Obróbka CNC (Computer Numerical Control) to podstawowy proces produkcyjny, który przekształca cyfrowe wzory w precyzyjne produkty fizyczne.Sukces każdego projektu CNC zależy w znacznym stopniu od wyboru materiałuW niniejszym przewodniku przedstawiono szczegółowy przegląd dostępnych materiałów, ich właściwości, zastosowań,i kluczowe czynniki wyboru, które pomogą podejmować świadome decyzje w zakresie projektów.
1 Kluczowe czynniki wyboru materiału CNC
Wybór odpowiedniego materiału wymaga starannego rozważenia kilku czynników, które wpływają zarówno na proces obróbki, jak i na wydajność końcowej części.
1.1 Możliwość obróbki
Możliwość obróbki odnosi się do tego, jak łatwo materiał można wyciąć, ukształtować i skończyć bez nadmiernego zużycia narzędzi lub uszkodzenia.Zmiany w produkcieZ drugiej strony, materiały o niskiej obróbce często wymagają specjalistycznych narzędzi i technik.
1.2 Właściwości mechaniczne
Wytrzymałość: obejmuje wytrzymałość na rozciąganie (odporność na siły ciągnące), wytrzymałość na uciskanie (odporność na siły tłoczące) oraz wytrzymałość (odporność na zużycie i uderzenie).Różne zastosowania wymagają różnych właściwości wytrzymałościowych.
Twardość: zdolność materiału do odporności na wgniecenie lub deformację powierzchni.
Stabilność wymiarowa: Zdolność materiału do utrzymania kształtu i wymiarów w różnych warunkach, takich jak obciążenie, zmiany temperatury lub wilgotność.To jest kluczowe dla precyzyjnych elementów..
1.3 Oporność termiczna
Odporność termiczna wskazuje, jak dobrze materiał może wytrzymać wahania temperatury bez rozszerzania się, kurczania się lub deformacji.Materiały o przewidywalnym rozszerzaniu termicznym mają kluczowe znaczenie dla zastosowań wymagających zmienności temperatury.
1.4 Odporność na korozję
Jest to zdolność materiału do odporności na degradację w wyniku narażenia na działanie chemikaliów, wilgoci lub innych czynników środowiskowych.Stal nierdzewna i niektóre tworzywa sztuczne, takie jak PVC i PP, są znane ze swojej doskonałej odporności na korozję.
1.5 Zważycie kosztów
Koszty materiałów są głównym problemem, choć metale zazwyczaj kosztują więcej niż tworzywa sztuczne, ważne jest, aby zrównoważyć początkowe wydatki z czynnikami takimi jak obróbka, zużycie narzędzi, wymagane przetwarzanie,i całkowity koszt posiadania końcowej części.
2 Materiały metalowe do obróbki CNC
Metale są szeroko stosowane w obróbce CNC ze względu na ich wytrzymałość, trwałość i przewodność cieplną.
| Rodzaj materiału | Powszechne stopy/klasy | Kluczowe właściwości | Typowe zastosowania | Wskaźnik sprawności obróbki |
| Aluminiowe | 6061, 6082, 7075 | Lekka waga, dobry stosunek siły do masy, doskonała odporność na korozję, dobra przewodność elektryczna i cieplna. | Części samochodowe, komponenty lotnicze, elektronika użytkowa, ramy, obudowy. | Świetnie. |
| Stalowe | C45 (1045), 42CrMo4, St52-3 | Wysoka wytrzymałość, trwałość i dobra odporność na zużycie. | Szyby, zęby, narzędzia, ciężkie części, części samochodowe. | Od dobra do sprawiedliwego |
| Stal nierdzewna | 304, 316, 17-4PH | Doskonała odporność na korozję, wysoka wytrzymałość, higieniczna powierzchnia. | Instrumenty medyczne, sprzęt do przetwarzania żywności, sprzęt morski i pojemniki chemiczne. | Od sprawiedliwego do trudnego |
| Miedź | E-Cu57, Cu-ETP | Doskonała przewodność elektryczna i cieplna, antybakteryjna. | Komponenty elektryczne, wymienniki ciepła, pręty. | Rzeczywiste (może być gumkowe) |
| Z miedzi | CuZn39Pb3 | Dobry mechaniczny charakter, odporność na korozję, wygląd dekoracyjny. | Artykuły, zawory, biegi, instrumenty muzyczne, sprzęt dekoracyjny. | Świetnie. |
| Tytanium | Klasa 2, klasa 5 (6Al-4V) | Bardzo wysoki stosunek siły do masy, doskonała biokompatybilność i wyjątkowa odporność na korozję. | Komponenty lotnicze, implanty medyczne, wysokiej wydajności części inżynieryjne. | Trudno. |
| Magnez | AZ31B, AZ91D | Niezwykle lekka, dobry stosunek siły do masy, dobra zdolność tłumienia. | Przyczepy samochodowe, komponenty lotnicze i obudowy urządzeń elektronicznych. | Dobre (uwaga: płonące żetony) |
3 Materiały z tworzyw sztucznych i polimerów do obróbki CNC
Plastik ma takie zalety, jak lekka waga, odporność na korozję, izolacja elektryczna i często prostsze obróbki.
| Rodzaj materiału | Powszechne stopy/klasy | Kluczowe właściwości | Typowe zastosowania | Wskaźnik sprawności obróbki |
| Aluminiowe | 6061, 6082, 7075 | Lekka waga, dobry stosunek siły do masy, doskonała odporność na korozję, dobra przewodność elektryczna i cieplna. | Części samochodowe, komponenty lotnicze, elektronika użytkowa, ramy, obudowy. | Świetnie. |
| Stalowe | C45 (1045), 42CrMo4, St52-3 | Wysoka wytrzymałość, trwałość, dobra odporność na zużycie. | Szyby, zęby, narzędzia, ciężkie części, części samochodowe. | Od dobra do sprawiedliwego |
| Stal nierdzewna | 304, 316, 17-4PH | Doskonała odporność na korozję, wysoka wytrzymałość, higieniczna powierzchnia. | Instrumenty medyczne, sprzęt do przetwarzania żywności, sprzęt morski, pojemniki chemiczne. | Od sprawiedliwego do trudnego |
| Miedź | E-Cu57, Cu-ETP | Doskonała przewodność elektryczna i cieplna, antybakteryjna. | Komponenty elektryczne, wymienniki ciepła, pręty. | Rzeczywiste (może być gumkowe) |
| Z miedzi | CuZn39Pb3 | Dobry mechaniczny charakter, odporność na korozję, wygląd dekoracyjny. | Artykuły, zawory, biegi, instrumenty muzyczne, sprzęt dekoracyjny. | Świetnie. |
| Tytanium | Klasa 2, klasa 5 (6Al-4V) | Bardzo wysoki stosunek siły do masy, doskonała biokompatybilność i wyjątkowa odporność na korozję. | Komponenty lotnicze, implanty medyczne, wysokiej wydajności części inżynieryjne. | Trudno. |
| Magnez | AZ31B, AZ91D | Niezwykle lekka, dobry stosunek siły do masy, dobra zdolność tłumienia. | Przyczepy samochodowe, komponenty lotnicze, obudowy urządzeń elektronicznych. | Dobre (uwaga: płonące żetony) |
Uwaga dotycząca FR-4 Obróbka: FR-4, kompozyt z żywicy epoksydowej i włókna szklanego, wymaga szczególnej uwagi.Niezbędne jest użycie narzędzi z węglanu lub specjalnie zaprojektowanych do tworzenia kompozytówPrzetwarzanie wytwarza również drobny pył, który wymaga skutecznych systemów ekstrakcji dla bezpieczeństwa operatorów.
4 Materiały zaawansowane i złożone
- Kompozyty (np. CFRP, GFRP): Oferują bardzo wysoki stosunek wytrzymałości do masy i sztywność.
- Superstopy (np. Inconel, Hastelloy): zachowują wytrzymałość w ekstremalnie wysokich temperaturach i oferują doskonałą odporność na korozję.wymagające specjalistycznych narzędzi i technik.
- Wolfram i molibden: bardzo wysoka gęstość i punkt topnienia. Używane w specjalistycznych zastosowaniach, takich jak osłona promieniowania lub pieca o wysokiej temperaturze.
5 Metodologia wyboru materiału
Wybór odpowiedniego materiału to systematyczny proces:
- Określ wymagania dotyczące zastosowania: funkcja, warunki obciążenia (statyczne, dynamiczne, uderzeniowe), środowisko operacyjne (temperatura, substancje chemiczne, wilgoć) i wymagana długość życia.
- Zidentyfikowanie właściwości krytycznych: priorytetowe właściwości niezbędne (np. wytrzymałość, przewodność, przejrzystość, zgodność z FDA).
- Zastanów się nad ograniczeniami związanymi z produkcją: ocenić możliwość obróbki, wymagane tolerancje, potrzeby wykończenia powierzchni i dostępny budżet.
- Ewaluacja i skrócenie: porównanie materiałów kandydujących w oparciu o powyższe kryteria.
