CNC (компьютерное числовое управление) - это фундаментальный производственный процесс, который преобразует цифровые конструкции в точные физические продукты.Успех любого CNC-проекта во многом зависит от выбора материалаВ данном руководстве представлен подробный обзор доступных материалов, их свойств, применения,и ключевые факторы отбора, чтобы помочь вам принять обоснованные решения для ваших проектов.
1 Ключевые факторы в выборе материалов для ЧПУ
Выбор подходящего материала требует тщательного рассмотрения нескольких факторов, влияющих как на процесс обработки, так и на производительность конечной части.
1.1 Обработка
Обработка относится к тому, насколько легко материал может быть разрезан, сформирован и закончен без чрезмерного износа или повреждения инструмента.Медь) позволяют повысить производительностьС другой стороны, материалы с низкой обрабатываемостью часто требуют специализированных инструментов и методов.
1.2 Механические свойства
Прочность: включает в себя прочность на растяжение (сопротивление тяговым силам), сжатие (сопротивление раздавливающим силам) и выносливость (сопротивление износу и ударам).Различные приложения требуют различных характеристик прочности.
Твердость: способность материала противостоять поверхностному вмятию или деформации.
Размерная устойчивость: способность материала сохранять свою форму и размеры при различных условиях, таких как нагрузка, изменение температуры или влажность.Это критически важно для точных компонентов..
1.3 Тепловое сопротивление
Термостойкость - это то, насколько хорошо материал может выдерживать колебания температуры, не расширяясь, не сокращаясь или не деформируясь.Материалы с предсказуемым тепловым расширением имеют решающее значение для применений, связанных с изменениями температуры.
1.4 Сопротивление коррозии
Это способность материала сопротивляться разрушению от воздействия химических веществ, влаги или других факторов окружающей среды.Нержавеющая сталь и некоторые пластмассы, такие как ПВХ и ПП, известны своей превосходной коррозионной стойкостью.
1.5 Учитывание затрат
Хотя металлы обычно стоят дороже пластика, важно сбалансировать первоначальные затраты с такими факторами, как обработка, износ инструментов, необходимая послепроцессионная обработка,и общие затраты на владение последней частью.
2 Металлические материалы для обработки с помощью ЧПУ
Металы широко используются в станковой обработке по своей прочности, долговечности и теплопроводности.
| Тип материала | Общие сплавы/классы | Ключевые свойства | Типичные применения | Рейтинг обрабатываемости |
| Алюминий | 6061, 6082, 7075 | Легкий вес, хорошее соотношение прочности и веса, отличная коррозионная стойкость, хорошая электрическая и теплопроводность. | Автомобильные детали, аэрокосмические компоненты, потребительская электроника, рамы, корпуса. | Отлично. |
| Сталь | C45 (1045), 42CrMo4, St52-3 | Высокая прочность, долговечность и хорошая износостойкость. | Валы, шестерени, инструменты, тяжелые компоненты, автозапчасти. | От хорошего до справедливого |
| Нержавеющая сталь | 304, 316, 17-4PH | Отличная коррозионная стойкость, высокая прочность, гигиеничная поверхность. | Медицинские приборы, оборудование для переработки пищевых продуктов, корабельное оборудование и химические контейнеры. | Справедливость и трудность |
| Медь | E-Cu57, Cu-ETP | Отличная электрическая и теплопроводность, антимикробный. | Электрические компоненты, теплообменники, штанги. | Разумный (может быть гумовым) |
| Медь | CuZn39Pb3 | Хорошая обрабатываемость, коррозионная стойкость, декоративный вид. | Фитинги, клапаны, редукторы, музыкальные инструменты, декоративное оборудование. | Отлично. |
| Титан | Класс 2, класс 5 (6Al-4V) | Очень высокое соотношение прочности и веса, отличная биосовместимость и исключительная коррозионная устойчивость. | Аэрокосмические компоненты, медицинские имплантаты, высокопроизводительные инженерные детали. | Трудно. |
| Магний | AZ31B, AZ91D | Очень легкий, хорошее соотношение прочности и веса, хорошая амортизация. | Автомобильные скобки, аэрокосмические компоненты и корпуса электронных устройств. | Хорошо (осторожность: легковоспламеняющиеся фишки) |
3 Пластиковые и полимерные материалы для станковой обработки
Пластмассы обладают такими преимуществами, как легкий вес, коррозионная стойкость, электрическая изоляция и часто более простая обработка.
| Тип материала | Общие названия | Ключевые свойства | Типичные применения | Рейтинг обрабатываемости |
| ABS | Акрилонитрилбутадиен стирен | Прочный, устойчивый к ударам, хорошие механические свойства, низкая стоимость. | Прототипы, оболочки для потребительских товаров, отделка автомобилей. | Отлично. |
| Поликарбонат (PC) | Лексан, макролон | Высокая устойчивость к ударам, оптическая прозрачность, хорошая теплостойкость. | Очки безопасности, защитные устройства, электронные дисплеи, осветительные приборы. | Хорошо. |
| Акрил (PMMA) | Плексиглас | Высокая оптическая четкость, блестящая поверхность, устойчивая к погодным условиям. | Знаки, дисплеи, линзы, окна, санитарные принадлежности. | Хорошо. |
| POM | Ацетал, дельрин | Высокая жесткость, низкое трение, отличная размерная стабильность, хорошая износостойкость. | Редукторы, подшипники, скользящие механизмы, крепежные элементы, детали высокоточной механики. | Отлично. |
| Нилон (PA) | Полиамид | Жесткий, износостойкий, хорошо устойчив к усталости, самосмазочный. | Редукторы, бусинки, ролики, петли, конструктивные компоненты. | Хорошо. |
| PEEK | Полиэфир эфир кетон | Исключительная термохимическая устойчивость, высокая механическая прочность, биосовместимость. | Аэрокосмические, автомобильные и медицинские имплантаты, высокотемпературные приборы. | Справедливость к добру |
| ПТФЕ | Тефлон | Очень низкое трение, отличная химическая устойчивость, высокая теплостойкость. | Пломбы, уплотнения, подшипники, изоляционные части, компоненты химической обработки. | Тяжелое (мягкое) |
| HDPE | Полиэтилен высокой плотности | Хорошая устойчивость к химическим веществам, низкая влагопоглощение, прочная. | Танки, жидкостные резервуары, режущие доски, носящие ленты. | Хорошо. |
| ПВХ | Поливинилхлорид | Жесткий, прочный, огнеупорный, экономичный. | Водопроводные трубы, клапаны, фитинги, электрические корпуса. | Хорошо. |
| FR-4 | Стеклоэпоксидный ламинат | Высокая прочность, отличная электрическая изоляция, огнестойкость. | ПКБ-карты, электрические изоляционные компоненты, светильники. | Сложный (абразивный) |
Примечание к FR-4 Обработка: FR-4, композит эпоксидной смолы и тканевого стеклянного волокна, требует особого внимания.Использование карбидных инструментов или специально разработанных для композитных материалов является необходимымОбработка также производит мелкую пыль, которая требует эффективных систем экстракции для безопасности операторов.
4 Продвинутые и композитные материалы
- Композиты (например, КФРП, ГФРП): предлагают очень высокое соотношение прочности и жесткости.
- Супер сплавы (например, Inconel, Hastelloy): сохраняют прочность при чрезвычайно высоких температурах и предлагают отличную коррозионную устойчивость.требующие специализированных инструментов и методов.
- Вольфрам и молибден: очень высокая плотность и точка плавления. Используется в специализированных приложениях, таких как радиационная экранизация или высокотемпературные печи.
5 Методика отбора материала
Выбор подходящего материала - это систематический процесс:
- Определить требования к применению: функция, условия нагрузки (статические, динамические, ударные), рабочая среда (температура, химикаты, влажность) и требуемый срок службы.
- Определить критические свойства: определить приоритетность обязательных свойств (например, прочность, проводимость, прозрачность, соответствие FDA).
- Рассмотрим ограничения в производстве: Оцените работоспособность, требуемые допустимые отклонения, потребности в отделке поверхности и доступный бюджет.
- Оценка и шорт-лист: сравнение материалов-кандидатов на основе вышеуказанных критериев.
