Η μηχανική CNC (υπολογιστικός αριθμητικός έλεγχος) είναι μια θεμελιώδης διαδικασία κατασκευής που μετατρέπει ψηφιακά σχέδια σε ακριβή φυσικά προϊόντα.Η επιτυχία κάθε έργου CNC εξαρτάται σημαντικά από την επιλογή υλικούΟ οδηγός αυτός παρέχει μια λεπτομερή επισκόπηση των διαθέσιμων υλικών, των ιδιοτήτων τους, των εφαρμογών τους,και βασικούς παράγοντες επιλογής για να σας βοηθήσουν να λάβετε τεκμηριωμένες αποφάσεις για τα έργα σας.
1 Βασικοί παράγοντες στην επιλογή υλικού CNC
Η επιλογή του κατάλληλου υλικού απαιτεί προσεκτική εξέταση πολλών παραγόντων που επηρεάζουν τόσο τη διαδικασία επεξεργασίας όσο και τις επιδόσεις του τελικού εξαρτήματος.
1.1 Εργασιμότητα
Η μηχανική ικανότητα αναφέρεται στο πόσο εύκολα ένα υλικό μπορεί να κοπεί, να διαμορφωθεί και να ολοκληρωθεί χωρίς υπερβολική φθορά ή βλάβη του εργαλείου.(βράσο) επιτρέπουν μεγαλύτερη παραγωγικότηταΑντίθετα, τα υλικά με χαμηλή μηχανική ικανότητα συχνά απαιτούν εξειδικευμένα εργαλεία και τεχνικές.
1.2 Μηχανικές ιδιότητες
Δυνατότητα: Αυτό περιλαμβάνει αντοχή στη τράβηξη (αντίσταση στις δυνάμεις έλξης), αντοχή στην συμπίεση (αντίσταση στις δυνάμεις συντριβής) και αντοχή (αντίσταση στην φθορά και την πρόσκρουση).Διαφορετικές εφαρμογές απαιτούν διαφορετικά χαρακτηριστικά αντοχής.
Σκληρότητα: Η ικανότητα του υλικού να αντιστέκεται στην επιφανειακή εσοχή ή παραμόρφωση.
Σταθερότητα διαστάσεων: Η ικανότητα ενός υλικού να διατηρεί το σχήμα και τις διαστάσεις του κάτω από διάφορες συνθήκες, όπως φορτίο, αλλαγές θερμοκρασίας ή υγρασία.Αυτό είναι κρίσιμο για τα εξαρτήματα ακριβείας..
1.3 Θερμική αντίσταση
Η θερμική αντοχή δείχνει πόσο καλά ένα υλικό μπορεί να αντέξει τις διακυμάνσεις θερμοκρασίας χωρίς να επεκτείνεται, να συρρικνώνεται ή να παραμορφώνεται.Τα υλικά με προβλέψιμη θερμική επέκταση είναι κρίσιμα για εφαρμογές που περιλαμβάνουν μεταβολές θερμοκρασίας.
1.4 Αντίσταση στη διάβρωση
Αυτή είναι η ικανότητα του υλικού να αντιστέκεται στην υποβάθμιση από την έκθεση σε χημικά, υγρασία ή άλλους περιβαλλοντικούς παράγοντες.Τα ανοξείδωτα χάλυβα και ορισμένα πλαστικά όπως το PVC και το PP είναι γνωστά για την εξαιρετική αντοχή τους στη διάβρωση.
1.5 Θεωρήσεις κόστους
Ενώ τα μέταλλα γενικά κοστίζουν περισσότερο από τα πλαστικά, είναι απαραίτητο να εξισορροπήσουμε το αρχικό κόστος με παράγοντες όπως η μηχανικότητα, η φθορά των εργαλείων, η απαιτούμενη μεταποιητική επεξεργασία,και το συνολικό κόστος ιδιοκτησίας για το τελικό μέρος.
2 Μεταλλικά υλικά για επεξεργασία CNC
Τα μέταλλα χρησιμοποιούνται ευρέως στην μηχανική CNC για την αντοχή, την αντοχή και τη θερμική αγωγιμότητα τους.
| Τύπος υλικού | Κοινά κράματα/κατηγορίες | Βασικές ιδιότητες | Τυπικές εφαρμογές | Αξιολόγηση μηχανικής ικανότητας |
| Αλουμίνιο | 6061, 6082, 7075 | Ελαφρύ βάρος, καλή αναλογία αντοχής προς βάρος, εξαιρετική αντοχή στη διάβρωση, καλή ηλεκτρική και θερμική αγωγιμότητα. | Μέρη αυτοκινήτων, αεροδιαστημικά εξαρτήματα, καταναλωτικά ηλεκτρονικά, πλαίσια, στερέωμα. | Εξαιρετικό. |
| Χάλυβας | C45 (1045), 42CrMo4, St52-3 | Υψηλή αντοχή, αντοχή και καλή αντοχή στην φθορά. | Άξονες, γρανάζια, εργαλεία, βαριά εξαρτήματα, εξαρτήματα αυτοκινήτων. | Καλό προς δίκαιο |
| Ατσάλι ατσάλι | 304, 316, 17-4PH | Εξαιρετική αντοχή στη διάβρωση, υψηλή αντοχή, υγιεινή επιφάνεια. | Ιατρικά όργανα, εξοπλισμός επεξεργασίας τροφίμων, ναυτιλιακό υλικό και χημικά δοχεία. | Από το δίκαιο στο δύσκολο |
| Χάλυβα | E-Cu57, Cu-ETP | Εξαιρετική ηλεκτρική και θερμική αγωγιμότητα, αντιμικροβιακό. | Ηλεκτρικά εξαρτήματα, εναλλάκτες θερμότητας, μπαρ. | Δίκαιη (μπορεί να είναι ζαχαρωτή) |
| Άλλες χημικές ουσίες | CuZn39Pb3 | Καλή επεξεργασιμότητα, ανθεκτικότητα στη διάβρωση, διακοσμητική εμφάνιση. | Συσκευές, βαλβίδες, εργαλεία, μουσικά όργανα, διακοσμητικό υλικό. | Εξαιρετικό. |
| Τιτάνιο | Κατηγορία 2, Κατηγορία 5 (6Al-4V) | Πολύ υψηλή σχέση αντοχής προς βάρος, εξαιρετική βιοσυμβατότητα και εξαιρετική αντοχή στη διάβρωση. | Αεροδιαστημικά εξαρτήματα, ιατρικά εμφυτεύματα, μηχανικά εξαρτήματα υψηλών επιδόσεων. | Δύσκολο |
| Μαγνήσιο | AZ31B, AZ91D | Εξαιρετικά ελαφρύ, καλή αναλογία αντοχής προς βάρος, καλή ικανότητα αποσβεσμού. | Αεροπορικά συστατικά, αεροδιαστημικά εξαρτήματα και θήκη ηλεκτρονικών συσκευών. | Καλό (Προσοχή: εύφλεκτα θραύσματα) |
3 Πλαστικά και πολυμερή υλικά για επεξεργασία CNC
Τα πλαστικά προσφέρουν πλεονεκτήματα όπως ελαφρύ βάρος, αντοχή στη διάβρωση, ηλεκτρική μόνωση και συχνά απλούστερη μηχανική επεξεργασία.
| Τύπος υλικού | Συνηθισμένα ονόματα | Βασικές ιδιότητες | Τυπικές εφαρμογές | Αξιολόγηση μηχανικής ικανότητας |
| ABS | Ακρυλονιτρικό βουταδιένιο στυρίνη | Δυνατό, ανθεκτικό στις συγκρούσεις, καλές μηχανικές ιδιότητες, χαμηλό κόστος. | Πρωτότυπα, περιβλήματα καταναλωτικών προϊόντων, εξοπλισμός αυτοκινήτων. | Εξαιρετικό. |
| Πολυανθρακικό (PC) | Λεξάν, Μακρόλον | Υψηλή αντοχή σε πρόσκρουση, οπτική διαφάνεια, καλή θερμική αντοχή. | Γυαλιά ασφαλείας, προστατευτικές μηχανές, ηλεκτρονικές οθόνες, φωτιστικά. | Ωραίο. |
| Ακρυλικό (PMMA) | Πλεξίγλα | Υψηλή οπτική διαύγεια, γυαλιστερή επιφάνεια, ανθεκτική στις καιρικές συνθήκες. | Πίνακες, οθόνες, φακοί, παράθυρα, υγειονομικά είδη. | Ωραίο. |
| ΠΟΜ | Ακετάλη, Delrin | Υψηλή δυσκαμψία, χαμηλή τριβή, εξαιρετική σταθερότητα διαστάσεων, καλή αντοχή στην φθορά. | Τεχνουργήματα, ρουλεμάν, συρρέματα, μηχανικά εξαρτήματα ακριβείας. | Εξαιρετικό. |
| Νάιλον (PA) | Πολυαμίδιο | Δυνατό, ανθεκτικό στην φθορά, καλή αντοχή στην κόπωση, αυτο-λοιπαντικό. | Τεχνουργήματα, καμπαναριές, ρόλοι, μεντεσέδες, δομικά στοιχεία. | Ωραίο. |
| PEEK | Πολυεθέρα αιθέρα κετόνη | Εξαιρετική θερμική και χημική αντοχή, υψηλή μηχανική αντοχή, βιοσυμβατότητα. | Αεροδιαστημικά, αυτοκινητοβιομηχανικά και ιατρικά εμφυτεύματα, συσκευές υψηλής θερμοκρασίας. | Δίκαιο προς καλό |
| ΠΤΦΕ | Τεφλόνιο | Εξαιρετικά χαμηλή τριβή, εξαιρετική χημική αντοχή, υψηλή αντοχή στη θερμότητα. | Σφραγίδες, συμπλέκτες, ρουλεμάν, μονωτικά μέρη, συστατικά χημικής επεξεργασίας. | Δύσκολο (μαλακό) |
| HDPE | Πολυαιθυλένιο υψηλής πυκνότητας | Καλή χημική αντοχή, χαμηλή απορρόφηση υγρασίας, σκληρή. | Τανκς, δεξαμενές υγρών, σανίδες κοπής, λωρίδες φθοράς. | Ωραίο. |
| PVC | Πολυβινυλοχλωρίδιο | Σκληρή, καλή αντοχή, επιβραδυντική στη φλόγα, οικονομικά αποδοτική. | Σωλήνες υδραυλικών, βαλβίδες, εξαρτήματα, ηλεκτρικά περιβλήματα. | Ωραίο. |
| FR-4 | Γυάλινο Εποξυγραμμικό | Υψηλή αντοχή, εξαιρετική ηλεκτρική μόνωση, επιβράδυνση φλόγας. | Πίνακες PCB, ηλεκτρικά στοιχεία μόνωσης, κορδόνια. | Δύσκολο (αβραστικό) |
Σημείωση σχετικά με το FR-4 Επεξεργασία: Το FR-4, ένα σύνθετο από επωξική ρητίνη και υφασμένη γυάλινη ίνα, απαιτεί ιδιαίτερη προσοχή.Η χρήση εργαλείων από καρβίδιο ή ειδικά σχεδιασμένων για σύνθετα είναι απαραίτητηΗ επεξεργασία παράγει επίσης λεπτές σκόνες που απαιτούν αποτελεσματικά συστήματα εκχύλισης για την ασφάλεια των χειριστών.
4 Προηγμένα και σύνθετα υλικά
- Συνθετικά υλικά (π.χ. CFRP, GFRP): Προσφέρουν πολύ υψηλές αναλογίες αντοχής προς βάρος και δυσκαμψία.
- Υπερ-λυπαντικά (π.χ. Inconel, Hastelloy): Διατηρούν αντοχή σε εξαιρετικά υψηλές θερμοκρασίες και προσφέρουν εξαιρετική αντοχή στη διάβρωση.που απαιτούν εξειδικευμένα εργαλεία και τεχνικές.
- Τούλφστεν και μολυβδένιο: Πολύ υψηλή πυκνότητα και σημείο τήξης. Χρησιμοποιείται σε εξειδικευμένες εφαρμογές όπως προστασία από ακτινοβολία ή φούρνους υψηλής θερμοκρασίας.
5 Μεθοδολογία επιλογής υλικού
Η επιλογή του σωστού υλικού είναι μια συστηματική διαδικασία:
- Καθορίστε τις απαιτήσεις εφαρμογής: λειτουργία, συνθήκες φορτίου (στατικές, δυναμικές, αντίκτυπες), περιβάλλον λειτουργίας (θερμοκρασία, χημικά, υγρασία) και απαιτούμενη διάρκεια ζωής.
- Προσδιορίστε τις κρίσιμες ιδιότητες: Δώστε προτεραιότητα στις απαραίτητες ιδιότητες (π.χ. αντοχή, αγωγιμότητα, διαφάνεια, συμμόρφωση με το FDA).
- Εξετάστε τους περιορισμούς κατασκευής: Αξιολογήστε την μηχανική ικανότητα, τις απαιτούμενες ανοχές, τις ανάγκες τελικής επιφάνειας και τον διαθέσιμο προϋπολογισμό.
- Αξιολόγηση και σύντομη λίστα: Συγκρίνετε τα υποψήφια υλικά με βάση τα παραπάνω κριτήρια.
