Руководство по выбору материала для обработки с ЧПУ

В последние годы, с развитием обработки с ЧПУ, детали станков с ЧПУ также продолжали развиваться. Обработка с ЧПУ стала необходимостью во многих дисциплинах, и этим дисциплинам необходимо производить специальные детали для своих проектов. Материалы ЧПУ были расширены для удовлетворения потребностей потребителей, инженеров, подрядчиков и других областей для создания решений для очень специфических приложений. Ключом к получению наилучшего конечного продукта является выбор правильного материала.

Существует множество материалов на выбор, и материалы могут использоваться для различных деталей с совершенно разными целями. Из-за большого разнообразия материалов выбор правильного материала для вашего приложения может быть проблемой. Путем сужения типа обрабатываемого материала, наиболее подходящего для детали, можно выбрать наиболее подходящий и экономичный материал. При выборе материалов необходимо учитывать следующие моменты.

Выбор материала с учетом факторов

Как используются части?

Поскольку обработка с ЧПУ разрабатывалась в течение многих лет, то и компоненты станков с ЧПУ были разработаны. Подобные типы материалов могут использоваться в нескольких продуктах и ​​выполнять различные функции. Используются ли детали в медицинском оборудовании, автомобилях, аэрокосмической промышленности, машиностроении или промышленном производстве?

Возьмем, к примеру, изоляцию. Материал, используемый для изоляции анализатора дыхания, может отличаться от материала, используемого для изоляции камеры. Все они служат одной цели, но их нельзя использовать одинаковым образом или с одним и тем же типом результата. Если вы используете детали на открытом воздухе или во влажной среде, используйте нержавеющую сталь вместо углеродистой стали, чтобы детали не ржавели.

Стрессовая нагрузка

Высокие нагрузки могут привести к деформации или даже растрескиванию некоторых материалов. При выборе материала детали обязательно учитывайте нагрузку. Детали, подвергающиеся высоким нагрузкам, должны быть обработаны компонентами, которые выдерживают нагрузку и предотвращают деформацию. Если ваша деталь будет подвергаться высоким нагрузкам, изготовленный из нее материал потребует наличия необходимых элементов, чтобы выдержать нагрузку и предотвратить деформацию.

Допуск на размер

Никогда не недооценивайте важность допусков на размеры. Это не только играет роль в выборе материала; это также повлияет на детали и узлы, методы резки и использование инструментов и машин. Размерный допуск повлияет на весь процесс и итоговую прибыль.

Необходимо знать требуемые допуски детали. Если вы используете старый проект детали или эскиз и хотите следовать предыдущим методам, лучше еще раз проверить, соответствуют ли допуски. Опечатки могут легко появиться в документе. Даже если информация верна, если можно внести коррективы, чтобы ослабить допуски и при этом позволить детали работать наилучшим образом, вы можете сэкономить деньги, повторно оценив допуски. Жесткие допуски обычно дороже.

По умолчанию используются стандартные допуски на размеры, но если вы не укажете допуск или обнаружите, что число неверное, в конечном итоге вы закажете неподходящие детали. Чтобы изменить размер и/или изменить порядок, требуется больше времени, и в конечном итоге этот простой начальный шаг может помочь вам сэкономить деньги.

Если вы не уверены в точных допусках нужных вам деталей, пожалуйста, не делайте обоснованных предположений, а позвольте профессиональной компании по обработке с ЧПУ помочь вам решить эту проблему.

Рабочая температура

При выборе материала температура плавления материала должна быть ниже рабочей температуры процесса. Кроме того, необходимо учитывать, есть ли колебания рабочей температуры, и материал должен выдерживать температуру без коробления, деформации или разрушения с течением времени.

Хотя производятся некоторые более прочные материалы, способные противостоять этим изменениям, многие материалы со временем проявляют признаки деформации, вздутия и/или растрескивания. Экстремальные температуры также могут отрицательно сказаться на долговечности некоторых материалов.

Когда вы обрабатываете материалы с ЧПУ, также важно понимать эту информацию, чтобы вы могли быть уверены, что температура, создаваемая резкой и формованием детали, не деформирует ее. Установление связи между рабочей температурой и используемыми материалами имеет решающее значение для успешного проектирования и производства.

Вес и стрессоустойчивость

Вес обрабатываемого материала зависит от того, как используется деталь.
Тяжелые материалы могут поглощать большое давление. Для проектов, требующих чрезмерной несущей способности и высоких стрессовых нагрузок, следует рассмотреть возможность использования тяжелых материалов. Но не подходит для предметов, чувствительных к весу.

Легкие материалы популярны в проектах, чувствительных к весу. Они долговечны, используются и могут поглощать большие нагрузки, но стоят дороже. Легкие материалы идеально подходят для многих продуктов, но если важным фактором является стоимость, они могут быть не лучшим выбором.

Выбор между тяжелыми и легкими материалами — это лишь пример того, какие характеристики наиболее важны для обработки деталей с ЧПУ. Таким образом, вы можете указать элементы, которые имеют решающее значение для правильной работы вашей детали, исключить материалы, не соответствующие этим стандартам, а затем сравнить затраты.

Общая стоимость и технологичность материалов

Самыми дорогими материалами обычно являются высокопрочные, легкие материалы. При выборе материалов для обработки многие факторы помогут принять решение. Чтобы найти наиболее совместимый материал, определите приоритет характеристик, наиболее важных для готовой детали. Выбирайте материалы, которые соответствуют кривой прочности, температурным ограничениям и требованиям сборки. Исключите материалы, которые не соответствуют этим требованиям, сравните стоимость материалов, а затем выберите.

Как правило, чем больше материалов используется в детали, тем выше ее стоимость. Точно так же специальные материалы и чрезвычайно прочные материалы (такие как титан) также будут стоить дороже.

Поиск компании, которая предлагает бесплатное предложение и отсутствие минимального количества заказа, поможет вам сократить расходы. Как только все области будут сокращены, можно будет использовать более экономичные материалы для удовлетворения большинства ваших потребностей.

Рекомендации по выбору материалов

SANS может обрабатывать сотни металлов, сплавов и пластиков, а также другие материалы по запросу. Итак, ниже мы расскажем о самых популярных материалах и их свойствах.

Металл

Одним из наиболее распространенных типов материалов при фрезеровании с ЧПУ является металл, и существует также широкий спектр вариантов. Давайте рассмотрим наиболее известные варианты и наиболее подходящие приложения для каждого металла. В зависимости от размера и геометрии детали стоимость материала может составлять большую часть общей стоимости детали.

Алюминий

Алюминий, вероятно, является наиболее широко используемым материалом для фрезерования с ЧПУ и является отличным выбором для механических деталей и наружных деталей. По сравнению с другими металлами алюминий обычно обрабатывается быстрее, чем другие металлы, что делает его наиболее экономичным методом. Детали из алюминия образуют защитный слой при воздействии окружающей среды, что обеспечивает дополнительную прочность и коррозионную стойкость. Ввиду этих высококачественных характеристик материала алюминий, фрезерованный на станках с ЧПУ, очень подходит для использования в автомобильной, аэрокосмической, медицинской и бытовой электронике. Конкретные области применения включают аксессуары для самолетов, электронные корпуса, медицинское оборудование, шестерни и валы.

Алюминий 6061

Это наиболее часто используемый алюминиевый сплав общего назначения с хорошим соотношением прочности и веса и отличной обрабатываемостью. Это наиболее распространенная марка алюминия общего назначения, обычно используемая для автомобильных деталей, велосипедных рам, спортивных товаров, рам радиоуправляемых автомобилей и т. д.

Основными легирующими элементами являются магний, кремний и железо. Подобно другим алюминиевым сплавам, он имеет хорошее соотношение прочности и веса и естественно устойчив к атмосферной коррозии. Одним из недостатков 6061 является его плохая коррозионная стойкость при воздействии соленой воды или других химических веществ. В более требовательных приложениях он не так прочен, как другие алюминиевые сплавы.

Состав и свойства материала алюминия 6082 аналогичны 6061. В Европе он используется чаще, поскольку соответствует британским стандартам.

Алюминий 7075

7075 — это высококачественный продукт из алюминия. Он в основном легирован цинком. Это один из самых прочных алюминиевых сплавов. Это идеальный выбор для высокопрочного развлекательного оборудования, автомобильных и аэрокосмических рам. Поскольку для стали алюминий 7075 имеет отличные усталостные свойства и может подвергаться термообработке для достижения высокой прочности и высокой твердости, поэтому важно уменьшить вес. Однако этого следует избегать, когда требуется сварка.

Алюминий 5083

Алюминий 5083 обладает более высокой прочностью и отличной стойкостью к морской воде, чем большинство других алюминиевых сплавов, поэтому он широко используется в строительстве и на судах. Это также отличный выбор для сварки.

Дополнительные сведения об алюминиевых деталях см. в разделе Все об обработке алюминия с ЧПУ.

Нержавеющая сталь

Сплавы из нержавеющей стали обладают высокой прочностью, высокой пластичностью, отличной износостойкостью и коррозионной стойкостью, легко поддаются сварке, механической обработке и полировке. В зависимости от их состава они могут быть (по существу) немагнитными или магнитными.

Существует множество видов нержавеющей стали. Нержавеющей сталью ее называют потому, что она содержит хром, предотвращающий окисление (ржавчину). Поскольку вся нержавеющая сталь выглядит одинаково, необходимо использовать современное измерительное оборудование (например, детектор OES) для проверки входящего сырья с особой тщательностью, чтобы подтвердить характеристики используемой стали.

Нержавеющая сталь 303

В случае 303 также добавляется сера. Эта сера помогает сделать нержавеющую сталь 303 самой легкой в ​​обработке, но она также в определенной степени снижает ее коррозионную стойкость.

303 не является хорошим выбором для холодной штамповки (гибки) и не может подвергаться термообработке. Наличие серы также означает, что она не идеальна для сварки. У него отличная производительность обработки, но вы должны обратить внимание на скорость/подачу и остроту режущего инструмента.

303 обычно используется для гаек и болтов из нержавеющей стали, фитингов, валов и шестерен. Однако его не следует использовать для аксессуаров морского класса.

Нержавеющая сталь 304

Это наиболее распространенный сплав нержавеющей стали с превосходными механическими свойствами и хорошей обрабатываемостью. Он может противостоять большинству условий окружающей среды и агрессивных сред.

Это наиболее распространенная форма нержавеющей стали, используемая в различных потребительских и промышленных товарах. Обычно называемый 18/8, он относится к добавлению 18% хрома и 8% никеля к сплаву, который является наиболее распространенной формой нержавеющей стали.

304 очень твердый, немагнитный, легко обрабатывается и обычно обладает коррозионной стойкостью, поэтому он очень подходит для кухонных принадлежностей, резервуаров для хранения и труб, используемых в промышленности, строительстве и автомобилестроении.

304 легко обрабатывается, но в отличие от 303 поддается сварке. Он также более устойчив к коррозии в большинстве обычных (нехимических) сред. Для машинистов используйте очень острые режущие инструменты для обработки и не допускайте загрязнения другими металлами.

Нержавеющая сталь 316

Это еще один распространенный сплав нержавеющей стали с механическими свойствами, подобными 304. Обычно считается нержавеющей сталью морского класса, прочной и легко свариваемой. Этот материал очень устойчив к коррозии и растворам солей (таким как морская вода), он очень подходит для строительства, судового оборудования, промышленных трубопроводов и автомобилей.

Нержавеющая сталь 2205

Нержавеющая сталь Дуплексная нержавеющая сталь 2205 является самым прочным сплавом нержавеющей стали (в два раза больше, чем у других обычных сплавов нержавеющей стали) и обладает отличной коррозионной стойкостью. Он используется в суровых условиях и имеет множество применений в нефтегазовой промышленности.

Нержавеющая сталь 17-4

Механические свойства нержавеющей стали 17-4 (марка SAE 630) сравнимы со свойствами стали 304. Она может подвергаться дисперсионному твердению до высокой степени (по сравнению с инструментальной сталью) и обладает превосходной химической стойкостью, что делает ее пригодной для очень высокопроизводительных применений. , например, производство турбинных лопаток.

Инструментальные стали

Инструментальные стали представляют собой металлические сплавы с исключительно высокой твердостью, жесткостью, абразивным и термическим сопротивлением. Они используются для создания производственных инструментов (отсюда и название), таких как штампы, штампы и формы. Для достижения хороших механических свойств они должны пройти термическую обработку.

<сильный> Инструментальная сталь D2 представляет собой износостойкий сплав, сохраняющий свою твердость до температуры 425°C. Сталь Д2 представляет собой закалённую на воздухе, высокоуглеродистую, высокохромистую инструментальную сталь с высокой износостойкостью. Он может подвергаться термической обработке и имеет широкий диапазон твердости. Сталь D2 — идеальный выбор для изготовления деталей и изделий, которые нужно легко сгибать, но сгибать нужно.

Инструментальная сталь A2 это закаленная на воздухе инструментальная сталь общего назначения с хорошей ударной вязкостью и отличной размерной стабильностью при повышенных температурах. Он обычно используется для изготовления штампов для литья под давлением.

Инструментальная сталь O1 представляет собой закаленный в масле сплав с высокой твердостью 65 HRC. Обычно используется для ножей и режущих инструментов.

Мягкая сталь

Также известны как низкоуглеродистые стали и обладают хорошими механическими свойствами, отличной обрабатываемостью и хорошей свариваемостью. Благодаря своей низкой стоимости они находят универсальное применение, включая изготовление деталей машин, приспособлений и приспособлений. Мягкие стали подвержены коррозии и химическим воздействиям. Обычно используются

Мягкая сталь 1018

Мягкая сталь 1018 представляет собой сплав общего назначения с хорошей обрабатываемостью и свариваемостью, а также с превосходной ударной вязкостью, прочностью и твердостью. Это наиболее часто используемый низкоуглеродистый стальной сплав.

Углеродистая сталь 1045

Этот прочный материал представляет собой низкоуглеродистую сталь, а не нержавеющую сталь, которая обычно дешевле нержавеющей стали, но имеет более высокую прочность. Материал может быть закален и подвергнут термообработке, что облегчает его обработку и сварку. Он чаще всего используется в промышленности и механических деталях, требующих высокой ударной вязкости и прочности, таких как гайки и болты, шестерни, валы и шатуны. Он также используется в строительстве, но при воздействии окружающей среды обычно подвергается обработке поверхности для предотвращения ржавчины.

Мягкая сталь A36

Низкоуглеродистая сталь А36 — распространенная конструкционная сталь с хорошей свариваемостью. Он подходит для различных промышленных и строительных применений

Магний AZ31

Сплав алюминия и цинка, магний AZ31 имеет снижение веса на 35% по сравнению с алюминием, но его прочность выше. Однако этот материал, как правило, дороже и часто используется для деталей самолетов. Материал прост в обработке, но имеет горючие характеристики.

Магний легко обрабатывается, но очень легко сгорает, особенно в виде порошка, поэтому его необходимо обрабатывать жидкими смазками. Магний может быть анодирован для повышения его коррозионной стойкости. Это также очень стабильный конструкционный материал и отличный выбор для литья под давлением.

Из-за своего легкого веса и высокой прочности он также часто используется для корпусов ноутбуков, электроинструментов, корпусов камер и других применений в доме.
титан

Титан известен своей высокой прочностью, малым весом, ударной вязкостью и коррозионной стойкостью. Его можно сваривать, пассивировать и анодировать для усиления защиты и улучшения внешнего вида. Титан имеет плохой полирующий эффект и является плохим проводником электричества, но хорошим проводником тепла. Это сложный в обработке материал, и можно использовать только профессиональные инструменты.

Этот материал обычно дороже других металлов. Его много в земной коре, но его трудно очистить. Чаще всего он используется в военных, аэрокосмических, промышленных и биомедицинских целях.

Латунь

Латунь, признанная одним из самых простых и экономичных материалов для фрезерной обработки с ЧПУ, представляет собой сплав меди и цинк, который стабилен, но недостаточно силен. Обычное использование включает медицинское оборудование, потребительские товары, электрическое оборудование и контакты. Поскольку латунь также имеет низкий коэффициент трения и высокую коррозионную стойкость, она также используется в машиностроении, сантехнике, паровой технике и даже в музыкальных инструментах. Благодаря своему мягкому материалу и простоте обработки он используется в сантехнических аксессуарах, предметах интерьера и музыкальных инструментах.

Обладая хорошей обрабатываемостью и отличной проводимостью, он очень подходит для применений, требующих низкого трения. Он также широко используется в строительстве для придания золотистого цвета и эстетичного внешнего вида. Латунь C36000 — это материал с высокой прочностью на растяжение и естественной коррозионной стойкостью. Это один из самых простых в обработке материалов, поэтому его обычно используют для больших объемов работ.

Медь

Когда дело доходит до материалов для фрезерования с ЧПУ, немногие металлы обладают электропроводностью меди. Высокая коррозионная стойкость помогает этому материалу бороться с ржавчиной, а свойства теплопроводности облегчают процесс формовки при обработке на станках с ЧПУ. Часто используемые в автомобильной промышленности, приложения включают системы охлаждения и теплообменники, а также различные инженерные приложения, такие как клапаны и радиаторы. Однако важно знать, что медь неустойчива к некоторым химическим веществам, таким как кислоты, сульфиды галогенов и растворы аммиака.

Пластик

В дополнение к металлическим материалам услуги высокоточной обработки с ЧПУ SANS также совместимы с некоторыми пластиками. Ниже приведены некоторые из наиболее широко используемых пластиков для фрезерных станков с ЧПУ.

АБС

ABS — один из наиболее распространенных термопластичных материалов с хорошими механическими свойствами, отличной ударной вязкостью, высокой термостойкостью и хорошей обрабатываемостью.

ABS имеет низкую плотность, поэтому он очень подходит для легких изделий. Детали ABS, обработанные на станке с ЧПУ, обычно используются в качестве прототипов перед массовым производством с помощью литья под давлением.

Нейлон

Нейлон, также известный как полиамид (ПА), представляет собой разновидность термопласта. Благодаря своим превосходным механическим свойствам, хорошей ударной вязкости, высокой химической стойкости и стойкости к истиранию, а также умеренной огнестойкости, он широко используется. Он включает в себя изоляторы, подшипники и краткосрочные продукты, которые будут использоваться для литья под давлением. Недостатком является то, что он легко впитывает воду и влагу.

ПОМ

ПОМ также называют делрином. Это технический термопластик, обладающий самой высокой технологичностью среди пластиков.

POM (Delrin) обычно является лучшим выбором для обработки пластиковых деталей с ЧПУ, где требуется высокая точность, высокая жесткость, низкое трение, отличная стабильность размеров при высоких температурах и чрезвычайно низкое водопоглощение.

ПТФЭ

ПТФЭ, широко известный как политетрафторэтилен (тефлон), представляет собой технический термопласт с превосходной химической и термостойкостью и самым низким коэффициентом трения среди всех известных твердых тел. Это отличный электроизолятор. Однако он обладает чисто механическими свойствами и часто используется в качестве футеровки или вставки в компонентах.

ПНД

Полиэтилен высокой плотности (HDPE) – это термопласт с высоким отношением прочности к весу, высокой ударной вязкостью и хорошей устойчивостью к атмосферным воздействиям.

HDPE — это легкий термопласт, пригодный для наружного использования и транспортировки по трубопроводу. Как и ABS, он часто используется для создания прототипов перед литьем под давлением.

ВЗГЛЯД

PEEK — это высокоэффективный инженерный термопластик с превосходными механическими свойствами, термической стабильностью в широком диапазоне температур и превосходной устойчивостью к большинству химических веществ.

PEEK часто используется для замены металлических деталей из-за его высокого отношения веса к весу. Также доступны медицинские сорта, что делает PEEK подходящим для биомедицинских применений.