CNC-bearbetning är utan tvekan tillverkningsindustrins livsnerv med tillämpningar inom flyg- och rymdteknik, medicintekniska produkter och elektronik. Under senare år har det skett otroliga framsteg inom området CNC-bearbetningsmaterial. Deras breda portfölj erbjuder nu fantastiska kombinationer av materialegenskaper, kostnad och estetik.
I den här artikeln kommer vi att fördjupa oss i den mångsidiga världen av CNC-material. Vi ger dig en omfattande guide till att välja rätt material för CNC-bearbetning, inklusive en detaljerad lista över vanliga material. Dessutom kommer vi att beröra några mindre kända material som du kanske inte har tänkt på tidigare.
Bearbetningsmiljö
Det är viktigt att beakta bearbetningsmiljön när man väljer CNC-material. Eftersom olika material reagerar olika på olika bearbetningsförhållanden, såsom skärhastighet, verktygsmaterial och kylvätska, inkluderar bearbetningsmiljön faktorer som temperatur, fuktighet och förekomst av föroreningar.
Till exempel kan vissa material ha en tendens att flisas eller spricka om bearbetningstemperaturen blir för hög, medan andra kan uppleva kraftigt verktygsslitage om skärhastigheten är för hög. På liknande sätt kan användning av vissa kylvätskor eller smörjmedel vara nödvändig för att minska värme och friktion under bearbetning. Men dessa kanske inte är kompatibla med vissa material och kan leda till korrosion eller andra former av skador.
Att ta hänsyn till bearbetningsmiljön kan därför bidra till att förbättra produktiviteten, minska kostnaderna och säkerställa den färdiga produktens kvalitet.
Delvikt
Det är viktigt att beakta delens vikt för att säkerställa kostnadseffektivitet, prestanda och tillverkningsbarhet. Tyngre delar kräver mer material, vilket kan öka produktionskostnaden. Dessutom kan tyngre delar kräva större och kraftfullare CNC-maskiner för tillverkning, vilket ökar kostnader och produktionstid. Att välja ett material med lägre densitet, såsom aluminium eller magnesium, kan därför bidra till att minska delens vikt och sänka produktionskostnaderna.
Dessutom kan en dels vikt också påverka slutproduktens prestanda. Till exempel, inom flyg- och rymdtillämpningar kan en minskning av en komponents vikt öka bränsleeffektiviteten och förbättra den totala prestandan. Inom fordonsindustrin kan en minskning av vikten också förbättra bränsleeffektiviteten, samt öka acceleration och väghållning.
Värmebeständighet
Värmebeständighet påverkar direkt materialets förmåga att motstå höga temperaturer utan att uppleva betydande deformation eller skador. Under CNC-bearbetningsprocessen genomgår materialet som bearbetas olika uppvärmnings- och kylningscykler, särskilt när det skärs, borras eller fräsas. Dessa cykler kan orsaka termisk expansion, vridning eller sprickbildning i material som inte är värmebeständiga.
Att välja CNC-material med god värmebeständighet kan också bidra till att förbättra bearbetningsprocessen och minska produktionskostnaderna. När ett material tål höga temperaturer möjliggör det snabbare skärhastigheter och djupare snitt. Detta ger kortare bearbetningstider och minskat slitage på verktyg.
Olika material för CNC-bearbetning har varierande nivåer av värmebeständighet, och materialvalet beror på den avsedda användningen av den färdiga produkten. Material som aluminium och koppar är lämpliga för kylflänsar och värmehanteringsapplikationer tack vare deras goda värmeledningsförmåga. Men rostfritt stål och titan är idealiska för flyg- och rymdteknik och medicinska tillämpningar tack vare deras höga smältpunkter och korrosionsbeständighet.
Elektrisk ledningsförmåga och magnetiska krav
Elektrisk ledningsförmåga är ett mått på ett materials förmåga att leda elektricitet. Vid CNC-bearbetning föredras material med hög elektrisk ledningsförmåga eftersom de kan avleda värme effektivt. Detta är särskilt viktigt vid bearbetning av metaller, eftersom värmen som genereras under processen kan få materialet att skeva eller deformeras. Material med hög elektrisk ledningsförmåga, såsom koppar och aluminium, kan effektivt avleda värme, vilket hjälper till att förhindra dessa problem.
Magnetiska egenskaper är också viktiga vid val av CNC-material, särskilt vid arbete med ferromagnetiska material som järn, nickel och kobolt. Dessa material har ett starkt magnetfält som kan påverka skärprocessen. Material som är icke-magnetiska, såsom titan och rostfritt stål, är att föredra för CNC-bearbetning. Eftersom de inte påverkas av magnetfältet och därför ger ett renare snitt.
Hårdhet
Bearbetbarhet avser hur lätt ett material kan skäras, borras eller formas av en CNC-maskin.
När ett CNC-material är för hårt kan det vara svårt att skära eller forma, vilket kan resultera i överdrivet verktygsslitage, verktygsbrott eller dålig ytfinish. Omvänt kan ett material som är för mjukt deformeras eller böjas av under skärkraften, vilket resulterar i dålig måttnoggrannhet eller ytfinish.
Därför är det avgörande att välja ett material för CNC-bearbetning med lämplig hårdhet för att uppnå högkvalitativa, precisionsbearbetade komponenter. Dessutom kan materialets hårdhet påverka hastigheten och effektiviteten i bearbetningsprocessen. Eftersom hårdare material kan kräva långsammare skärhastigheter eller kraftfullare skärverktyg.
Ytbehandling
Ytfinishen påverkar den slutliga bearbetade produktens prestanda och utseende. Till exempel kan en del med en grov ytfinish uppleva mer friktion, vilket kan leda till för tidigt slitage och haveri. Å andra sidan kommer en del med en slät ytfinish att ha mindre friktion, vilket resulterar i förbättrad prestanda och längre livslängd. Dessutom spelar ytfinishen en viktig roll för estetiken. En polerad ytfinish kan förbättra utseendet på en del och göra den mer tilltalande för kunderna.
Därför är det viktigt att beakta kraven på ytfinish för slutprodukten när man väljer material för CNC-bearbetning. Vissa material är lättare att bearbeta till en jämn yta än andra. Till exempel är metaller som aluminium och mässing relativt enkla att bearbeta till en jämn yta. Däremot kan material som kolfiber och glasfiber vara mer utmanande att bearbeta, och att uppnå en jämn yta kan kräva specialverktyg och tekniker.
Estetik
Om ditt CNC-bearbetningsprojekt är avsett att producera en produkt som ska användas i en exklusiv detaljhandelsmiljö, är estetiken en viktig faktor. Materialet måste vara visuellt tilltalande med en attraktiv textur, färg och ytfinish. Det bör också vara lätt att polera, måla eller ytbehandla för att uppnå önskat utseende.
Dessutom, inom branscher som fordons- och flygindustrin, kan estetik vara en indikation på produktens kvalitet och tillverkarens noggrannhet. Detta är särskilt viktigt i lyxfordon, där konsumenterna betalar mer för högkvalitativa material och ytbehandlingar.
Ansökan
Produktens slutgiltiga tillämpning är den slutgiltiga beslutsfattaren. De ovannämnda faktorerna utgör en liten del av alla skäl man överväger innan man färdigställer ett CNC-material. Andra tillämpningsdrivna faktorer kan inkludera praktiska aspekter som materialets bearbetbarhet, kemisk reaktivitet, vidhäftningsförmåga, materialtillgänglighet, utmattningstid etc.
När det gäller att välja lämpliga material för CNC-bearbetning är den avsedda tillämpningen av den färdiga produkten en avgörande faktor att beakta. Olika material har varierande egenskaper, såsom hårdhet, draghållfasthet och duktilitet. Dessa egenskaper påverkar hur ett material presterar under specifika förhållanden och avgör materialets lämplighet för olika tillämpningar.
Om till exempel den färdiga produkten är avsedd för användning i en miljö med hög temperatur, skulle material som aluminium eller koppar vara ett bättre val på grund av deras höga värmeledningsförmåga och motståndskraft mot värmeskador.
Budget
Budget är en viktig faktor att beakta av flera anledningar. För det första kan materialets kostnad variera avsevärt beroende på vilken typ och mängd som krävs. Medan vissa högkvalitativa metaller kan vara dyra, kan plast eller kompositer vara mer överkomliga. Att sätta en budget för material hjälper dig att begränsa dina alternativ och fokusera på material inom din prisklass.
För det andra kan bearbetningskostnaderna för CNC vara dyra och tidskrävande. Bearbetningskostnaden beror på materialtyp, detaljens komplexitet och den utrustning som krävs. Att välja material som är billigare för en maskin kan hålla nere de totala produktionskostnaderna.
Slutligen kan det påverka den färdiga produktens kvalitet att välja material som ligger inom din budget. Billigare material kan vara mer benägna att få defekter eller mindre hållbara än material av högre kvalitet. Att sätta en budget och välja material av högre kvalitet inom budgeten kommer därför att säkerställa att den färdiga produkten är både hållbar och håller hög standard.
De bästa materialen för CNC-bearbetningsprojekt
Låt oss nu gå vidare till nästa del av vår diskussion: typer av CNC-bearbetningsmaterial. Vi kommer att diskutera vanliga metaller och plaster i detalj. Senare kommer vi att fokusera på några mindre kända CNC-material.
Metall CNC-material
Metaller är det vanligaste materialet bland CNC-bearbetade delar. De erbjuder ett brett utbud av gynnsamma egenskaper såsom hög hållfasthet, hårdhet, värmebeständighet och elektrisk ledningsförmåga.
Aluminium (6061, 7075)
Aluminium anses allmänt vara ett av de mest mångsidiga och värdefulla materialen inom CNC-bearbetning. Det har ett exceptionellt förhållande mellan styrka och vikt, är lätt, har korrosionsbeständighet och ett slående silveraktigt utseende. Aluminium är därför mycket önskvärt för användning i en mängd olika tillämpningar. Dessutom gör dess gynnsamma termiska och elektriska egenskaper det idealiskt för användning i en rad elektroniska och termiska hanteringsapplikationer.
Jämfört med andra CNC-metaller, såsom titan och stål, är aluminium relativt enkelt att bearbeta, vilket gör det till ett populärt val för tillverkare. Det bör dock noteras att aluminium inte är det billigaste materialet som finns. Och det är dyrare än vissa andra material, såsom rostfritt stål.
De högkvalitativa aluminiumkvaliteterna 6061 och 7075 är särskilt populära för användning i rymdfartsramar, bilmotordelar och lätt sportutrustning. Aluminiumets mångsidighet innebär dock att det används i många andra industrier och tillämpningar, inklusive bygg, förpackning och konsumentelektronik.
Rostfritt stål (316, 303, 304)
Rostfritt stål finns i många olika kvaliteter. Generellt sett har det dock hög hållfasthet och seghet, slitstyrka och korrosionsbeständighet, och har ett glänsande utseende som aluminium. Dessutom är det bland metallerna i mellanprisklassen. Det är dock ett svårbearbetat CNC-material på grund av sin hårdhet.
316 SS är användbart i marina tillämpningar, medicinsk utrustning och utomhushöljen tack vare dess förmåga att motstå värme och korrosion. 303 och 314 har liknande sammansättningar och är generellt billigare och mer bearbetbara än 316. Deras huvudsakliga användningsområden inkluderar fästelement (bultar, skruvar, bussningar etc.), bildelar och hushållsapparater.
Kolstål och legerat stål
Kolstål och relaterade legeringar erbjuder utmärkt hållfasthet och bearbetbarhet, vilket gör dem idealiska för användning i många tillämpningar. De är också kompatibla med olika värmebehandlingsprocesser, vilket ytterligare förbättrar deras mekaniska egenskaper. Dessutom är kolstål relativt billigt jämfört med andra CNC-metaller.
Det är dock värt att notera att kolstål och dess legeringar inte är i sig korrosionsbeständiga, till skillnad från material som rostfritt stål eller aluminium. Dessutom kanske deras grova utseende inte är lämpligt för estetiska tillämpningar.
Kolstål och dess legeringar har dock många praktiska tillämpningar, inklusive mekaniska fästelement och strukturella element som balkar. Trots sina begränsningar är dessa material fortfarande populära val för många industriella och tillverkningsmässiga tillämpningar på grund av deras styrka, överkomliga priser och bearbetbarhet.
Mässing
Mässing är en mångsidig metall känd för sin utmärkta bearbetbarhet, korrosionsbeständighet samt värme- och elektriska ledningsförmåga. Den har också ett attraktivt utseende tack vare sitt kopparinnehåll, samt utmärkta ytfriktionsegenskaper.
Mässing har många tillämpningar inom olika branscher. Det används till exempel ofta i konsumentprodukter, fästelement med låg hållfasthet, VVS och elektriska apparater. Dess egenskaper gör det till ett idealiskt val för tillverkning av komponenter som kräver hållbarhet och styrka samtidigt som de bibehåller en estetisk tilltalande effekt.
Koppar
Koppar är känt för sin utmärkta elektriska och termiska ledningsförmåga. Det kan dock vara svårt att bearbeta på grund av dess höga formbarhet. Detta kan orsaka svårigheter att generera spånor under CNC-bearbetning. Dessutom är koppar benägen att korrosionera, vilket kan vara ett problem i vissa miljöer.
Trots dessa utmaningar används koppar i stor utsträckning inom olika industrier, inklusive elektriska ledningar, magnetiska produkter och smyckestillverkning. Dess utmärkta ledningsförmåga gör det till ett idealiskt val för elektriska och elektroniska tillämpningar, medan dess formbarhet och estetiska tilltal gör det till ett populärt val inom smyckesindustrin.
Titan
Titanlegeringar är kända för sina exceptionella hållfasthets-viktförhållande, vilket gör dem lätta och starka samtidigt. De är också korrosionsbeständiga och har god värmeledningsförmåga. Dessutom är titan biokompatibelt, så de är lämpliga för biomedicinska tillämpningar.
Det finns dock vissa nackdelar med att använda titan. Det har dålig elektrisk ledningsförmåga och är svårt att bearbeta. Vanliga HSS- eller svagare hårdmetallskär är inte lämpliga för bearbetning, och det är ett dyrt material att använda vid CNC-tillverkning.
Trots detta är titan ett populärt material för CNC-bearbetning, särskilt för högpresterande flyg- och rymdkomponenter, militära komponenter och biomedicinska produkter som implantat.
Magnesium
Magnesium är en metall som kombinerar styrka med låg vikt. Dess utmärkta termiska egenskaper gör den idealisk för användning i högtemperaturmiljöer, till exempel i motorer. Dess lätta vikt möjliggör produktion av lättare och mer bränslesnåla fordon.
Magnesium är dock också känt för sin brandfarlighet, vilket kan göra det till en säkerhetsrisk i vissa tillämpningar. Dessutom är det inte lika korrosionsbeständigt som vissa andra metaller, såsom aluminium, och kan vara dyrare att bearbeta.
CNC-material av plast
Vi ska nu diskutera CNC-plaster. Även om de flesta plastmaterial inte är maskinbearbetbara på grund av deras låga styvhet och smältpunkter, har vi valt ut den lilla gruppen som har ett brett spektrum av CNC-tillämpningar.
Acetal (POM)
Acetal är en mycket mångsidig CNC-plast med en rad önskvärda egenskaper. Den har utmärkt utmattnings- och slagtålighet, hyfsad seghet och låga friktionskoefficienter. Dessutom är den mycket fuktbeständig, vilket gör den till ett utmärkt val för användning i fuktiga miljöer.
En av de viktigaste fördelarna med acetal är dess styvhet, vilket gör det enkelt att bearbeta med hög dimensionsnoggrannhet. Detta gör det till ett populärt val för användning i precisionskomponenter som lager, kugghjul och ventiler. Tack vare sina utmärkta mekaniska egenskaper och höga motståndskraft mot miljöfaktorer är acetal ett pålitligt val för olika industrier, såsom fordonsindustrin, flygindustrin och konsumentvaruindustrin.
Akryl (PMMA)
Akryl är ett vanligt förekommande material som kan fungera som ersättning för glas på grund av dess önskvärda egenskaper. Det har god styvhet och optisk klarhet, vilket gör att det kan användas i applikationer där genomskinliga ytor är nödvändiga. Akrylkomponenter erbjuder ett attraktivt och funktionellt alternativ till glas, med god optisk klarhet och hög hållbarhet.
Även om akryl har vissa begränsningar, såsom dess känslighet för sprickbildning och termisk mjukning, är det fortfarande ett populärt material för CNC-bearbetning tack vare dess mångsidighet och användarvänlighet. Med förmågan att skapa exakta, högkvalitativa komponenter är akryl ett utmärkt val för en mängd olika tillämpningar. Linser, transparenta höljen, livsmedelsförvaringsbehållare och dekorativa föremål är bara några exempel.
Polykarbonat (PC)
Polykarbonat (PC) är ett populärt plastmaterial som används för CNC-bearbetning tack vare dess unika egenskaper. Det är mycket transparent, vilket gör det till ett idealiskt material för användning i produkter som kräver klarhet, såsom skyddsglasögon, medicinsk utrustning och elektroniska displayer. Dessutom har det god värmebeständighet, så det är lämpligt för användning i högtemperaturapplikationer.
Dess känslighet för repor och bristande UV-resistens kan dock begränsa dess användning i vissa tillämpningar. Långvarig exponering för solljus kan göra att den gulnar och blir spröd. Detta kan begränsa dess användning i utomhusapplikationer om den inte modifieras med UV-stabilisatorer.
En vanlig användning av PC är vid tillverkning av skyddsglasögon och ansiktsskydd, där dess slagtålighet och transparens gör det till ett idealiskt val. PC används också vid tillverkning av bildelar, elektroniska komponenter och medicintekniska produkter.
Polypropen (PP)
Polypropylen är en mångsidig polymer med många fördelar, inklusive hög kemisk resistens och utmattningshållfasthet. Det är också ett medicinskt material och det ger en slät ytfinish vid CNC-bearbetning. En av dess begränsningar är dock att det inte tål höga temperaturer, eftersom det tenderar att mjukna och gallra under skärning, vilket gör det något utmanande att bearbeta.
Polypropylen är fortfarande ett populärt val för olika tillämpningar. Dess utmärkta egenskaper gör det lämpligt för tillverkning av kugghjul och medicinska produkter.
ABS
ABS är ett mycket kostnadseffektivt plastmaterial som är väl lämpat för CNC-bearbetning tack vare dess utmärkta bearbetbarhet, draghållfasthet, slagtålighet och kemiska resistens. Dessutom är det lätt att färga, vilket gör det idealiskt för applikationer där estetik är viktig.
ABS är dock inte lämpligt för användning i miljöer med hög värme och är inte biologiskt nedbrytbart. Dessutom producerar det en obehaglig ånga vid förbränning, vilket kan vara ett problem i en CNC-verkstad.
ABS har många tillämpningar och används ofta inom 3D-utskrift och formsprutning, ofta med efterbehandling med CNC-bearbetning. Det används ofta för att skapa bilkomponenter och skyddskapslingar, samt för snabb prototypframställning.
Nylon
Nylon är ett mångsidigt material med utmärkt draghållfasthet, hårdhet och slagtålighet. Det kan användas i en mängd olika kompositformer, såsom glasfiberförstärkt nylon, och har utmärkta ytsmörjningsegenskaper. Det rekommenderas dock inte för användning i fuktiga miljöer.
Nylon är särskilt väl lämpat för tillämpningar som kräver skydd mot friktionskrafter. Detta inkluderar komponenter som kugghjul, glidytor, lager och kedjehjul. Med sin överlägsna styrka och smörjegenskaper är nylon ett populärt val för många industri- och sportrelaterade produkter.
UHMW-PE
UHMWPE är ett populärt material tack vare dess exceptionella egenskaper, inklusive hög hårdhet, nötningsbeständighet och hållbarhet. Dess termiska instabilitet under bearbetning gör det dock utmanande att bearbeta.
Trots sin svårighetsgrad att bearbeta är UHMWPE ett utmärkt material för CNC-bearbetning av glidytor i lager, kugghjul och rullar. Dess enastående egenskaper gör det idealiskt för applikationer där hög slitstyrka och hållbarhet krävs. När UHMWPE bearbetas korrekt kan det ge utmärkt prestanda och en längre livslängd jämfört med andra material.
Andra material
CNC-bearbetning använder vanligtvis metaller och plaster, men den kan också fungera med många andra material, inklusive de som listas nedan.
Skumma
Skum är en typ av CNC-material som kännetecknas av en solid kropp med luftfyllda hålrum. Denna unika struktur ger skum en igenkännbar form och anmärkningsvärd lätthet. Vissa högdensitetsskum, såsom polyuretanskum och frigolit, kan enkelt bearbetas tack vare sin styvhet, styrka, lätthet och hållbarhet.
Skummets lätta vikt gör det till ett utmärkt alternativ för skyddande förpackningar. Deras mångsidighet, att kunna bearbetas till olika former och storlekar, gör dem lika användbara för att skapa dekorativa föremål. Dessutom gör deras isolerande egenskaper dem till ett populärt val för värmeisolering i byggnader, kylaggregat och andra tillämpningar där temperaturkontroll är viktig.
Trä
Trä är ett flitigt använt material för CNC-bearbetning tack vare dess enkla bearbetning, goda styrka och hårdhet, och det breda utbudet av tillgängliga trätyper. Dessutom är trä en organisk förening och har ingen negativ inverkan på miljön. Tack vare sin mångsidighet och estetiska tilltal är trä ett populärt val för möbler, heminredning och gör-det-själv-projekt.
Träbearbetning genererar dock en stor mängd damm, vilket kan utgöra hälsorisker för arbetarna. Därför är det viktigt för träbearbetningsverkstäder att ha lämpliga system för spånhantering på plats.
Kompositer
Kompositer är material som består av två eller flera beståndsdelar som sammanfogas med ett bindemedel. Vanliga kompositmaterial som används vid CNC-bearbetning inkluderar kolfiber, plywood, glasfiber och andra. Dessa material har tillämpningar inom olika industrier, såsom fordonsindustrin, flygindustrin, sport och medicin.
Bearbetning av kompositer kan vara ganska utmanande på grund av flera faktorer. Materialen i kompositer kan ha olika mekaniska egenskaper och former, såsom fibrer, skärvor eller plattor. Dessutom kan själva bindemedlet ha unika egenskaper som måste beaktas under bearbetningsprocessen.
Glöm inte att överväga potentiella CNC-material
Det stora utbudet av CNC-bearbetningsmaterial kan ibland orsaka mer förvirring än nytta. Det är ett vanligt problem att man förbiser potentiella CNC-material utöver konventionella metaller och plaster.
För att hjälpa dig att se helheten när du designar för tillverkning, följer nedan en kort lista med punkter att tänka på innan du slutför valet av material för ditt projekt!
Välj icke-metalliska material: Det finns flera fall där icke-metalliska material är lika bra substitut för metaller. Hårdplast som ABS eller UHMW-PE är till exempel styva, starka och hållbara. Kompositer som kolfiber framhålls också som överlägsna många av de mest välpresterande metallerna.
Tänk på fenoler: Fenoler är en typ av kostnadseffektivt kompositmaterial med hög styvhet och ytegenskaper. De är enkla att bearbeta och kan skäras med otroligt höga hastigheter, vilket sparar tid och pengar.
Känn till olika plaster: Att ha kunskap om hela portföljen av CNC-bearbetningsmaterial i plast är en viktig färdighet för konstruktörer. CNC-plaster är billiga, enkla att bearbeta och finns i en mängd olika materialegenskaper som inte kan ignoreras.
Välj rätt mellan olika skum: Med hänvisning till avsnittet ovan om skum vill vi betona att det har stor potential som CNC-material. Även vissa CNC-maskinkomponenter tillverkas nu av metalliska skum! Studera olika CNC-skum för att se vilket som passar dina applikationer bäst.
Olika CNC-bearbetningsprojekt och material, en källa
Design för tillverkning är en avgörande aspekt av modern industri. I takt med att materialvetenskapen har utvecklats har CNC-bearbetning blivit alltmer beroende av genomtänkta materialval. På Guan Sheng specialiserar vi oss på CNC-bearbetningstjänster, inklusive CNC-fräsning och svarvning, och erbjuder ett brett utbud av material, från eftertraktade metaller till högkvalitativa plaster. Våra 5-axliga bearbetningsmöjligheter, i kombination med vårt erfarna team, gör att vi kan erbjuda oöverträffad precision och kvalitet till våra kunder.
Vi är dedikerade till att erbjuda exceptionell kundservice och hjälper våra kunder att minska sina kostnader och uppnå sina mål. Vårt tekniska team finns tillgängligt för att hjälpa dig att välja de bästa materialen för ditt projekt och kan ge expertråd kostnadsfritt. Oavsett om du behöver specialanpassade CNC-frästa delar eller har ett specifikt projekt i åtanke, finns vi här för att hjälpa dig varje steg på vägen.
Publiceringstid: 7 juli 2023