toplotno in električno prevodnost ter naravno zaščito pred korozijo.So enostavni za strojno obdelavo in so stroškovno učinkoviti v velikih količinah, zaradi česar so pogosto najbolj ekonomična možnost za proizvodnjo prototipov in drugih vrst delov.
Čeprav imajo aluminijeve zlitine običajno nižjo trdnost in trdoto kot jekla, jih je mogoče anodizirati, kar na njihovi površini ustvari trdo zaščitno plast.
Razčlenimo različne vrste aluminijevih zlitin.
❖ Aluminij 6061 je najpogostejša aluminijeva zlitina za splošno uporabo z dobrim razmerjem med trdnostjo in težo ter odlično obdelovalnostjo.
❖ Aluminij 6082 ima podobno sestavo in lastnosti materiala kot 6061. Pogosteje se uporablja v Evropi (saj je v skladu z britanskimi standardi).
❖ Aluminij 7075 je zlitina, ki se najpogosteje uporablja v vesoljskih aplikacijah, kjer je zmanjšanje teže kritično.Ima odlične lastnosti proti utrujenosti in se lahko toplotno obdela do visoke trdnosti in trdote, zaradi česar je primerljiv z jekli.
❖ Aluminij 5083 ima večjo trdnost kot večina drugih aluminijevih zlitin in izjemno odpornost na morsko vodo.Zaradi tega je optimalen za uporabo v gradbeništvu in na morju.Je tudi odlična izbira za varjenje.
Lastnosti materiala:
❖ Tipična gostota aluminijevih zlitin: 2,65-2,80 g/cm3
❖ Lahko se eloksira
❖ Nemagnetno
Kaj je nerjavno jeklo?Močna, trpežna zlitina
Del iz nerjavečega jekla 304
Zlitine iz nerjavnega jekla imajo visoko trdnost, visoko duktilnost, odlično odpornost proti obrabi in koroziji ter jih je mogoče enostavno variti, strojno obdelovati in polirati.Glede na sestavo so lahko (v bistvu) nemagnetni ali magnetni.
Razčlenimo vrste nerjavnega jekla, ki jih ponujamo na platformi.
❖ Nerjaveče jeklo 304 je najpogostejša zlitina nerjavečega jekla.Ima odlične mehanske lastnosti in dobro obdelovalnost.Odporen je na večino okoljskih razmer in korozivnih medijev.
❖ Nerjaveče jeklo 316 je še ena običajna zlitina nerjavečega jekla s podobnimi mehanskimi lastnostmi kot 304. Ima pa višjo korozijsko in kemično odpornost, zlasti na slane raztopine (na primer morsko vodo), zato je pogosto boljša za uporabo v težjih okoljih.
❖ Nerjavno jeklo 2205 Duplex ima največjo trdnost (dvakrat večjo od običajnih zlitin nerjavnega jekla) in odlično odpornost proti koroziji.Uporablja se v ekstremnih okoljih, s številnimi aplikacijami v nafti in plinu.
❖ Nerjaveče jeklo 303 ima odlično žilavost, vendar nižjo odpornost proti koroziji v primerjavi z 304. Zaradi odlične obdelovalnosti se pogosto uporablja v obsežnih aplikacijah, kot je izdelava matic in vijakov za vesoljsko uporabo.
❖ Nerjaveče jeklo 17-4 (razred SAE 630) ima mehanske lastnosti, ki so primerljive z 304. Lahko se izločno utrdi do zelo visoke stopnje (primerljivo z orodnimi jekli) in ima odlično kemično odpornost, zaradi česar je primerno za zelo zmogljive aplikacije, kot je proizvodnja lopatic za vetrne turbine.
Lastnosti materiala:
❖ Tipična gostota: 7,7-8,0 g/cm3
❖ Nemagnetne zlitine iz nerjavnega jekla: 304, 316, 303
❖ Magnetne zlitine iz nerjavečega jekla: 2205 Duplex, 17-4
Kaj je mehko jeklo?Zlitina za splošno uporabo
Del iz mehkega jekla 1018
Mehka jeklaso znana tudi kot nizkoogljična jekla in imajo dobre mehanske lastnosti, odlično obdelovalnost in dobro varljivost.Ker so razmeroma poceni, jih proizvajalci uporabljajo za številne splošne namene, kot so šablone in napeljave.Mehka jekla so dovzetna za korozijo in kemične poškodbe.
Razčlenimo vrste mehkih jekel, ki so na voljo na platformi.
❖ Blago jeklo 1018 je zlitina za splošno uporabo z dobro obdelovalnostjo in varljivostjo ter odlično žilavostjo, trdnostjo in trdoto.Je najpogosteje uporabljena zlitina mehkega jekla.
❖ Blago jeklo 1045 je srednje ogljikovo jeklo z dobro varljivostjo, dobro obdelovalnostjo ter visoko trdnostjo in odpornostjo na udarce.
❖ Mehko jeklo A36 je običajno strukturno jeklo z dobro varljivostjo.Primeren je za različne industrijske in gradbene aplikacije.
Lastnosti materiala:
❖ Tipična gostota: 7,8-7,9 g/cm3
❖ Magnetna
Kaj je legirano jeklo?Trpejša zlitina, odporna proti obrabi
Del iz legiranega jekla
Legirana jekla poleg ogljika vsebujejo tudi druge legirne elemente, kar ima za posledico izboljšano trdoto, žilavost, odpornost proti utrujenosti in obrabi.Podobno kot blaga jekla so tudi legirana jekla dovzetna za korozijo in napade kemikalij
❖ Legirano jeklo 4140 ima dobre splošne mehanske lastnosti z dobro trdnostjo in žilavostjo.Ta zlitina je primerna za številne industrijske namene, ni pa priporočljiva za varjenje.
❖ Legirano jeklo 4340 je mogoče toplotno obdelati do visokih stopenj trdnosti in trdote, pri tem pa ohraniti dobro žilavost, odpornost proti obrabi in odpornost proti utrujenosti.Ta zlitina je varljiva.
Lastnosti materiala:
❖ Tipična gostota: 7,8-7,9 g/cm3
❖ Magnetna
Kaj je orodno jeklo?Izjemno močna in odporna zlitina
Del, izdelan iz orodnega jekla
Orodna jeklaso kovinske zlitine z izjemno visoko trdoto, togostjo, abrazijo in toplotno odpornostjo, dokler setoplotna obdelava.Uporabljajo se za izdelavo proizvodnih orodij (od tod tudi ime), kot so matrice, žigi in kalupi.
Razčlenimo orodna jekla, ki jih ponujamo v Hubs.
❖ Orodno jeklo D2 je obrabno odporna zlitina, ki ohrani trdoto do temperature 425°C.Običajno se uporablja za izdelavo rezalnih orodij in matric.
❖ Orodno jeklo A2 je na zraku utrjeno orodno jeklo za splošno uporabo z dobro žilavostjo in odlično dimenzijsko stabilnostjo pri povišanih temperaturah.Običajno se uporablja za izdelavo orodij za brizganje.
❖ Orodno jeklo O1 je v olju utrjena zlitina z visoko trdoto 65 HRC.Običajno se uporablja za nože in rezalna orodja.
Lastnosti materiala:
❖ Tipična gostota: 7,8 g/cm3
❖ Tipična trdota: 45-65 HRC
Kaj je medenina?Prevodna in kozmetična zlitina
Del iz medenine C36000
Medeninaje kovinska zlitina z dobro obdelovalnostjo in odlično električno prevodnostjo, zaradi česar je idealna za aplikacije, ki zahtevajo nizko trenje.Pogosto boste našli kozmetične dele iz medenine, ki se uporabljajo v arhitekturne namene (zlati detajli).
Tukaj je medenina, ki jo ponujamo pri Hubs.
❖ Medenina C36000 je material z visoko natezno trdnostjo in naravno odpornostjo proti koroziji.Je eden od materialov, ki jih je najlažje obdelovati, zato se pogosto uporablja za velike količine.
Lastnosti materiala:
❖ Tipična gostota: 8,4-8,7 g/cm3
❖ Nemagnetno
Kaj je ABS?Prototipna termoplastika
Del iz ABS
ABSje eden najpogostejših termoplastičnih materialov, ki ponuja dobre mehanske lastnosti, odlično udarno trdnost, visoko toplotno odpornost in dobro obdelovalnost.
ABS ima nizko gostoto, zaradi česar je idealen za lahke aplikacije.CNC strojno obdelani ABS deli se pogosto uporabljajo kot prototipi pred množično proizvodnjo z brizganjem.
Lastnosti materiala:
❖ Tipična gostota: 1,00-1,05 g/cm3
Kaj je najlon?Inženirska termoplastika
Del iz najlona
Najlon(aka poliamid (PA)) je termoplast, ki se pogosto uporablja v inženirskih aplikacijah zaradi svojih odličnih mehanskih lastnosti, dobre udarne trdnosti ter visoke odpornosti proti kemikalijam in obrabi.Občutljiv je na vodo in absorpcijo vlage.
Najlon 6 in najlon 66 sta kakovosti, ki se najpogosteje uporabljata pri CNC obdelavi.
Lastnosti materiala:
❖ Tipična gostota: 1,14 g/cm3
Kaj je polikarbonat?Termoplast z udarno trdnostjo
Del izdelan iz polikarbonata
Polikarbonat je termoplast z visoko žilavostjo, dobro obdelovalnostjo in odlično udarno trdnostjo (boljša od ABS).Običajno je prozoren, vendar ga je mogoče barvati v različne barve.Zaradi teh dejavnikov je idealen za široko paleto aplikacij, vključno s fluidnimi napravami ali avtomobilsko zasteklitvijo.
Lastnosti materiala:
❖ Tipična gostota: 1,20-1,22 g/cm3
Kaj je POM (Delrin)?Najbolj obdelovalna CNC plastika
Del iz POM (Delrin)
POM je splošno znan pod komercialnim imenom Delrin in je inženirska termoplastika z najvišjo obdelovalnostjo med plastiko.
POM (Delrin) je pogosto najboljša izbira pri CNC obdelavi plastičnih delov, ki zahtevajo visoko natančnost, visoko togost, nizko trenje, odlično dimenzijsko stabilnost pri povišanih temperaturah in zelo nizko absorpcijo vode.
Lastnosti materiala:
❖ Tipična gostota: 1,40-1,42 g/cm3
Kaj je PTFE (teflon)?Termoplastika za ekstremne temperature
Del iz PTFE
PTFE, splošno znan kot teflon, je inženirski termoplast z odlično kemično in toplotno odpornostjo ter najnižjim koeficientom trenja med vsemi znanimi trdnimi snovmi.Je ena redkih plastičnih mas, ki prenese delovne temperature nad 200 stopinj Celzija in je izjemen električni izolator.Ima tudi čiste mehanske lastnosti in se pogosto uporablja kot podloga ali vložek v sklopu.
Lastnosti materiala:
❖ Tipična gostota: 2,2 g/cm3
Kaj je HDPE?Zunanji in cevni termoplast
Del iz HDPE
Polietilen visoke gostote (HDPE)je termoplast z visokim razmerjem med trdnostjo in težo, visoko udarno trdnostjo in dobro vremensko odpornostjo.HDPE je lahek in primeren za zunanjo uporabo in cevi.Tako kot ABS se pogosto uporablja za izdelavo prototipov pred brizganjem.
Lastnosti materiala:
❖ Tipična gostota: 0,93-0,97 g/cm3
Kaj je PEEK?Plastika namesto kovine
Del izdelan iz PEEK
PEEKje visoko zmogljiv inženirski termoplast z odličnimi mehanskimi lastnostmi, toplotno stabilnostjo v zelo širokem razponu temperatur in odlično odpornostjo na večino kemikalij.
PEEK se pogosto uporablja za zamenjavo kovinskih delov zaradi visokega razmerja med trdnostjo in težo.Na voljo so tudi medicinske kakovosti, zaradi česar je PEEK primeren tudi za biomedicinske aplikacije.
Lastnosti materiala:
❖ Tipična gostota: 1,32 g/cm3
Pogosto zastavljena vprašanja
❖ Kakšne so prednosti CNC obdelave kovin?
Kovine so idealne za uporabo v proizvodnji, ki zahteva visoko trdnost, trdoto in/ali zanesljivo odpornost na ekstremne temperature.
Vir članka:https://www.hubs.com/knowledge-hub/?topic=CNC+machining
Čas objave: maj-10-2023