CNC обработката безспорно е жизнената сила на производствената индустрия с приложения като космическото пространство, медицинските устройства и електрониката. През последните години има невероятен напредък в областта на CNC машинните материали. Широкото им портфолио сега предлага страхотни комбинации от свойства на материалите, цена и естетика.
В тази статия ще се потопим в разнообразния свят на CNC материалите. Ние ще ви предоставим изчерпателно ръководство за избор на правилните материали за CNC обработка, включително подробен списък на често използвани материали. Освен това ще се докоснем до някои по-малко известни материали, които може би не сте обмисляли преди.
Машинна среда
Важно е да вземете предвид средата на обработка, когато избирате CNC материали. Тъй като различните материали реагират различно на различни условия на обработка, като скорост на рязане, материал на инструмента и охлаждаща течност. Средата на обработка включва фактори като температура, влажност и наличие на замърсители.
Например, някои материали може да имат склонност да се отчупват или напукват, ако температурата на обработка стане твърде висока, докато други могат да изпитат прекомерно износване на инструмента, ако скоростта на рязане е твърде висока. По същия начин, използването на определени охлаждащи течности или смазочни материали може да е необходимо за намаляване на топлината и триенето по време на обработка. Но те може да не са съвместими с определени материали и да доведат до корозия или други форми на повреда.
Следователно, вземането под внимание на средата на обработка може да помогне за подобряване на производителността, намаляване на разходите и гарантиране на качеството на крайния продукт.
Частично тегло
От съществено значение е да се вземе предвид теглото на частта, за да се гарантира рентабилност, производителност и технологичност. По-тежките части изискват повече материал, което може да увеличи производствените разходи. Освен това по-тежките части може да изискват по-големи и по-мощни машини с ЦПУ за производство, което увеличава разходите и времето за производство. Следователно изборът на материал с по-ниска плътност, като алуминий или магнезий, може да помогне за намаляване на теглото на частта и по-ниски производствени разходи.
Освен това теглото на частта също може да повлияе на производителността на крайния продукт. Например, в аерокосмическите приложения, намаляването на теглото на даден компонент може да увеличи горивната ефективност и да подобри цялостната производителност. В автомобилните приложения намаляването на теглото може също да подобри горивната ефективност, както и да увеличи ускорението и управлението.
Устойчивост на топлина
Устойчивостта на топлина пряко влияе върху способността на материала да издържа на високи температури, без да претърпява значителна деформация или повреда. По време на процеса на обработка с ЦПУ, обработваният материал претърпява различни цикли на нагряване и охлаждане, особено когато се реже, пробива или фрезова. Тези цикли могат да причинят термично разширение, изкривяване или напукване в материали, които не са устойчиви на топлина.
Изборът на CNC материали с добра устойчивост на топлина също може да помогне за подобряване на процеса на обработка и намаляване на производствените разходи. Когато даден материал може да издържи на високи температури, той позволява по-високи скорости на рязане и по-дълбоки срезове. Това води до по-кратки времена за обработка и намалено износване на инструментите.
Различните материали за CNC обработка имат различни нива на устойчивост на топлина и изборът на материал зависи от предназначението на крайния продукт. Материали като алуминий и мед са подходящи за радиатори и приложения за управление на топлината поради добрата им топлопроводимост. Но неръждаемата стомана и титанът са идеални за космически и медицински приложения поради високите си точки на топене и устойчивост на корозия.
Електропроводимост и магнитни изисквания
Електрическата проводимост е мярка за способността на материала да провежда електричество. При обработката с ЦПУ се предпочитат материали с висока електропроводимост, тъй като те могат ефективно да разсейват топлината. Това е особено важно при обработката на метали, тъй като топлината, генерирана по време на процеса, може да доведе до изкривяване или деформиране на материала. Материали с висока електропроводимост, като мед и алуминий, могат ефективно да разсейват топлината, което помага за предотвратяване на тези проблеми.
Магнитните свойства също са важни при избора на CNC материали, особено при работа с феромагнитни материали като желязо, никел и кобалт. Тези материали имат силно магнитно поле, което може да повлияе на процеса на рязане. Материали, които не са магнитни, като титан и неръждаема стомана, са предпочитани за CNC обработка. Тъй като те не се влияят от магнитното поле и следователно произвеждат по-чист рязане.
твърдост
Обработваемостта се отнася до това колко лесно даден материал може да бъде нарязан, пробит или оформен от машина с ЦПУ.
Когато CNC материал е твърде твърд, той може да бъде труден за рязане или оформяне, което може да доведе до прекомерно износване на инструмента, счупване на инструмента или лошо покритие на повърхността. Обратно, материал, който е твърде мек, може да се деформира или огъне под силата на рязане, което води до лоша точност на размерите или повърхностно покритие.
Следователно изборът на материал за CNC обработка с подходяща твърдост е от решаващо значение за постигане на висококачествени, прецизно обработени компоненти. Освен това, твърдостта на материала също може да повлияе на скоростта и ефективността на процеса на обработка. Тъй като по-твърдите материали може да изискват по-бавни скорости на рязане или по-мощни режещи инструменти.
Повърхностно покритие
Повърхностното покритие влияе върху производителността и външния вид на крайния обработен продукт. Например част с грапава повърхност може да изпита повече триене, което може да доведе до преждевременно износване и повреда. От друга страна, част с гладка повърхност ще има по-малко триене, което води до подобрена производителност и по-дълъг живот. Освен това повърхностното покритие също играе важна роля за естетиката. Полираната повърхност може да подобри външния вид на дадена част и да я направи по-привлекателна за клиентите.
Следователно, когато избирате материали за CNC обработка, е важно да вземете предвид изискванията за повърхностна обработка на крайния продукт. Някои материали се обработват по-лесно до получаване на гладка повърхност от други. Например метали като алуминий и месинг са относително лесни за обработка до гладко покритие. Обратно, материали като въглеродни влакна и фибростъкло могат да бъдат по-трудни за машинна обработка и постигането на гладка повърхност може да изисква специализирани инструменти и техники.
Естетика
Ако вашият проект за CNC обработка е предназначен да произведе продукт, който ще се използва в магазини от висок клас, естетиката ще бъде важен фактор. Материалът трябва да бъде визуално привлекателен, с привлекателна текстура, цвят и повърхностно покритие. Освен това трябва да може лесно да се полира, боядисва или завършва, за да се постигне желаният вид.
Освен това, в индустрии като автомобилната и космическата, естетиката може да бъде показател за качеството на продукта и вниманието на производителя към детайла. Това е особено важно при луксозните превозни средства, където потребителите плащат премия за висококачествени материали и покрития.
Приложение
Окончателното приложение на продукта е крайното решение. Гореспоменатите фактори съставляват малка част от всички причини, които човек обмисля, преди да финализира CNC материал. Други фактори, задвижвани от приложението, могат да включват практически съображения като обработваемост на материала, химическа реактивност, адхезивност, наличност на материала, живот на умора и др.
Когато става въпрос за избор на подходящи материали за CNC обработка, предвиденото приложение на крайния продукт е решаващ фактор, който трябва да се вземе предвид. Различните материали имат различни свойства, като твърдост, якост на опън и пластичност. Тези свойства влияят върху това как даден материал работи при определени условия и определят пригодността на материала за различни приложения.
Например, ако крайният продукт е предназначен за използване в среда с висока температура, материали като алуминий или мед биха били по-добър избор поради тяхната висока топлопроводимост и устойчивост на топлинно увреждане.
Бюджет
Бюджетът е важен фактор, който трябва да се има предвид поради няколко причини. Първо, цената на материала може значително да варира в зависимост от вида и необходимото количество. Докато някои висококачествени метали може да са скъпи, пластмасите или композитите могат да бъдат по-достъпни. Определянето на бюджет за материали ще ви помогне да стесните възможностите си и да се съсредоточите върху материали във вашия ценови диапазон.
Второ, разходите за обработка на CNC могат да бъдат скъпи и отнемащи време. Цената на машинната обработка зависи от вида на материала, сложността на детайла и необходимото оборудване. Изборът на материали, които са по-евтини за машината, може да намали общите производствени разходи.
И накрая, изборът на материали, които са в рамките на бюджета ви, може да повлияе на качеството на крайния продукт. По-евтините материали могат да бъдат по-податливи на дефекти или по-малко издръжливи от по-висококачествените материали. Следователно определянето на бюджет и изборът на материали с по-високо качество в рамките на бюджета ще гарантират, че крайният продукт е едновременно издръжлив и с високи стандарти.
Най-добрите материали за CNC машинни проекти
Сега нека преминем към следващата част от нашата дискусия: видове CNC обработващи материали. Ще разгледаме подробно обикновените метали и пластмаси. По-късно ще насочим фокуса си към някои по-малко известни CNC материали.
Метални CNC материали
Металите са най-разпространеният материал сред обработените с ЦПУ части. Те предлагат широка гама от благоприятни свойства като висока якост, твърдост, термична устойчивост и електрическа проводимост.
Алуминий (6061, 7075)
Алуминият е широко смятан за един от най-универсалните и ценни материали в машинната обработка с ЦПУ. Има изключително съотношение на здравина към тегло, лека природа, устойчивост на корозия и поразителен сребрист външен вид. По този начин алуминият е много желателен за използване в голямо разнообразие от приложения. Освен това благоприятните му термични и електрически свойства го правят идеален за използване в редица приложения за електронно и термично управление.
В сравнение с други CNC метали, като титан и стомана, алуминият е относително лесен за обработка, което го прави популярен избор за производителите. Все пак трябва да се отбележи, че алуминият не е най-евтиният материал. И е по-скъп от някои други материали, като неръждаема стомана.
Висококачествените класове алуминий 6061 и 7075 са особено популярни за използване в аерокосмически рамки, части на автомобилни двигатели и леко спортно оборудване. Универсалността на алуминия обаче означава, че той се използва в много други индустрии и приложения, включително строителство, опаковане и потребителска електроника.
Неръждаема стомана (316, 303, 304)
Неръждаемата стомана се предлага в много степени. Като цяло обаче притежава висока якост и издръжливост, устойчивост на износване и устойчивост на корозия и има лъскав вид като алуминий. Освен това е сред металите със средна цена. Въпреки това, той е труден за машинна обработка CNC материал поради своята твърдост.
316 SS е полезен в морски приложения, медицинско оборудване и външни заграждения поради способността си да издържа на топлина и корозия. 303 и 314 имат сходни състави и обикновено са по-евтини и по-обработваеми от 316. Основната им употреба включва крепежни елементи (болтове, винтове, втулки и т.н.), автомобилни части и домакински уреди.
Въглеродна стомана и легирана стомана
Въглеродната стомана и свързаните с нея сплави предлагат отлична здравина и обработваемост, което ги прави идеални за използване в много приложения. Те също така са съвместими с различни процеси на термична обработка, което допълнително подобрява техните механични свойства. Освен това въглеродната стомана е сравнително евтина в сравнение с други CNC метали.
Заслужава обаче да се отбележи, че въглеродната стомана и нейните сплави не са по своята същност устойчиви на корозия, за разлика от материали като неръждаема стомана или алуминий. Освен това техният груб вид може да не е подходящ за естетически приложения.
Въпреки това, въглеродната стомана и нейните сплави имат множество практически приложения, включително механични крепежни елементи и структурни елементи като греди. Въпреки техните ограничения, тези материали остават популярен избор за много промишлени и производствени приложения поради тяхната здравина, достъпност и обработваемост.
Месинг
Месингът е универсален метал, известен с отличната си обработваемост, устойчивост на корозия и топло- и електрическа проводимост. Той също така може да се похвали с атрактивен външен вид благодарение на съдържанието на мед, както и отлични свойства на повърхностно триене.
Месингът намира множество приложения в различни индустрии. Например, той обикновено се използва в потребителски продукти, крепежни елементи с ниска якост, водопроводни и електрически устройства. Неговите свойства го правят идеален избор за производство на компоненти, които изискват издръжливост и здравина, като същевременно запазват естетическия си вид.
Мед
Медта е известна с отличната си електрическа и топлопроводимост. Въпреки това, може да бъде предизвикателство за обработка поради високата си ковкост. Това може да причини трудности при генерирането на чипове по време на CNC обработка. В допълнение, медта е склонна към корозия, което може да бъде проблем в определени среди.
Въпреки тези предизвикателства, медта се използва широко в различни индустрии, включително електрически кабели, магнитни продукти и производство на бижута. Неговите отлични свойства на проводимост го правят идеален избор за електрически и електронни приложения, докато неговата пластичност и естетическа привлекателност го правят популярен избор в индустрията за бижута.
Титан
Титаниевите сплави са известни с изключителното си съотношение на якост към тегло, което ги прави леки и здрави едновременно. Освен това са устойчиви на корозия и имат добра топлопроводимост. Освен това титанът е биосъвместим, така че те са подходящи за биомедицински приложения.
Има обаче някои недостатъци при използването на титан. Има лоша електрическа проводимост и трудно се обработва. Обикновените HSS или по-слаби твърдосплавни фрези не са подходящи за обработката му и това е скъп материал за използване в CNC производството.
Въпреки това титанът е популярен материал за обработка с ЦПУ, особено за високопроизводителни аерокосмически части, военни компоненти и биомедицински продукти като импланти.
Магнезий
Магнезият е метал, който съчетава здравина с ниско тегло. Отличните му термични свойства го правят идеален за използване в среда с висока температура, като например в двигатели. Неговият лек характер позволява производството на по-леки и по-икономични превозни средства.
Въпреки това, магнезият е известен и със своята запалимост, което може да го направи проблем за безопасността при определени приложения. Освен това той не е толкова устойчив на корозия, колкото някои други метали, като алуминия, и може да бъде по-скъп за обработка.
Пластмасови CNC материали
Сега ще обсъдим CNC пластмаси. Въпреки че повечето пластмасови материали не могат да се обработват поради ниската им твърдост и точки на топене, ние избрахме малката група, която има широкообхватни CNC приложения.
Ацетал (POM)
Ацеталът е изключително гъвкава CNC пластмаса с набор от желани свойства. Той може да се похвали с отлична устойчивост на умора и удар, прилична издръжливост и ниски коефициенти на триене. Освен това е силно устойчив на влага, което го прави отличен избор за използване във влажна среда.
Едно от ключовите предимства на ацетала е неговата твърдост, което го прави лесен за обработка с голяма точност на размерите. Това го прави популярен избор за използване в прецизни компоненти като лагери, зъбни колела и клапани. Благодарение на своите отлични механични свойства и висока устойчивост на фактори на околната среда, Acetal е надежден избор за различни индустрии, като например автомобилостроенето, космическата промишленост и потребителските стоки.
Акрил (PMMA)
Акрилът е често използван материал, който може да служи като заместител на стъклото поради желаните си свойства. Има добра твърдост и оптична чистота, което му позволява да се използва в приложения, където са необходими прозрачни повърхности. Акрилните компоненти предлагат атрактивна и функционална алтернатива на стъклото, с добра оптична чистота и висока степен на издръжливост.
Въпреки че акрилът има някои ограничения, като например податливостта му към напукване и термично омекване, той остава популярен материал за CNC обработка поради своята гъвкавост и лекота на използване. Със способността да създава прецизни, висококачествени компоненти, акрилът е отличен избор за широк спектър от приложения. Лещи, прозрачни кутии, контейнери за съхранение на храна и декоративни елементи са само няколко примера.
Поликарбонат (PC)
Поликарбонатът (PC) е популярен пластмасов материал, използван за обработка с ЦПУ поради уникалния си набор от свойства. Той е силно прозрачен, което го прави идеален материал за използване в продукти, които изискват яснота, като предпазни очила, медицинско оборудване и електронни дисплеи. Освен това има добра устойчивост на топлина, така че е подходящ за използване при приложения с висока температура.
Въпреки това, неговата чувствителност към надраскване и липсата на UV устойчивост може да ограничи употребата му в определени приложения. Продължителното излагане на слънчева светлина може да доведе до пожълтяване и чупливост. Това може да ограничи използването му при външни приложения, освен ако не е модифициран с UV стабилизатори.
Една често срещана употреба на PC е в производството на предпазни очила и щитове за лице, където неговата устойчивост на удар и прозрачност го правят идеален избор. Компютърът се използва и в производството на автомобилни части, електронни компоненти и медицински устройства.
Полипропилен (PP)
Полипропиленът е универсален полимер с множество предимства, включително висока химическа устойчивост и якост на умора. Освен това е медицински материал и осигурява гладка повърхност при CNC обработка. Въпреки това, едно от неговите ограничения е, че не може да издържи на високи температури, тъй като е склонен да омекне и да се жълчи по време на рязане, което го прави малко предизвикателство за обработка.
Полипропиленът остава популярен избор за различни приложения. Отличните му свойства го правят подходящ за изработка на зъбни колела и медицински изделия.
ABS
ABS е изключително рентабилен пластмасов материал, който е много подходящ за CNC обработка поради отличната си обработваемост, якост на опън, устойчивост на удар и химическа устойчивост. Освен това може лесно да се оцветява, което го прави идеален за приложения, където естетиката е важна.
ABS обаче не е подходящ за използване в среда с висока температура и не е биоразградим. Освен това, той произвежда неприятен дим при изгаряне, което може да бъде проблем в магазин за ЦПУ.
ABS има много приложения и обикновено се използва при 3D печат и леене под налягане, често с последваща обработка с помощта на CNC обработка. Често се използва за създаване на автомобилни компоненти и защитни кутии, както и за бързо създаване на прототипи.
Найлон
Найлонът е универсален материал с отлична якост на опън, твърдост и устойчивост на удар. Може да се използва в различни композитни форми, като найлон, подсилен със стъклени влакна, и има превъзходни възможности за смазване на повърхността. Въпреки това, не се препоръчва да се използва във влажна среда.
Найлонът е особено подходящ за приложения, които изискват защита от сили на триене. Това включва компоненти като зъбни колела, плъзгащи се повърхности, лагери и зъбни колела. Със своята превъзходна здравина и смазочни свойства, найлонът е популярен избор за много индустриални и свързани със спорта продукти.
UHMW-PE
UHMWPE е популярен материал поради изключителните си свойства, включително висока твърдост, устойчивост на абразия и износване и издръжливост. Неговата термична нестабилност по време на обработка обаче го прави предизвикателство за обработка.
Въпреки трудността си при машинна обработка, UHMWPE е отличен материал за CNC обработка на плъзгащи се повърхности в лагери, зъбни колела и ролки. Неговите изключителни свойства го правят идеален за приложения, където се изисква висока устойчивост на износване и издръжливост. Когато се обработва правилно, UHMWPE може да осигури отлична производителност и по-дълъг живот в сравнение с други материали.
Други материали
CNC обработката обикновено използва метали и пластмаси, но може да работи и с много други материали, включително изброените по-долу.
пяна
Пяните са вид CNC материал, който се характеризира с твърдо тяло с пълни с въздух кухини. Тази уникална структура придава на дунапрените разпознаваема форма и забележителна лекота. Някои пени с висока плътност, като полиуретанова пяна и стиропор, могат лесно да се обработват поради тяхната твърдост, здравина, лекота и издръжливост.
Лекият характер на пяната ги прави отличен вариант за защитно опаковане. Тяхната гъвкавост при обработване в различни форми и размери ги прави еднакво полезни за създаване на декоративни елементи. Освен това, техните изолационни свойства ги правят популярен избор за топлоизолация в сгради, хладилни агрегати и други приложения, където контролът на температурата е важен.
дърво
Дървото е широко използван материал за обработка с ЦПУ поради своята лекота на обработка, добра здравина и твърдост и широка гама от налични видове. Освен това дървото е органично съединение и няма отрицателно въздействие върху околната среда. Поради своята гъвкавост и естетическа привлекателност, дървото е популярен избор за мебели, домашен декор и проекти „Направи си сам“.
Обработката на дърво обаче генерира голямо количество прах, което може да представлява риск за здравето на работниците. Ето защо е важно цеховете за обработка на дърво да разполагат с подходящи системи за управление на стружките.
Композити
Композитите са материали, съставени от две или повече съставки, които са свързани заедно със свързваща среда. Обичайните композитни материали, използвани в обработката с ЦПУ, включват въглеродни влакна, шперплат, фибростъкло и други. Тези материали имат приложения в различни индустрии, като автомобилостроене, авиация, спорт и медицина.
Обработката на композитни материали може да бъде доста предизвикателна поради няколко фактора. Съставните материали в композитите могат да имат различни механични свойства и форми, като влакна, парчета или плочи. Нещо повече, самата свързваща среда може да има уникални свойства, които трябва да се вземат предвид по време на процеса на обработка.
Не забравяйте да обмислите потенциални CNC материали
Богатото разнообразие от CNC обработващи материали понякога може да причини повече объркване, отколкото полза. Често срещан проблем е да се пренебрегват потенциални CNC материали извън конвенционалните метали и пластмаси.
За да ви помогнем да погледнете по-голямата картина, докато проектирате за производство, по-долу е кратък списък с точки, които трябва да имате предвид, преди да финализирате материалите за вашия проект!
Изберете неметални материали: Има няколко случая, когато неметалните материали са равни заместители на металите. Твърдите пластмаси като ABS или UHMW-PE са твърди, здрави и издръжливи например. Композитите като въглеродни влакна също се рекламират като по-добри от много метали с най-добри показатели.
Помислете за феноли: Фенолите са вид рентабилен композитен материал с висока твърдост и повърхностни свойства. Те са лесни за обработка и могат да се режат при невероятно високи скорости, спестявайки време и пари.
Познаване на различни пластмаси: Познаването на пълното портфолио от пластмасови CNC обработващи материали е задължително умение за дизайнерите. CNC пластмасите са евтини, лесни за обработка и се предлагат в разнообразна гама от свойства на материала, които не могат да бъдат пренебрегнати.
Изберете правилното между различни пяни: Позовавайки се на горния раздел за пяна, бихме искали да подчертаем, че тя има голям потенциал като CNC материал. Дори някои компоненти на CNC машини вече са направени от метална пяна! Проучете различни пенопласти с ЦПУ, за да видите коя отговаря най-добре на вашите приложения.
Различни проекти и материали за CNC обработка, един източник
Дизайнът за производство е ключов аспект на съвременната индустрия. С напредването на науката за материалите обработката с ЦПУ става все по-зависима от внимателно подбрани материали. В Guan Sheng сме специализирани в услугите за обработка с ЦПУ, включително фрезоване и струговане с ЦПУ, и предлагаме широка гама от материали, от търсени метали до висококачествени пластмаси. Нашите възможности за 5-осна обработка, съчетани с нашия опитен екип, ни позволяват да предоставим несравнима прецизност и качество на нашите клиенти.
Ние сме посветени на предоставянето на изключително обслужване на клиентите и се ангажираме да помагаме на нашите клиенти да намалят разходите и да постигнат целите си. Нашият технически екип е на разположение, за да ви помогне при избора на най-добрите материали за вашия проект и може да предостави експертен съвет безплатно. Независимо дали имате нужда от персонализирани CNC машинни части или имате предвид конкретен проект, ние сме тук, за да ви помогнем на всяка стъпка от пътя.
Време на публикуване: 7 юли 2023 г