CNC-bearbetning är utan tvekan livsnerven i tillverkningsindustrin med applikationer som flyg, medicinsk utrustning och elektronik. Under de senaste åren har det skett otroliga framsteg inom området för 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 mångfaldiga världen av CNC-material. Vi kommer att ge dig en omfattande guide för 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 ta hänsyn till bearbetningsmiljön när du väljer CNC-material. Eftersom olika material reagerar olika på olika bearbetningsförhållanden, såsom skärhastighet, verktygsmaterial och kylvätska. Bearbetningsmiljön inkluderar faktorer som temperatur, luftfuktighet och förekomsten av föroreningar.
Till exempel kan vissa material ha en tendens att spåna eller spricka om bearbetningstemperaturen blir för hög, medan andra kan uppleva för stort verktygsslitage om skärhastigheten är för hög. På samma sätt kan användningen av vissa kylmedel 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 kvaliteten på den färdiga produkten.
Delvikt
Det är viktigt att överväga delvikt för att säkerställa kostnadseffektivitet, prestanda och tillverkningsbarhet. Tyngre delar kräver mer material, vilket kan öka produktionskostnaderna. Dessutom kan tyngre delar kräva större och kraftfullare CNC-maskiner att tillverka, vilket ökar kostnaderna och produktionstiden. Att välja ett material med lägre densitet, såsom aluminium eller magnesium, kan därför bidra till att minska vikten på delen och sänka produktionskostnaderna.
Dessutom kan delvikt också påverka slutproduktens prestanda. Till exempel, i flygtillämpningar, kan en minskning av vikten på en komponent öka bränsleeffektiviteten och förbättra den totala prestandan. I biltillämpningar kan viktminskning också förbättra bränsleeffektiviteten, samt öka accelerationen och hanteringen.
Värmebeständighet
Värmebeständigheten påverkar direkt materialets förmåga att motstå höga temperaturer utan att uppleva betydande deformation eller skada. Under CNC-bearbetningsprocessen genomgår materialet som bearbetas olika uppvärmnings- och kylcykler, särskilt när det skärs, borras eller fräses. Dessa cykler kan orsaka termisk expansion, skevhet eller sprickbildning i material som inte är värmebeständiga.
Att välja CNC-material med bra värmebeständighet kan också bidra till att förbättra bearbetningsprocessen och minska produktionskostnaderna. När ett material tål höga temperaturer möjliggör det snabbare skärhastigheter och djupare skär. Detta ger kortare bearbetningstider och minskat slitage på verktyg.
Olika material för CNC-bearbetning har olika nivåer av värmebeständighet, och valet av material beror på den avsedda användningen av den färdiga produkten. Material som aluminium och koppar är lämpliga för kylflänsar och värmeledningsapplikationer på grund av deras goda värmeledningsförmåga. Men rostfritt stål och titan är idealiska för flyg- och medicinska tillämpningar på grund av 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 är material med hög elektrisk ledningsförmåga att föredra eftersom de kan avleda värme effektivt. Detta är särskilt viktigt vid bearbetning av metaller, eftersom värmen som genereras under processen kan göra att materialet deformeras 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 när man väljer CNC-material, speciellt när man arbetar 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 hänvisar till hur lätt ett material kan skäras, borras eller formas med 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 deformeras under skärkraften, vilket resulterar i dålig dimensionsnoggrannhet 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 också påverka hastigheten och effektiviteten i bearbetningsprocessen. Eftersom hårdare material kan kräva lägre skärhastigheter eller kraftfullare skärverktyg.
Ytfinish
Ytfinishen påverkar den färdigbearbetade produktens prestanda och utseende. Till exempel kan en del med en grov ytfinish uppleva mer friktion, vilket kan leda till för tidigt slitage och brott. 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 också en betydande roll för estetiken. En polerad ytfinish kan förbättra utseendet på en del och göra den mer tilltalande för kunderna.
När du väljer material för CNC-bearbetning är det därför viktigt att överväga ytfinishkraven för slutprodukten. Vissa material är lättare att bearbeta till en jämn ytfinish än andra. Till exempel är metaller som aluminium och mässing relativt lätta att bearbeta till en slät finish. Däremot kan material som kolfiber och glasfiber vara mer utmanande att bearbeta, och att uppnå en jämn ytfinish kan kräva specialiserade verktyg och tekniker.
Estetik
Om ditt CNC-bearbetningsprojekt är avsett att producera en produkt som kommer att användas i en exklusiv detaljhandelsmiljö, skulle estetik vara en viktig faktor. Materialet måste vara visuellt tilltalande, med en attraktiv struktur, färg och ytfinish. Det bör också kunna poleras, målas eller ytbehandlas enkelt för att uppnå ett önskat utseende.
Dessutom kan estetik i industrier som bil- och flygindustrin vara en indikation på produktens kvalitet och tillverkarens uppmärksamhet på detaljer. Detta är särskilt viktigt i lyxbilar, där konsumenterna betalar en premie för högkvalitativa material och ytbehandlingar.
Ansökan
Den slutliga tillämpningen av produkten är den ultimata beslutsfattaren. De ovannämnda faktorerna utgör en liten del av alla skäl man överväger innan man slutför ett CNC-material. Andra applikationsdrivna faktorer kan inkludera praktiska problem som materialbearbetbarhet, kemisk reaktivitet, vidhäftningsförmåga, materialtillgänglighet, utmattningslivslängd, etc.
När det gäller att välja lämpliga material för CNC-bearbetning är den avsedda användningen av den färdiga produkten en avgörande faktor att överväga. Olika material har olika egenskaper, såsom hårdhet, draghållfasthet och duktilitet. Dessa egenskaper påverkar hur ett material presterar under specifika förhållanden och avgör materialets lämplighet för olika tillämpningar.
Till exempel, om 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 ta hänsyn till av flera skäl. 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 billigare. Att sätta en budget för material kommer att hjälpa till 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 materialtypen, delens komplexitet och nödvändig utrustning. Att välja material som är billigare för en maskin kan hålla de totala produktionskostnaderna nere.
Slutligen kan valet av material som ligger inom din budget påverka den färdiga produktens kvalitet. Billigare material kan vara mer utsatta för 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 i detalj de vanliga metallerna och plasterna. Senare kommer vi att flytta fokus till 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, termiskt motstånd och elektrisk ledningsförmåga.
Aluminium (6061, 7075)
Aluminium anses allmänt vara ett av de mest mångsidiga och värdefulla materialen inom CNC-bearbetning. Den har ett exceptionellt förhållande mellan styrka och vikt, lättviktsnatur, korrosionsbeständighet och ett slående silvrigt utseende. Således är aluminium mycket önskvärt för användning i en mängd olika tillämpningar. Dessutom gör dess gynnsamma termiska och elektriska egenskaper den idealisk för användning i en rad elektroniska och termiska applikationer.
Jämfört med andra CNC-metaller, som titan och stål, är aluminium relativt lätt 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, till exempel rostfritt stål.
De högkvalitativa aluminiumkvaliteterna 6061 och 7075 är särskilt populära för användning i flygramar, bilmotordelar och lätt sportutrustning. Aluminiums mångsidighet innebär dock att det används i många andra industrier och applikationer, inklusive konstruktion, förpackning och konsumentelektronik.
Rostfritt stål (316, 303, 304)
Rostfritt stål finns i många kvaliteter. I allmänhet har den dock hög hållfasthet och seghet, slitstyrka och korrosionsbeständighet och har ett glänsande utseende som aluminium. Dessutom är det bland de mellanprismetaller. Det är dock ett svårbearbetat CNC-material på grund av sin hårdhet.
316 SS är användbar i marina applikationer, medicinsk utrustning och utomhuskapslingar på grund av dess förmåga att motstå värme och korrosion. 303 och 314 delar liknande sammansättningar och är i allmänhet billigare och mer bearbetbara än 316. Deras huvudsakliga användning 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 applikationer. 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 korrosionsbeständiga i sig, till skillnad från material som rostfritt stål eller aluminium. Dessutom kanske deras grova utseende inte lämpar sig för estetiska tillämpningar.
Ändå har kolstål och dess legeringar många praktiska tillämpningar, inklusive mekaniska fästelement och strukturella element som balkar. Trots sina begränsningar är dessa material fortfarande populära val för många industri- och tillverkningstillämpningar på grund av deras styrka, överkomliga priser och bearbetbarhet.
Mässing
Mässing är en mångsidig metall känd för sin utmärkta bearbetningsförmåga, korrosionsbeständighet och termiska och elektriska ledningsförmåga. Den har också ett attraktivt utseende tack vare dess kopparinnehåll, samt utmärkta ytfriktionsegenskaper.
Mässing hittar många tillämpningar inom olika branscher. Till exempel används det ofta i konsumentprodukter, låghållfasta fästelement, VVS och elektriska apparater. Dess egenskaper gör den till ett idealiskt val för tillverkning av komponenter som kräver hållbarhet och styrka med bibehållen estetisk tilltalande.
Koppar
Koppar är känt för sin utmärkta elektriska och termiska ledningsförmåga. Det kan dock vara utmanande att bearbeta på grund av dess höga formbarhet. Detta kan orsaka svårigheter att generera spån under CNC-bearbetning. Dessutom är koppar utsatt för korrosion, vilket kan vara ett problem i vissa miljöer.
Trots dessa utmaningar används koppar flitigt i olika industrier, inklusive elektriska ledningar, magnetiska produkter och smyckestillverkning. Dess utmärkta konduktivitetsegenskaper gör den till ett idealiskt val för elektriska och elektroniska applikationer, medan dess formbarhet och estetiska tilltal gör den till ett populärt val inom smyckesindustrin.
Titan
Titanlegeringar är kända för sina exceptionella styrka-till-vikt-förhållanden, 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 några nackdelar med att använda titan. Den har dålig elektrisk ledningsförmåga och är svår att bearbeta. Vanliga HSS eller svagare hårdmetallfräsar är inte lämpliga för att bearbeta det, och det är ett dyrt material att använda i CNC-tillverkning.
Trots det är titan ett populärt material för CNC-bearbetning, särskilt för högpresterande flyg- och rymddelar, 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, såsom i motorer. Dess lätta karaktär möjliggör tillverkning av lättare och mer bränslesnåla fordon.
Men magnesium är också känt för sin brandfarlighet, vilket kan göra det till ett säkerhetsproblem i vissa applikationer. Dessutom är den inte lika korrosionsbeständig som vissa andra metaller, såsom aluminium, och kan vara dyrare att bearbeta.
CNC-plastmaterial
Vi kommer nu att diskutera CNC-plast. Även om de flesta plastmaterial inte går att bearbeta på grund av deras låga styvhet och smältpunkter, har vi valt ut den lilla grupp som har omfattande CNC-applikationer.
Acetal (POM)
Acetal är en mycket mångsidig CNC-plast med en rad önskvärda egenskaper. Den har utmärkt utmattnings- och slaghållfasthet, anständig seghet och låga friktionskoefficienter. Dessutom är den mycket motståndskraftig mot fukt, 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 lätt att bearbeta med stor dimensionell noggrannhet. Detta gör den till ett populärt val för användning i precisionskomponenter som lager, växlar och ventiler. På grund av dess utmärkta mekaniska egenskaper och höga motståndskraft mot miljöfaktorer är Acetal ett pålitligt val för olika industrier, såsom fordon, flyg och konsumentvaror.
Akryl (PMMA)
Akryl är ett vanligt använt material som kan fungera som ett substitut för glas på grund av dess önskvärda egenskaper. Den har god styvhet och optisk klarhet, vilket gör att den 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 uppmjukning, är det fortfarande ett populärt material för CNC-bearbetning på grund av dess mångsidighet och enkla att använda. Med förmågan att skapa exakta komponenter av hög kvalitet är akryl ett utmärkt val för ett brett spektrum av applikationer. Linser, genomskinliga höljen, matförvaringsbehållare och dekorativa föremål är bara några exempel.
Polykarbonat (PC)
Polykarbonat (PC) är ett populärt plastmaterial som används för CNC-bearbetning på grund av dess unika uppsättning 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 den bra värmebeständighet så den är lämplig för användning i högtemperaturapplikationer.
Emellertid kan dess känslighet för repor och brist på UV-beständighet begränsa dess användning i vissa applikationer. Långvarig exponering för solljus kan göra att den gulnar och blir skör. Detta kan begränsa dess användning i utomhusapplikationer om den inte är modifierad med UV-stabilisatorer.
En vanlig användning av PC är vid tillverkning av skyddsglasögon och ansiktsskydd, där dess slagtålighet och transparens gör den till ett idealiskt val. PC används också vid tillverkning av bildelar, elektroniska komponenter och medicinsk utrustning.
Polypropen (PP)
Polypropen är en mångsidig polymer med många fördelar, inklusive hög kemisk beständighet och utmattningshållfasthet. Det är också ett material av medicinsk kvalitet, och det ger en jämn ytfinish vid CNC-bearbetning. En av dess begränsningar är dock att den inte tål höga temperaturer, eftersom den tenderar att mjukna och galla under skärning, vilket gör den en aning utmanande att bearbeta.
Polypropen är fortfarande ett populärt val för olika applikationer. Dess utmärkta egenskaper gör den lämplig för tillverkning av redskap och medicinska produkter.
ABS
ABS är ett mycket kostnadseffektivt plastmaterial som är väl lämpat för CNC-bearbetning på grund av dess utmärkta bearbetningsförmåga, draghållfasthet, slaghållfasthet och kemikaliebeständighet. Dessutom kan den enkelt färgas, vilket gör den idealisk för applikationer där estetik är viktig.
ABS lämpar sig dock inte för användning i miljöer med hög värme och är inte biologiskt nedbrytbart. Dessutom producerar den en obehaglig rök när den bränns, vilket kan vara ett problem i en CNC-butik.
ABS har många applikationer och används ofta i 3D-utskrift och formsprutning, ofta med efterbearbetning med CNC-bearbetning. Det används ofta för att skapa fordonskomponenter och skyddande höljen och för snabb prototypframställning.
Nylon
Nylon är ett mångsidigt material med utmärkt draghållfasthet, hårdhet och slaghållfasthet. Den kan användas i en mängd olika kompositformer, såsom glasfiberförstärkt nylon, och har enastående ytsmörjningsförmåga. Det rekommenderas dock inte för användning i fuktiga miljöer.
Nylon är särskilt väl lämpat för applikationer som kräver skydd mot friktionskrafter. Detta inkluderar komponenter som växlar, glidytor, lager och kedjehjul. Med sin överlägsna styrka och smörjande egenskaper är nylon ett populärt val för många industri- och sportrelaterade produkter.
UHMW-PE
UHMWPE är ett populärt material på grund av dess exceptionella egenskaper, inklusive hög hårdhet, nötnings- och slitstyrka och hållbarhet. Dess termiska instabilitet under bearbetning gör det dock utmanande att bearbeta.
Trots sin svårighet att bearbeta är UHMWPE ett utmärkt material för CNC-bearbetning av glidytor i lager, kugghjul och rullar. Dess enastående egenskaper gör den idealisk för applikationer där hög slitstyrka och hållbarhet krävs. Vid korrekt bearbetning kan UHMWPE ge utmärkt prestanda och längre livslängd jämfört med andra material.
Andra material
CNC-bearbetning använder vanligtvis metaller och plaster, men det kan också fungera med många andra material, inklusive de som anges nedan.
Skumma
Skum är en typ av CNC-material som kännetecknas av en solid kropp med luftfyllda tomrum. Denna unika struktur ger skummet en igenkännlig form och enastående lätthet. Vissa högdensitetsskum, såsom polyuretanskum och frigolit, kan lätt bearbetas på grund av sin styvhet, styrka, lätta vikt och hållbarhet.
Skums lätta karaktär gör dem till ett utmärkt alternativ för skyddande förpackningar. Deras mångsidighet i att 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 applikationer där temperaturkontroll är viktigt.
Trä
Trä är ett flitigt använt material för CNC-bearbetning på grund av dess enkla bearbetning, goda hållfasthet och hårdhet, och många tillgängliga typer. Dessutom är trä en organisk förening och har ingen negativ inverkan på miljön. På grund av dess 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 arbetare. Därför är det viktigt för träbearbetningsverkstäder att ha ordentliga spånhanteringssystem på plats.
Kompositer
Kompositer är material som består av två eller flera beståndsdelar som är sammanfogade med ett bindemedel. Vanliga kompositmaterial som används vid CNC-bearbetning inkluderar kolfiber, plywood, glasfiber och andra. Dessa material har tillämpningar i olika industrier, såsom fordon, flyg, sport och medicin.
Att bearbeta kompositer kan vara ganska utmanande på grund av flera faktorer. De ingående materialen i kompositer kan ha olika mekaniska egenskaper och former, såsom fibrer, skärvor eller plattor. Dessutom kan själva bindningsmediet ha unika egenskaper som måste beaktas under bearbetningsprocessen.
Glöm inte att överväga potentiella CNC-material
Den rika variationen av CNC-bearbetningsmaterial kan ibland orsaka mer förvirring än nytta. Det är ett vanligt problem att förbise potentiella CNC-material utöver konventionella metaller och plaster.
För att hjälpa dig att titta på helheten när du designar för tillverkning, nedan är en kort lista med punkter att tänka på innan du slutför material för ditt projekt!
Välj icke-metalliska material: Det finns flera fall där icke-metalliska material är lika substitut för metaller. Hårda plaster som ABS eller UHMW-PE är till exempel styva, starka och hållbara. Kompositer som kolfiber anses också vara överlägsna många bäst presterande metaller.
Tänk på fenoler: fenoler är en typ av kostnadseffektivt kompositmaterial med hög styvhet och ytegenskaper. De är lätta att bearbeta och kan skäras i otroligt höga hastigheter, vilket sparar tid och pengar.
Känn till olika plaster: Att vara kunnig om hela portföljen av CNC-bearbetningsmaterial av plast är en måste-ha färdighet för designers. CNC-plaster är billiga, lätta 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 mycket potential som CNC-material. Även vissa CNC-maskinkomponenter är nu gjorda av metallskum! 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 allt mer beroende av genomtänkt materialval. På Guan Sheng är vi specialiserade på CNC-bearbetningstjänster, inklusive CNC-fräsning och -svarvning, och erbjuder ett omfattande utbud av material, från eftertraktade metaller till högkvalitativa plaster. Våra 5-axliga bearbetningsmöjligheter, i kombination med vårt erfarna team, tillåter oss att tillhandahålla oöverträffad precision och kvalitet till våra kunder.
Vi är dedikerade till att tillhandahålla exceptionell kundservice och är engagerade i att hjälpa våra kunder att minska kostnaderna och uppnå sina mål. Vårt tekniska team finns tillgängligt för att hjälpa dig att välja det bästa materialet för ditt projekt och kan ge expertråd utan kostnad. Oavsett om du behöver anpassade CNC-bearbetade delar eller har ett specifikt projekt i åtanke, är vi här för att hjälpa dig varje steg på vägen.
Posttid: 2023-07-07