วิธีการเลือกวัสดุเครื่องจักรกลซีเอ็นซีที่เหมาะสม？

เลือกวัสดุผิด ก็ไร้ประโยชน์! เพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์ที่น่าพอใจ การเลือกวัสดุเป็นขั้นตอนพื้นฐานและสำคัญที่สุด การตัดเฉือนด้วยเครื่อง CNC สามารถเลือกใช้วัสดุได้หลากหลาย รวมถึงวัสดุโลหะ วัสดุที่ไม่ใช่โลหะ และวัสดุผสม

วัสดุโลหะทั่วไป ได้แก่ เหล็ก โลหะผสมอะลูมิเนียม โลหะผสมทองแดง สแตนเลส และอื่นๆ วัสดุที่ไม่ใช่โลหะ ได้แก่ พลาสติกวิศวกรรม ไนลอน เบคไลต์ เรซินอีพ็อกซี และอื่นๆ วัสดุคอมโพสิต ได้แก่ พลาสติกเสริมใย เรซินอีพ็อกซีเสริมใยคาร์บอน อะลูมิเนียมเสริมใยแก้ว และอื่นๆ

วัสดุแต่ละชนิดมีคุณสมบัติทางกายภาพและเชิงกลแตกต่างกัน และการเลือกวัสดุที่ถูกต้องเหมาะสมนั้นมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อประสิทธิภาพ ความแม่นยำ และความทนทานของชิ้นส่วน บทความนี้จะแบ่งปันประสบการณ์ของผมเองเกี่ยวกับการเลือกวัสดุที่มีต้นทุนต่ำและเหมาะสมจากวัสดุแปรรูปมากมายหลายชนิด

ขั้นแรก เราต้องกำหนดการใช้งานขั้นสุดท้ายของผลิตภัณฑ์และชิ้นส่วนต่างๆ ตัวอย่างเช่น อุปกรณ์ทางการแพทย์จำเป็นต้องได้รับการฆ่าเชื้อ กล่องอาหารกลางวันจำเป็นต้องอุ่นในเตาไมโครเวฟ ตลับลูกปืน เฟือง ฯลฯ จำเป็นต้องนำไปใช้รับน้ำหนักและมีแรงเสียดทานจากการหมุนหลายทิศทาง

หลังจากกำหนดการใช้งานแล้ว โดยเริ่มจากความต้องการใช้งานจริงของผลิตภัณฑ์ จะมีการตรวจสอบการใช้งานของผลิตภัณฑ์ วิเคราะห์ข้อกำหนดทางเทคนิคและข้อกำหนดด้านสิ่งแวดล้อม และแปลงความต้องการเหล่านี้ให้เป็นคุณลักษณะของวัสดุ ตัวอย่างเช่น ชิ้นส่วนของอุปกรณ์ทางการแพทย์อาจต้องทนต่อความร้อนสูงจากเครื่องนึ่งฆ่าเชื้อ ตลับลูกปืน เฟือง และวัสดุอื่นๆ มีข้อกำหนดด้านความต้านทานการสึกหรอ ความแข็งแรงดึง และความแข็งแรงอัด โดยหลักๆ แล้วสามารถวิเคราะห์ได้จากประเด็นต่อไปนี้:

01 ข้อกำหนดด้านสิ่งแวดล้อม

วิเคราะห์สถานการณ์การใช้งานจริงและสภาพแวดล้อมของผลิตภัณฑ์ ตัวอย่างเช่น อุณหภูมิการทำงานระยะยาวของผลิตภัณฑ์คือเท่าใด อุณหภูมิการทำงานสูงสุด/ต่ำสุดจัดอยู่ในอุณหภูมิสูงหรือต่ำ? มีข้อกำหนดด้านการป้องกันรังสียูวีในที่ร่มหรือกลางแจ้งหรือไม่? อยู่ในสภาพแวดล้อมแห้งหรือชื้นและกัดกร่อนหรือไม่? เป็นต้น

02 ข้อกำหนดทางเทคนิค

ตามข้อกำหนดทางเทคนิคของผลิตภัณฑ์ จะมีการวิเคราะห์คุณสมบัติที่จำเป็น ซึ่งอาจครอบคลุมปัจจัยต่างๆ ที่เกี่ยวข้องกับการใช้งาน เช่น ผลิตภัณฑ์จำเป็นต้องมีคุณสมบัติในการนำไฟฟ้า เป็นฉนวน หรือป้องกันไฟฟ้าสถิตหรือไม่? ต้องการคุณสมบัติในการระบายความร้อน การนำความร้อน หรือการหน่วงไฟหรือไม่? จำเป็นต้องทนต่อสารเคมีหรือไม่? เป็นต้น

03 ข้อกำหนดด้านสมรรถภาพทางกาย

วิเคราะห์คุณสมบัติทางกายภาพที่จำเป็นของชิ้นส่วนโดยพิจารณาจากวัตถุประสงค์การใช้งานของผลิตภัณฑ์และสภาพแวดล้อมที่จะใช้งาน สำหรับชิ้นส่วนที่ต้องรับแรงเค้นหรือการสึกหรอสูง ปัจจัยต่างๆ เช่น ความแข็งแรง ความเหนียว และความต้านทานการสึกหรอมีความสำคัญอย่างยิ่ง สำหรับชิ้นส่วนที่ต้องสัมผัสกับอุณหภูมิสูงเป็นเวลานาน จำเป็นต้องมีเสถียรภาพทางความร้อนที่ดี

04 ข้อกำหนดด้านลักษณะและการตกแต่งพื้นผิว

การยอมรับของตลาดต่อผลิตภัณฑ์ขึ้นอยู่กับรูปลักษณ์เป็นอย่างมาก สีและความโปร่งใสของวัสดุแต่ละชนิดแตกต่างกัน รวมถึงการตกแต่งและวิธีการเคลือบผิวที่เหมาะสมก็แตกต่างกันด้วย ดังนั้นจึงควรเลือกวัสดุที่ใช้ในการผลิตให้เหมาะสมกับความต้องการด้านสุนทรียศาสตร์ของผลิตภัณฑ์

05 ข้อควรพิจารณาด้านประสิทธิภาพการประมวลผล

คุณสมบัติในการขึ้นรูปของวัสดุจะส่งผลต่อกระบวนการผลิตและความแม่นยำของชิ้นส่วน ตัวอย่างเช่น แม้ว่าสแตนเลสจะทนต่อสนิมและการกัดกร่อน แต่มีความแข็งสูงและสึกหรอง่าย ทำให้ต้นทุนการผลิตสูงมาก และไม่ใช่วัสดุที่ดีสำหรับการขึ้นรูป ในขณะที่พลาสติกมีความแข็งต่ำ แต่อ่อนตัวและเสียรูปได้ง่ายในระหว่างกระบวนการให้ความร้อน และมีความเสถียรต่ำ จึงต้องเลือกใช้ตามความต้องการใช้งานจริง

เนื่องจากข้อกำหนดการใช้งานจริงของผลิตภัณฑ์ประกอบด้วยเนื้อหาหลายอย่าง จึงอาจมีวัสดุหลายชนิดที่ตรงตามข้อกำหนดการใช้งานของผลิตภัณฑ์ หรือในกรณีที่การเลือกใช้วัสดุที่เหมาะสมที่สุดสำหรับข้อกำหนดการใช้งานที่แตกต่างกันนั้น อาจต้องใช้วัสดุที่แตกต่างกัน เราอาจได้วัสดุหลายชนิดที่ตรงตามความต้องการเฉพาะของเรา ดังนั้น เมื่อกำหนดคุณสมบัติของวัสดุที่ต้องการได้อย่างชัดเจนแล้ว ขั้นตอนการคัดเลือกที่เหลือคือการค้นหาวัสดุที่ตรงกับคุณสมบัติเหล่านั้นมากที่สุด

การคัดเลือกวัสดุที่เหมาะสมเริ่มต้นด้วยการตรวจสอบข้อมูลคุณสมบัติของวัสดุ แน่นอนว่า เป็นไปไม่ได้ที่จะตรวจสอบวัสดุที่ใช้แล้วหลายพันชนิด และก็ไม่จำเป็นต้องทำเช่นนั้น เราสามารถเริ่มต้นจากประเภทของวัสดุ และตัดสินใจก่อนว่าเราต้องการวัสดุโลหะ วัสดุที่ไม่ใช่โลหะ หรือวัสดุผสม จากนั้น ผลการวิเคราะห์ก่อนหน้านี้ที่สอดคล้องกับคุณลักษณะของวัสดุ จะช่วยจำกัดตัวเลือกวัสดุที่เหมาะสมให้แคบลง สุดท้าย ข้อมูลต้นทุนของวัสดุจะถูกนำมาใช้เพื่อเลือกวัสดุที่เหมาะสมที่สุดสำหรับผลิตภัณฑ์จากวัสดุที่เหมาะสมจำนวนหนึ่ง

ปัจจุบัน Honscn ได้คัดเลือกและเปิดตัววัสดุหลายชนิดที่เหมาะสมสำหรับการแปรรูป ซึ่งได้รับความนิยมจากลูกค้าของเราเป็นอย่างมาก

วัสดุโลหะหมายถึงวัสดุที่มีคุณสมบัติ เช่น ความมันวาว ความยืดหยุ่น การนำไฟฟ้า และการถ่ายเทความร้อนได้ดี คุณสมบัติของวัสดุโลหะแบ่งออกเป็นสี่ด้านหลัก ได้แก่ คุณสมบัติทางกล คุณสมบัติทางเคมี คุณสมบัติทางกายภาพ และคุณสมบัติในการแปรรูป คุณสมบัติเหล่านี้เป็นตัวกำหนดขอบเขตการใช้งานและความเหมาะสมของการใช้งาน ซึ่งเป็นข้อมูลอ้างอิงที่สำคัญในการเลือกใช้วัสดุโลหะ ต่อไปนี้จะแนะนำวัสดุโลหะสองประเภท ได้แก่ โลหะผสมอะลูมิเนียมและโลหะผสมทองแดง ซึ่งมีคุณสมบัติทางกลและลักษณะการแปรรูปที่แตกต่างกัน

ทั่วโลกมีการจดทะเบียนเกรดโลหะผสมอลูมิเนียมมากกว่า 1,000 เกรด โดยแต่ละเกรดมีชื่อทางการค้าและความหมายแตกต่างกัน เกรดโลหะผสมอลูมิเนียมแต่ละเกรดมีความแตกต่างกันอย่างเห็นได้ชัดในด้านความแข็ง ความแข็งแรง ความสามารถในการแปรรูป การตกแต่ง ความต้านทานการกัดกร่อน ความสามารถในการเชื่อม และคุณสมบัติทางกลและทางเคมีอื่นๆ แต่ละเกรดมีจุดแข็งและจุดอ่อนของตนเอง

ความแข็ง

ความแข็งหมายถึงความสามารถในการต้านทานรอยขีดข่วนหรือรอยบุ๋ม ความแข็งมีความสัมพันธ์โดยตรงกับองค์ประกอบทางเคมีของโลหะผสม และสถานะต่างๆ ของโลหะผสมจะมีผลต่อความแข็งของอะลูมิเนียมแตกต่างกัน ความแข็งส่งผลโดยตรงต่อความเร็วในการตัดและชนิดของวัสดุเครื่องมือที่สามารถใช้ในการตัดเฉือนด้วยเครื่อง CNC

เรียงจากค่าความแข็งสูงสุดที่สามารถทำได้ คือ ซีรี่ส์ 7 > ซีรี่ส์ 2 > ซีรี่ส์ 6 > ซีรี่ส์ 5 > ซีรี่ส์ 3 > ซีรี่ส์ 1

ความเข้มข้น

ความแข็งแรงหมายถึงความสามารถในการต้านทานการเสียรูปและการแตกหัก ตัวชี้วัดที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ ความแข็งแรงคราด ความแข็งแรงดึง และอื่นๆ

เป็นปัจจัยสำคัญที่ต้องพิจารณาในการออกแบบผลิตภัณฑ์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อใช้ชิ้นส่วนโลหะผสมอะลูมิเนียมเป็นชิ้นส่วนโครงสร้าง ควรเลือกโลหะผสมที่เหมาะสมตามแรงดันที่รับได้

ความแข็งและความแข็งแรงมีความสัมพันธ์เชิงบวก กล่าวคือ ความแข็งแรงของอะลูมิเนียมบริสุทธิ์ต่ำที่สุด และความแข็งแรงของโลหะผสมที่ผ่านการอบชุบความร้อนซีรีส์ 2 และซีรีส์ 7 นั้นสูงที่สุด

ความหนาแน่น

ความหนาแน่นหมายถึงมวลต่อปริมาตรหนึ่งหน่วย และมักใช้ในการคำนวณน้ำหนักของวัสดุ

ความหนาแน่นเป็นปัจจัยสำคัญสำหรับการใช้งานที่หลากหลาย ขึ้นอยู่กับการใช้งาน ความหนาแน่นของอะลูมิเนียมจะมีผลอย่างมากต่อวิธีการใช้งาน ตัวอย่างเช่น อะลูมิเนียมที่มีน้ำหนักเบาและมีความแข็งแรงสูง เหมาะอย่างยิ่งสำหรับงานก่อสร้างและงานอุตสาหกรรม

ความหนาแน่นของอะลูมิเนียมอยู่ที่ประมาณ 2700 กก./ลบ.ม. และค่าความหนาแน่นของโลหะผสมอะลูมิเนียมชนิดต่างๆ นั้นไม่เปลี่ยนแปลงมากนัก

ความต้านทานการกัดกร่อน

ความต้านทานการกัดกร่อนหมายถึงความสามารถในการต้านทานการกัดกร่อนเมื่อสัมผัสกับสารอื่นๆ ซึ่งรวมถึงความต้านทานการกัดกร่อนทางเคมี ความต้านทานการกัดกร่อนทางไฟฟ้าเคมี ความต้านทานการกัดกร่อนจากความเค้น และคุณสมบัติอื่นๆ

หลักการเลือกวัสดุที่ทนต่อการกัดกร่อนควรพิจารณาจากลักษณะการใช้งาน โลหะผสมความแข็งแรงสูงที่ใช้ในสภาพแวดล้อมที่มีการกัดกร่อน จำเป็นต้องใช้วัสดุผสมต้านการกัดกร่อนหลากหลายชนิด

โดยทั่วไปแล้ว อะลูมิเนียมบริสุทธิ์ซีรีส์ 1 มีความต้านทานการกัดกร่อนดีที่สุด รองลงมาคือซีรีส์ 5 ตามด้วยซีรีส์ 3 และ 6 ส่วนซีรีส์ 2 และ 7 มีประสิทธิภาพต่ำ

ความสามารถในการประมวลผล

ความสามารถในการขึ้นรูปนั้นรวมถึงความสามารถในการขึ้นรูปและคุณสมบัติในการกลึง เนื่องจากความสามารถในการขึ้นรูปนั้นเกี่ยวข้องกับสถานะของวัสดุ ดังนั้นหลังจากเลือกเกรดของโลหะผสมอะลูมิเนียมแล้ว จึงจำเป็นต้องพิจารณาช่วงความแข็งแรงของแต่ละสถานะด้วย โดยปกติแล้ววัสดุที่มีความแข็งแรงสูงมักจะขึ้นรูปได้ยาก

หากจะนำอะลูมิเนียมไปดัด ดึงขึ้นรูป ดึงลึก และกระบวนการขึ้นรูปอื่นๆ วัสดุที่ผ่านการอบอ่อนอย่างสมบูรณ์จะมีคุณสมบัติในการขึ้นรูปได้ดีที่สุด ในทางตรงกันข้าม วัสดุที่ผ่านการอบชุบความร้อนจะมีคุณสมบัติในการขึ้นรูปได้แย่ที่สุด

ความสามารถในการขึ้นรูปของโลหะผสมอะลูมิเนียมมีความสัมพันธ์อย่างมากกับองค์ประกอบของโลหะผสม โดยทั่วไปแล้ว โลหะผสมอะลูมิเนียมที่มีความแข็งแรงสูงจะขึ้นรูปได้ดีกว่า ในทางตรงกันข้าม โลหะผสมที่มีความแข็งแรงต่ำจะขึ้นรูปได้แย่กว่า

สำหรับแม่พิมพ์ ชิ้นส่วนเครื่องจักร และผลิตภัณฑ์อื่นๆ ที่จำเป็นต้องมีการตัด ความสามารถในการขึ้นรูปด้วยเครื่องจักรของโลหะผสมอลูมิเนียมถือเป็นสิ่งสำคัญที่ต้องพิจารณา

คุณสมบัติการเชื่อมและการดัดงอ

โลหะผสมอะลูมิเนียมส่วนใหญ่สามารถเชื่อมได้โดยไม่มีปัญหา โดยเฉพาะอย่างยิ่งโลหะผสมอะลูมิเนียมซีรีส์ 5 บางชนิดได้รับการออกแบบมาเป็นพิเศษเพื่อการเชื่อม ในทางกลับกัน โลหะผสมอะลูมิเนียมซีรีส์ 2 และซีรีส์ 7 บางชนิดเชื่อมได้ยากกว่า

นอกจากนี้ โลหะผสมอลูมิเนียมซีรีส์ 5 ยังเหมาะที่สุดสำหรับการดัดขึ้นรูปผลิตภัณฑ์โลหะผสมอลูมิเนียมอีกด้วย

ของตกแต่ง

เมื่อนำอะลูมิเนียมไปใช้ในการตกแต่งหรือในโอกาสพิเศษต่างๆ จำเป็นต้องปรับแต่งพื้นผิวเพื่อให้ได้สีและลวดลายที่ต้องการ ซึ่งในสถานการณ์เช่นนี้ เราต้องให้ความสำคัญกับคุณสมบัติในการตกแต่งของวัสดุด้วย

วิธีการปรับสภาพพื้นผิวอะลูมิเนียม ได้แก่ การชุบอะโนไดซ์และการพ่นสี โดยทั่วไปแล้ว วัสดุที่มีความทนทานต่อการกัดกร่อนดี จะมีคุณสมบัติในการปรับสภาพพื้นผิวที่ดีเยี่ยม

ลักษณะอื่นๆ

นอกจากคุณลักษณะข้างต้นแล้ว ยังมีคุณสมบัติอื่นๆ เช่น การนำไฟฟ้า ความทนทานต่อการสึกหรอ ความทนทานต่อความร้อน และอื่นๆ ที่เราต้องพิจารณาเพิ่มเติมในการเลือกใช้วัสดุ

โอริคาลคัม

ทองเหลืองเป็นโลหะผสมของทองแดงและสังกะสี สามารถผลิตทองเหลืองที่มีคุณสมบัติทางกลแตกต่างกันได้โดยการเปลี่ยนปริมาณสังกะสีในทองเหลือง ยิ่งปริมาณสังกะสีในทองเหลืองสูงเท่าไร ความแข็งแรงก็จะยิ่งสูงขึ้น และความยืดหยุ่นก็จะลดลงเล็กน้อย

ปริมาณสังกะสีในทองเหลืองที่ใช้ในอุตสาหกรรมไม่เกิน 45% เพราะปริมาณสังกะสีที่สูงเกินไปจะทำให้ทองเหลืองเปราะและส่งผลเสียต่อคุณสมบัติของโลหะผสม การเติมดีบุก 1% ลงในทองเหลืองสามารถช่วยเพิ่มความต้านทานของทองเหลืองต่อการกัดกร่อนของน้ำทะเลและสภาพแวดล้อมทางทะเลได้อย่างมาก จึงเรียกกันว่า "ทองเหลืองนาวี"

ดีบุกสามารถปรับปรุงความสามารถในการขึ้นรูปของทองเหลืองได้ ทองเหลืองผสมตะกั่วโดยทั่วไปเรียกว่าทองแดงมาตรฐานแห่งชาติที่ตัดง่าย จุดประสงค์หลักของการเติมตะกั่วคือเพื่อปรับปรุงความสามารถในการขึ้นรูปและความทนทานต่อการสึกหรอ และตะกั่วมีผลกระทบต่อความแข็งแรงของทองเหลืองน้อยมาก ทองแดงแกะสลักก็เป็นทองเหลืองผสมตะกั่วชนิดหนึ่งเช่นกัน

โลหะทองเหลืองส่วนใหญ่มีสีสวยงาม ขึ้นรูปง่าย มีความยืดหยุ่น และชุบด้วยไฟฟ้าหรือทาสีได้ง่าย

ทองแดงแดง

ทองแดงบริสุทธิ์ หรือที่รู้จักกันในชื่อทองแดงแดง มีคุณสมบัติในการนำไฟฟ้าและความร้อนได้ดี มีความยืดหยุ่นสูง สามารถขึ้นรูปด้วยการอัดร้อนและอัดเย็นได้ง่าย สามารถนำไปทำเป็นแผ่น แท่ง ท่อ ลวด แถบ ฟอยล์ และผลิตภัณฑ์ทองแดงอื่นๆ ได้

ผลิตภัณฑ์จำนวนมากที่ต้องการการนำไฟฟ้าที่ดี เช่น ทองแดงที่ผ่านกระบวนการกัดกร่อนด้วยไฟฟ้า และแท่งนำไฟฟ้าสำหรับการผลิตเครื่องจักร EDM เครื่องมือแม่เหล็ก และเครื่องมือที่ต้องทนต่อการรบกวนทางแม่เหล็ก เช่น เข็มทิศและเครื่องมือการบิน

ไม่ว่าจะเป็นวัสดุชนิดใดก็ตาม โดยพื้นฐานแล้วแบบจำลองเดียวไม่สามารถตอบสนองความต้องการด้านประสิทธิภาพทั้งหมดของผลิตภัณฑ์ได้ในเวลาเดียวกัน และก็ไม่จำเป็นด้วย เราควรจัดลำดับความสำคัญของประสิทธิภาพต่างๆ ตามข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์ สภาพแวดล้อมการใช้งาน กระบวนการผลิต และปัจจัยอื่นๆ เลือกใช้วัสดุอย่างเหมาะสม และควบคุมต้นทุนอย่างเหมาะสมภายใต้เงื่อนไขของการรับประกันประสิทธิภาพ

เริ่มต้นด้วยฮาร์ดแวร์ แต่ไม่หยุดอยู่แค่ฮาร์ดแวร์ Honscn มุ่งมั่นที่จะให้บริการแบบครบวงจรแก่ห่วงโซ่อุตสาหกรรมชิ้นส่วนยึด/CNC