Jak wybrać odpowiedni materiał do obróbki CNC?

Materiały są nieodpowiednie, wszystko na próżno! Aby uzyskać satysfakcjonujące produkty, wybór materiałów jest najważniejszym i najważniejszym krokiem. Obróbka CNC pozwala na wybór wielu materiałów, w tym metali, materiałów niemetalowych i materiałów kompozytowych.

Do popularnych materiałów metalowych należą stal, stopy aluminium, stopy miedzi, stal nierdzewna itd. Materiały niemetalowe to tworzywa sztuczne, nylon, bakelit, żywica epoksydowa itd. Materiały kompozytowe to tworzywa sztuczne wzmocnione włóknem szklanym, żywica epoksydowa wzmocniona włóknem węglowym, aluminium wzmocnione włóknem szklanym itd.

Różne materiały mają różne właściwości fizyczne i mechaniczne, a prawidłowy dobór odpowiedniego materiału ma kluczowe znaczenie dla wydajności, dokładności i trwałości części. Opierając się na własnym doświadczeniu, ten artykuł pokaże Ci, jak wybrać niedrogie i odpowiednie materiały spośród wielu materiałów do obróbki.

Najpierw musimy określić docelowe zastosowanie produktu i jego części. Na przykład, sprzęt medyczny wymaga dezynfekcji, pudełka na lunch należy podgrzewać w kuchence mikrofalowej, łożyska, przekładnie itp. muszą być wykorzystywane do przenoszenia obciążeń i wielokrotnego tarcia obrotowego.

Po określeniu przeznaczenia, wychodząc od rzeczywistych potrzeb aplikacyjnych produktu, bada się jego zastosowanie, analizuje jego wymagania techniczne i środowiskowe, a następnie te wymagania przekształca się w charakterystykę materiału. Na przykład, części sprzętu medycznego mogą być odporne na ekstremalne temperatury panujące w autoklawie; łożyska, przekładnie i inne materiały mają wymagania dotyczące odporności na zużycie, wytrzymałości na rozciąganie i ściskanie. Można to przeanalizować głównie w następujących punktach:

01 Wymagania środowiskowe

Przeanalizuj rzeczywisty scenariusz użytkowania i środowisko produktu; na przykład: Jaka jest długotrwała temperatura pracy produktu, najwyższa/najniższa temperatura pracy, odpowiednio wysoka/niska? Czy obowiązują wymagania dotyczące ochrony przed promieniowaniem UV wewnątrz i na zewnątrz? Czy produkt znajduje się w suchym, czy wilgotnym, korozyjnym środowisku? Itp.

02 Wymagania techniczne

Zgodnie z wymaganiami technicznymi produktu, analizowane są wymagane właściwości, które mogą obejmować szereg czynników związanych z zastosowaniem. Na przykład: produkt musi mieć właściwości przewodzące, izolujące lub antystatyczne? Czy wymagane jest rozpraszanie ciepła, przewodność cieplna lub ognioodporność? Czy wymagane jest narażenie na działanie rozpuszczalników chemicznych? Itp.

03 Wymagania dotyczące sprawności fizycznej

Przeanalizuj wymagane właściwości fizyczne części w oparciu o przeznaczenie produktu i środowisko, w którym będzie on użytkowany. W przypadku części narażonych na duże obciążenia lub zużycie, kluczowe znaczenie mają takie czynniki, jak wytrzymałość, udarność i odporność na zużycie; w przypadku części narażonych na długotrwałe działanie wysokich temperatur wymagana jest dobra stabilność termiczna.

04 Wymagania dotyczące wyglądu i obróbki powierzchni

Akceptacja produktu na rynku zależy w dużej mierze od jego wyglądu, koloru i przejrzystości poszczególnych materiałów, a także od wykończenia i odpowiedniej obróbki powierzchni. Dlatego też, biorąc pod uwagę walory estetyczne produktu, należy dobrać odpowiednie materiały do ​​jego obróbki.

05 Zagadnienia dotyczące wydajności przetwarzania

Właściwości obróbki materiału wpływają na proces produkcji i dokładność wykonania części. Na przykład, chociaż stal nierdzewna jest odporna na rdzę i korozję, jej twardość jest wysoka, a narzędzie łatwo ulega zużyciu podczas obróbki, co przekłada się na bardzo wysokie koszty obróbki i nie jest dobrym materiałem do obróbki. Twardość tworzywa sztucznego jest niska, ale łatwo ulega zmiękczeniu i odkształceniu podczas nagrzewania, a stabilność jest słaba, co należy dobrać odpowiednio do rzeczywistych potrzeb.

Ponieważ rzeczywiste wymagania aplikacyjne produktu składają się z wielu elementów, może istnieć wiele materiałów spełniających te wymagania. Może też zaistnieć sytuacja, w której optymalny dobór różnych wymagań aplikacyjnych odpowiada różnym materiałom. Możemy ostatecznie uzyskać kilka materiałów spełniających nasze specyficzne wymagania. Dlatego też, po jasnym zdefiniowaniu pożądanych właściwości materiału, pozostałym krokiem selekcji jest znalezienie materiału, który najlepiej odpowiada tym właściwościom.

Wybór materiałów kandydackich rozpoczyna się od przeglądu danych dotyczących właściwości materiałów. Oczywiście, nie jest możliwe zbadanie tysięcy zastosowanych materiałów i nie ma takiej potrzeby. Możemy zacząć od kategorii materiałów i najpierw zdecydować, czy potrzebujemy materiałów metalowych, niemetalowych czy kompozytowych. Następnie, na podstawie wcześniejszych wyników analizy, odpowiadających charakterystyce materiałów, zawężamy wybór materiałów kandydackich. Na koniec, informacje o kosztach materiałów służą do wyboru najbardziej odpowiedniego materiału dla produktu spośród szeregu materiałów kandydackich.

Obecnie firma Honscn wybrała i wprowadziła na rynek szereg materiałów nadających się do przetwarzania, które cieszą się dużym zainteresowaniem naszych klientów.

Materiały metaliczne to materiały o takich właściwościach jak połysk, ciągliwość, łatwość przewodzenia i przenoszenia ciepła. Ich właściwości można podzielić na cztery główne aspekty: właściwości mechaniczne, właściwości chemiczne, właściwości fizyczne i właściwości procesowe. Właściwości te determinują zakres zastosowania materiału i racjonalność jego zastosowania, co stanowi dla nas ważny punkt odniesienia przy wyborze materiałów metalowych. Poniżej przedstawiono dwa rodzaje materiałów metalowych: stop aluminium i stop miedzi, które różnią się właściwościami mechanicznymi i procesowymi.

Na świecie zarejestrowanych jest ponad 1000 gatunków stopów aluminium, każda nazwa marki i znaczenie są inne, różne gatunki stopów aluminium różnią się twardością, wytrzymałością, przetwarzalnością, dekoracją, odpornością na korozję, spawalnością i innymi właściwościami mechanicznymi i chemicznymi, istnieją oczywiste różnice, każdy ma swoje mocne i słabe strony.

twardość

Twardość odnosi się do odporności aluminium na zarysowania i wgniecenia. Ma ona bezpośredni związek ze składem chemicznym stopu, a różne stany skupienia mają różny wpływ na twardość aluminium. Twardość bezpośrednio wpływa na prędkość skrawania i rodzaj materiału narzędziowego, który można zastosować w obróbce CNC.

Od najwyższej możliwej twardości, seria 7 > seria 2 > seria 6 > seria 5 > seria 3 > seria 1.

intensywność

Wytrzymałość odnosi się do zdolności materiału do przeciwstawiania się odkształceniom i pęknięciom; powszechnie stosowanymi wskaźnikami są granica plastyczności, wytrzymałość na rozciąganie itp.

Jest to istotny czynnik, który należy wziąć pod uwagę podczas projektowania produktu, zwłaszcza gdy jako części konstrukcyjne stosuje się elementy ze stopu aluminium. Należy wybrać odpowiedni stop w zależności od ciśnienia, jakiemu będzie poddawany.

Istnieje dodatnia zależność między twardością i wytrzymałością: wytrzymałość czystego aluminium jest najniższa, a wytrzymałość stopów poddanych obróbce cieplnej serii 2 i serii 7 jest najwyższa.

gęstość

Gęstość to masa przypadająca na jednostkę objętości. Jest ona często wykorzystywana do obliczania ciężaru materiału.

Gęstość jest ważnym czynnikiem w wielu różnych zastosowaniach. W zależności od zastosowania, gęstość aluminium będzie miała znaczący wpływ na sposób jego wykorzystania. Na przykład, lekkie, wytrzymałe aluminium idealnie nadaje się do zastosowań budowlanych i przemysłowych.

Gęstość aluminium wynosi około 2700 kg/m³, a wartość gęstości różnych rodzajów stopów aluminium nie zmienia się znacząco.

Odporność na korozję

Odporność na korozję odnosi się do zdolności do przeciwstawiania się korozji w kontakcie z innymi substancjami. Obejmuje ona odporność na korozję chemiczną, elektrochemiczną, naprężeniową i inne właściwości.

Zasada doboru odporności na korozję powinna zależeć od okoliczności zastosowania; w przypadku stopów o dużej wytrzymałości stosowanych w środowisku korozyjnym należy stosować różnorodne materiały kompozytowe odporne na korozję.

Ogólnie rzecz biorąc, odporność na korozję czystego aluminium serii 1 jest najlepsza, dobrze wypada seria 5, następnie seria 3 i 6, natomiast seria 2 i 7 są słabe.

przetwarzalność

Skrawalność obejmuje formowalność i obrabialność. Ponieważ formowalność jest związana ze stanem skupienia, po wyborze gatunku stopu aluminium należy również uwzględnić zakres wytrzymałości każdego stanu skupienia. Zazwyczaj materiały o wysokiej wytrzymałości nie są łatwe do formowania.

Jeśli aluminium ma być gięte, ciągnione, poddawane głębokiemu tłoczeniu i innym procesom formowania, najlepszą podatność na odkształcanie ma materiał całkowicie wyżarzany, natomiast najgorszą podatność na odkształcanie ma materiał poddany obróbce cieplnej.

Skrawalność stopu aluminium w dużym stopniu zależy od składu stopu. Zwykle stop aluminium o wyższej wytrzymałości ma lepszą skrawalność, z kolei stop o niskiej wytrzymałości ma gorszą skrawalność.

W przypadku form, części mechanicznych i innych produktów wymagających cięcia, obrabialność stopu aluminium ma istotne znaczenie.

Właściwości spawalnicze i gięcia

Większość stopów aluminium spawa się bez problemów. W szczególności niektóre stopy aluminium serii 5 są specjalnie zaprojektowane pod kątem spawania. Relatywnie rzecz biorąc, niektóre stopy aluminium serii 2 i 7 są trudniejsze do spawania.

Ponadto stop aluminium serii 5 jest również najbardziej odpowiedni do gięcia produktów ze stopów aluminium.

Nieruchomość dekoracyjna

W przypadku zastosowania aluminium w celach dekoracyjnych lub na specjalne okazje, jego powierzchnia wymaga obróbki w celu uzyskania odpowiedniego koloru i struktury. W takiej sytuacji należy skupić się na właściwościach dekoracyjnych materiałów.

Opcje obróbki powierzchni aluminium obejmują anodowanie i natryskiwanie. Zasadniczo materiały o dobrej odporności na korozję charakteryzują się doskonałymi właściwościami obróbki powierzchni.

Inne cechy

Oprócz wyżej wymienionych cech, przy wyborze materiałów należy wziąć pod uwagę także przewodnictwo elektryczne, odporność na zużycie, odporność na ciepło i inne właściwości.

Orichalcum

Mosiądz to stop miedzi i cynku. Mosiądz o różnych właściwościach mechanicznych można uzyskać poprzez zmianę zawartości cynku w mosiądzu. Im wyższa zawartość cynku w mosiądzu, tym wyższa jego wytrzymałość i nieco niższa plastyczność.

Zawartość cynku w mosiądzu używanym w przemyśle nie przekracza 45%, a sama zawartość cynku będzie krucha i pogorszy właściwości stopu. Dodatek 1% cyny do mosiądzu może znacznie poprawić odporność mosiądzu na korozję w wodzie morskiej i atmosferze morskiej, dlatego nazywany jest „mosiądzem marynarskim”.

Cyna może poprawić obrabialność mosiądzu. Mosiądz ołowiowy jest powszechnie określany jako łatwa do obróbki miedź o standardzie krajowym. Głównym celem dodawania ołowiu jest poprawa obrabialności i odporności na zużycie, a ołów ma niewielki wpływ na wytrzymałość mosiądzu. Miedź do rzeźbienia jest również rodzajem mosiądzu ołowiowego.

Większość mosiądzów charakteryzuje się dobrą barwą, łatwością obróbki, ciągliwością i łatwością galwanizacji lub malowania.

Czerwona miedź

Miedź to czysta miedź, znana również jako miedź czerwona, charakteryzująca się dobrą przewodnością elektryczną i cieplną, doskonałą plastycznością, łatwą obróbką metodą prasowania na gorąco i na zimno. Można z niej wytwarzać płyty, pręty, rury, druty, paski, folie i inne rodzaje miedzi.

Duża liczba produktów wymagających dobrej przewodności elektrycznej, takich jak miedź elektrokorodowana i pręty przewodzące do produkcji EDM, przyrządy magnetyczne oraz przyrządy, które muszą być odporne na zakłócenia magnetyczne, takie jak kompasy i instrumenty lotnicze.

Niezależnie od rodzaju materiału, pojedynczy model zasadniczo nie jest w stanie spełnić wszystkich wymagań wydajnościowych produktu jednocześnie i nie jest to konieczne. Powinniśmy ustalić priorytety różnych parametrów wydajnościowych, biorąc pod uwagę wymagania wydajnościowe produktu, wykorzystanie środowiska, proces przetwarzania i inne czynniki, rozsądny dobór materiałów i rozsądną kontrolę kosztów, mając na uwadze zapewnienie wydajności.

Wszystko zaczyna się od sprzętu, a na sprzęcie się nie kończy. Honscn angażuje się w kompleksową obsługę branży elementów złącznych/CNC.