В последние годы, с развитием механической обработки с ЧПУ, детали станков с ЧПУ также продолжали развиваться. Механическая обработка с ЧПУ стала необходимостью во многих дисциплинах, и эти дисциплины нуждаются в изготовлении специальных деталей для своих проектов. Материалы для ЧПУ были расширены в соответствии с потребностями потребителей, инженеров, подрядчиков и других областей для создания решений для очень специфических применений. Ключом к получению наилучшего готового продукта является правильный выбор материала.
Существует множество материалов на выбор, и эти материалы могут быть использованы для изготовления различных деталей совершенно разного назначения. Из-за большого разнообразия материалов выбор подходящего материала для вашего применения может оказаться непростой задачей. Определив тип обрабатываемого материала, наиболее подходящего для данной детали, можно выбрать наиболее подходящий и экономичный материал. При выборе материалов необходимо учитывать следующие моменты.
При выборе материала учитывайте следующие факторы
Как используются эти детали?
Поскольку механическая обработка с ЧПУ разрабатывалась в течение многих лет, то же самое относится и к компонентам станков с ЧПУ. Аналогичные типы материалов могут использоваться в различных изделиях и выполнять различные функции. Используются ли детали в медицинском оборудовании, автомобилестроении, аэрокосмической промышленности, машиностроении или промышленном производстве?
Если взять изоляцию в качестве примера, то материал, используемый для изоляции анализатора дыхания, может отличаться от материала, используемого для обеспечения изоляции в камере. Все они служат одной и той же 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, пожалуйста, используйте нержавеющую сталь вместо углеродистой, чтобы предотвратить ржавление деталей.
Стрессовая нагрузка
Высокие нагрузки могут привести к деформации или даже растрескиванию некоторых материалов. При выборе материала детали обязательно учитывайте механическую нагрузку. Детали, подверженные высоким нагрузкам, необходимо обрабатывать компонентами, которые выдерживают повышенную нагрузку и предотвращают деформацию. Если ваша деталь будет подвергаться высоким нагрузкам, то изготовленному из нее материалу потребуются необходимые элементы, чтобы выдерживать нагрузку и предотвращать деформацию.
Допуск по размерам
Никогда не стоит недооценивать важность допусков по размерам. Это не только играет роль в выборе материала; это также повлияет на детали и узлы, методы резки и использование инструментов и станков. Допуск по размерам повлияет на результат всего процесса и итоговый результат.
Вам необходимо знать требуемые допуски на деталь. Если вы используете старый дизайн детали или эскиз и хотите следовать прежним методам, лучше всего еще раз проверить, соответствуют ли допуски. В документе легко могут появиться опечатки. Даже если информация верна, если можно внести коррективы, чтобы уменьшить допуски и при этом обеспечить наилучшие эксплуатационные характеристики детали, вы можете сэкономить деньги, повторно оценив допуски. Жесткие допуски обычно обходятся дороже.
По умолчанию используются стандартные допуски на размеры, но если вы не укажете допуск или обнаружите, что номер указан неверно, в конечном итоге вы закажете неподходящие детали. Изменение размера и / или порядка занимает больше времени, и в долгосрочной перспективе 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 обратитесь в профессиональную компанию по обработке с ЧПУ, которая поможет вам решить эту проблему.
Рабочая температура
При выборе материала температура плавления материала должна быть ниже рабочей температуры процесса. Кроме того, необходимо учитывать, существуют ли колебания рабочей температуры, и материал должен выдерживать эту температуру без коробления, деформации или разрушения с течением времени.
Хотя некоторые более прочные материалы изготавливаются таким образом, чтобы выдерживать эти изменения, у многих материалов со временем проявляются признаки деформации, разбухания и /или растрескивания. Экстремальные температуры также могут негативно сказаться на долговечности некоторых материалов.
При обработке материалов с ЧПУ также важно понимать эту информацию, чтобы вы могли быть уверены, что температура, создаваемая при резке и формовании детали, не приведет к ее деформации. 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 выдерживать большое давление. Для проектов, требующих чрезмерной несущей способности и высоких напряженных нагрузок, следует учитывать тяжелые материалы. Но не подходит для изделий, чувствительных к весу.
Легкие материалы популярны в проектах, чувствительных к весу. Они долговечны, удобны в использовании и могут выдерживать большие нагрузки, но стоят дороже. Легкие материалы идеально подходят для многих изделий, но если стоимость является важным фактором, то они могут оказаться 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 важны для вашей детали, чтобы она работала должным образом, исключить материалы, которые не соответствуют этим стандартам, а затем сравнить затраты.
Общая стоимость и технологичность материала
Самыми дорогими материалами, как правило, являются высокопрочные и легкие материалы. При выборе материалов для обработки многие факторы помогут принять решение. Чтобы найти наиболее совместимый материал, определите приоритетность характеристик, которые наиболее важны для готовой детали. Выбирайте материалы, соответствующие кривой прочности, температурным ограничениям и требованиям к сборке. Исключите материалы, которые не соответствуют этим требованиям, сравните стоимость материалов, а затем выбирайте.
Как правило, чем больше материалов используется в детали, тем выше ее стоимость. Аналогичным образом, специальные материалы и чрезвычайно прочные материалы (такие как титан) также будут стоить дороже.
Поиск компании, которая предлагает бесплатное предложение и не имеет минимального количества заказа, поможет вам снизить затраты. Как только все области применения будут сокращены, можно будет использовать более экономичные материалы для удовлетворения большинства ваших потребностей.
Рекомендации по выбору материала
SANS может обрабатывать сотни металлов, сплавов и пластмасс, а также другие индивидуальные материалы по запросу. Итак, ниже мы обсудим наиболее популярные материалы и их свойства.
Металл
Одним из наиболее распространенных типов материалов при фрезеровании с ЧПУ является металл, и существует также широкий выбор опций. Давайте ознакомимся с наиболее известными вариантами и наиболее подходящими областями применения для каждого металла. В зависимости от размера и геометрии детали стоимость материала может составлять значительную часть общей цены детали.
Алюминий
Алюминий, вероятно, является наиболее широко используемым материалом для фрезерования с ЧПУ и является отличным выбором для изготовления механических деталей и наружных деталей. По сравнению с другими металлами алюминий, как правило, поддается обработке быстрее, чем другие металлы, что делает его наиболее экономичным методом. Детали, изготовленные из алюминия, образуют защитный слой при воздействии окружающей среды, что обеспечивает дополнительную прочность и устойчивость к коррозии. Учитывая эти высококачественные характеристики материала, фрезерованный с ЧПУ алюминий очень подходит для использования в автомобильной, аэрокосмической промышленности, здравоохранении и бытовой электронике. Конкретные области применения включают аксессуары для самолетов, электронные корпуса, медицинское оборудование, шестерни и валы.
Алюминий 6061
Алюминий 6061Это наиболее часто используемый алюминиевый сплав общего назначения с хорошим соотношением прочности к весу и отличной обрабатываемостью. Это наиболее распространенная марка алюминия общего назначения, обычно используемая для изготовления автозапчастей, велосипедных рам, спортивных товаров, радиоуправляемых рам и т.д.
Основными легирующими элементами являются магний, кремний и железо. Подобно другим алюминиевым сплавам, он обладает хорошим соотношением прочности к весу и, естественно, устойчив к атмосферной коррозии. Одним из недостатков 6061 является его низкая коррозионная стойкость при воздействии соленой воды или других химических веществ. В более сложных условиях применения он не так прочен, как другие алюминиевые сплавы.
Состав и свойства материала алюминия 6082 аналогичны алюминию 6061. В Европе он используется чаще, поскольку соответствует британским стандартам.
Алюминий 7075
7075 — это высококачественный продукт из алюминия. В основном он легирован цинком. Это один из самых прочных алюминиевых сплавов. Это идеальный выбор для высокопрочного развлекательного оборудования, автомобильных и аэрокосмических рам. Поскольку в отличие от стали алюминий 7075 обладает отличными усталостными свойствами и может подвергаться термообработке для достижения высокой прочности и твердости, важно снизить вес. Однако при необходимости сварки этого следует избегать.
Алюминий 5083
Алюминий 5083 обладает более высокой прочностью и отличной стойкостью к воздействию морской воды, чем большинство других алюминиевых сплавов, поэтому он широко используется в строительстве и на море. Это также отличный выбор для сварки.
Больше знаний об алюминиевых деталях вообще о механической обработке алюминия с ЧПУ
нержавеющая сталь
Сплавы из нержавеющей стали обладают высокой прочностью, высокой пластичностью, отличной износостойкостью и коррозионной стойкостью, а также легко поддаются сварке, механической обработке и полировке. В зависимости от их состава они могут быть (по существу) немагнитными или намагничивающими.
Существует много видов нержавеющей стали. Его называют нержавеющей сталью, потому что он содержит хром, который помогает предотвратить окисление (ржавчину). Поскольку вся нержавеющая сталь выглядит одинаково, необходимо использовать современное измерительное оборудование (например, OES-детектор) для тщательного тестирования поступающего сырья, чтобы подтвердить характеристики используемой стали.
Нержавеющая сталь 303
В случае 303 также добавляется сера. Эта сера помогает сделать нержавеющую сталь марки 303 самой легкой в обработке, но она также в определенной степени снижает ее коррозионную стойкость.
303 не является хорошим выбором для холодной штамповки (гибки), а также не поддается термообработке. Наличие серы также означает, что она не идеальна для сварки. Он действительно обладает отличными характеристиками обработки, но вы должны обращать внимание на скорость / подачу и остроту режущего инструмента.
303 обычно используется для гаек и болтов из нержавеющей стали, фитингов, валов и зубчатых колес. Однако его не следует использовать для принадлежностей морского класса.
Нержавеющая сталь 304
Это наиболее распространенный сплав из нержавеющей стали с отличными механическими свойствами и хорошей обрабатываемостью. Он устойчив к большинству условий окружающей среды и агрессивным средам.
Это наиболее распространенная форма нержавеющей стали, встречающаяся в различных потребительских и промышленных изделиях. Обычно называемый 18/8, он относится к добавлению 18% хрома и 8% никеля в сплав, который является наиболее распространенной формой нержавеющей стали.
304 очень твердый, немагнитный, легко поддается обработке 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 поддается обработке, но, в отличие от 303, его можно сваривать. Он также более устойчив к коррозии в большинстве обычных (нехимических) сред. Что касается машинистов, используйте для обработки очень острые режущие инструменты и не допускайте загрязнения другими металлами.
Нержавеющая сталь 316
Это еще один распространенный сплав из нержавеющей стали с механическими свойствами, аналогичными 304. Обычно считается, что это нержавеющая сталь морского класса, прочная и легко поддающаяся сварке. Материал очень устойчив к коррозии, а для солевых растворов (таких как морская вода) он очень подходит для строительства, судовой арматуры, промышленных трубопроводов и автомобильной промышленности.
Нержавеющая сталь 2205
Нержавеющая сталь 2205 двухшпиндельная нержавеющая сталь является самым прочным сплавом из нержавеющей стали (в два раза прочнее других обычных сплавов из нержавеющей стали) и обладает превосходной коррозионной стойкостью. Он используется в суровых условиях и имеет множество применений в нефтяной и газовой промышленности.
Нержавеющая сталь 17-4
Механические свойства нержавеющей стали 17-4 (марка SAE 630) сравнимы с таковыми у 304. Он может быть в высокой степени упрочнен осаждением (по сравнению с инструментальной сталью) и обладает превосходной химической стойкостью, что делает его пригодным для очень высокопроизводительных применений, таких как изготовление лопаток турбин.
Инструментальные стали
Инструментальные стали — это металлические сплавы с исключительно высокой твердостью, жесткостью, износостойкостью и термостойкостью. Они используются для создания производственных инструментов (отсюда и название), таких как матрицы, штампы и пресс-формы. Чтобы добиться хороших механических свойств, они должны пройти термическую обработку.
Инструментальная сталь D2 — это износостойкий сплав , который сохраняет свою твердость до температуры 425°C. Сталь D2 — это закаленная на воздухе высокоуглеродистая инструментальная сталь с высоким содержанием хрома, обладающая высокой износостойкостью. Он поддается термической обработке и имеет широкий диапазон твердости. Сталь D2 — идеальный выбор для изготовления деталей и изделий, которые должны легко сгибаться, но которые нуждаются в изгибе.
Инструментальная сталь A2 — это закаленная на воздухе инструментальная сталь общего назначения с хорошей ударной вязкостью и превосходной стабильностью размеров при повышенных температурах. Он обычно используется для изготовления штампов для литья под давлением.
Инструментальная сталь O1 — это закаленный в масле сплав с высокой твердостью 65 HRC. Обычно используется для изготовления ножей и режущих инструментов.
Низкоуглеродистые стали
Также известны как низкоуглеродистые стали и обладают хорошими механическими свойствами, отличной обрабатываемостью и хорошей свариваемостью. Благодаря своей низкой стоимости они находят применение общего назначения, включая изготовление деталей машин, приспособлений и крепежных элементов. Низкоуглеродистые стали подвержены коррозии и воздействию химических веществ. Обычно используются следующие
Мягкая сталь 1018
Мягкая сталь 1018 — это сплав общего назначения с хорошей обрабатываемостью и свариваемостью, а также превосходной ударной вязкостью, прочностью и твердостью. Это наиболее часто используемый сплав из низкоуглеродистой стали.
Углеродистая сталь 1045
Этим прочным материалом является низкоуглеродистая сталь, а не нержавеющая, которая обычно дешевле нержавеющей стали, но обладает более высокой прочностью. Материал может быть упрочнен и термообработан, что облегчает его обработку механической обработкой и сварку. Чаще всего он используется в промышленности и в 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 поверхностной обработке для предотвращения ржавчины.
Мягкая сталь A36
Низкоуглеродистая сталь A36 — это распространенная конструкционная сталь с хорошей свариваемостью. Он подходит для различных промышленных и строительных применений
Магний AZ31
Сплав алюминия и цинка, магний AZ31 имеет меньший вес на 35% по сравнению с алюминием, но его прочность выше. Однако этот материал, как правило, более дорогой и часто используется для изготовления компонентов самолетов. Материал прост в обработке, но обладает огнеопасными свойствами.
Магний легко обрабатывается, но очень легко сгорает, особенно в виде порошка, поэтому его необходимо обрабатывать жидкими смазочными материалами. Магний можно анодировать для повышения его коррозионной стойкости. Это также очень стабильный конструкционный материал и отличный выбор для литья под давлением.
Благодаря своему легкому весу и высокой прочности, он также часто используется для корпусов ноутбуков, электроинструментов, корпусов фотоаппаратов и других бытовых целей.
титан
Титан известен своей высокой прочностью, малым весом, ударной вязкостью и коррозионной стойкостью. Он может быть сварен, пассивирован и анодирован для усиления защиты и улучшения внешнего вида. Титан обладает плохим эффектом полировки и является плохим электрическим проводником, но хорошим теплопроводником. Это материал, который трудно поддается обработке, и можно использовать только профессиональные инструменты.
Этот материал обычно стоит дороже других металлов. Он в изобилии содержится в земной коре, но его трудно переработать. Чаще всего он используется в военной, аэрокосмической, промышленной и биомедицинской областях.
Латунь
Латунь, признанная одним из самых простых и экономичных материалов для фрезерования с ЧПУ, представляет собой сплав меди и цинка, который является стабильным, но недостаточно прочным. Обычное применение включает медицинское оборудование, потребительские товары, а также электрооборудование и контакты. Поскольку латунь также обладает низким коэффициентом трения и высокой коррозионной стойкостью, она также используется в машиностроении, сантехнике, паротехнике и даже музыкальных инструментах. Благодаря своему мягкому материалу и простоте обработки он используется в сантехнических аксессуарах, отделке дома и музыкальных инструментах.
Обладая хорошей обрабатываемостью и отличной электропроводностью, 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 фрезерных материалов с ЧПУ, немногие металлы обладают такой электропроводностью, как медь. Высокая коррозионная стойкость помогает этому материалу бороться с ржавчиной, в то время как свойства теплопроводности облегчают процесс формообразования при обработке с ЧПУ. Часто используемые в автомобильной промышленности области применения включают системы охлаждения и теплообменники, а также различные инженерные приложения, такие как клапаны и радиаторы. Однако важно знать, что медь слаба по отношению к определенным химическим веществам, таким как кислоты, сульфиды галогенов и растворы аммиака.
Пластмассы
В дополнение к металлическим материалам, услуги SANS по высокоточной обработке с ЧПУ также совместимы с несколькими видами пластмасс. Ниже приведены некоторые из наиболее широко используемых пластмасс для фрезерования с ЧПУ.
брюшной пресс
АБС — один из наиболее распространенных термопластичных материалов, обладающий хорошими механическими свойствами, отличной ударной вязкостью, высокой термостойкостью и хорошей обрабатываемостью.
АБС обладает низкой плотностью, поэтому он очень подходит для легких применений. Детали из АБС, обработанные ЧПУ, обычно используются в качестве прототипов перед массовым производством методом литья под давлением.
Нейлон
Нейлон, также известный как полиамид (PA), является разновидностью термопластика. Благодаря своим превосходным механическим свойствам, хорошей ударной вязкости, высокой химической стойкости и стойкости к истиранию, а также умеренной огнестойкости, он широко используется в изоляторах, подшипниках и изделиях кратковременного использования, которые будут использоваться для литья под давлением. Недостатком является то, что он легко впитывает воду и влагосодержание.
ПОМПОН
ПОМ также называется Делрин. Это инженерный термопластик, обладающий самой высокой технологичностью среди пластмасс.
POM (Delrin) обычно является лучшим выбором для обработки пластмассовых деталей с ЧПУ, требующих высокой точности, высокой жесткости, низкого трения, отличной стабильности размеров при высоких температурах и чрезвычайно низкого водопоглощения.
ПТФЭ
ПТФЭ, широко известный как политетрафторэтилен (тефлон), является инженерным термопластиком с превосходной химической и термостойкостью и самым низким коэффициентом трения из всех известных твердых веществ. Это отличный электрический изолятор. Однако он обладает чисто механическими свойствами и часто используется в качестве облицовки или вставки в детали.
HDPE
Полиэтилен высокой плотности (HDPE) — это термопластик с высоким соотношением прочности к весу, высокой ударной вязкостью и хорошей атмосферостойкостью.
HDPE — это легкий термопластик, пригодный для наружного использования и транспортировки по трубопроводам. Как и ABS, он часто используется для создания прототипов перед литьем под давлением.
заглядывать
PEEK — это высокоэффективный инженерный термопластик с превосходными механическими свойствами, термостойкостью в широком диапазоне температур и превосходной стойкостью к большинству химических веществ.
PEEK часто используется для замены металлических деталей из-за его высокого соотношения массы к весу. Также доступны медицинские марки, что делает PEEK пригодным и для биомедицинских применений.