Цей вичерпний посібник порівнює 25 найпоширеніших матеріалів, що використовуються в обробці з ЧПК, і допомагає вибрати правильний для вашого застосування.
На верстаті з ЧПУ можна виготовляти деталі практично з будь-якого металу або пластику.У цьому випадку існує величезний вибір матеріалів для деталей, виготовлених за допомогою фрезерування та токарної обробки з ЧПУ.Вибір правильного для вашого застосування може бути досить складним завданням, і розуміння переваг і найкращого використання кожного доступного матеріалу може мати вирішальне значення.
У цій статті ми порівнюємо найпоширеніші матеріали для ЧПК з точки зору механічних і термічних властивостей, вартості та типових (і оптимальних) застосувань.
Як правильно вибрати матеріали для ЧПК?
Коли ви проектуєте деталь для обробки з ЧПУ, вибір правильних матеріалів є важливим.Ось основні кроки, які ми рекомендуємо виконати, щоб вибрати правильні матеріали для ваших нестандартних деталей.
Визначте вимоги до матеріалів: вони можуть включати механічні, термічні чи інші вимоги до матеріалів, а також вартість і обробку поверхні.Подумайте, як ви використовуватимете свої частини та в якому середовищі вони будуть знаходитися.
Визначте потенційні матеріали: виберіть кілька потенційних матеріалів, які відповідають усім (чи більшості) вашим вимогам до дизайну.
Виберіть найбільш відповідний матеріал: тут зазвичай потрібен компроміс між двома або більше вимогами до конструкції (наприклад, механічні характеристики та вартість).
У цій статті ми зосередимося на другому кроці.Використовуючи наведену нижче інформацію, ви можете визначити матеріали, які найбільше підходять для вашого застосування, зберігаючи при цьому бюджет вашого проекту.
Які вказівки Hubs щодо вибору матеріалів для ЧПК?
У наведених нижче таблицях ми підсумовуємо відповідні характеристики найпоширеніших матеріалів для ЧПК, зібрані шляхом вивчення таблиць даних, наданих виробниками матеріалів.Ми поділяємо метали та пластики на дві різні категорії.
Метали в основному використовуються в сферах застосування, які вимагають високої міцності, твердості та термостійкості.Пластмаси — це легкі матеріали з широким діапазоном фізичних властивостей, які часто використовуються через їхню хімічну стійкість і електроізоляційні властивості.
Порівнюючи матеріали з ЧПК, ми зосереджуємося на механічній міцності (вираженій як межа текучості при розтягуванні), оброблюваності (легкість обробки впливає на ціну ЧПК), вартості, твердості (головним чином для металів) і термостійкості (головним чином для пластмас).
Ось інфографіка, яку можна використовувати як короткий довідник для швидкого визначення матеріалів для ЧПК, які відповідають конкретним інженерним потребам:
Що таке алюміній?Міцний, економічний сплав
Компонент виготовлений з алюмінію 6061
Алюмінієві сплави мають чудове співвідношення міцності та ваги, високу тепло- та електропровідність і природний захист від корозії.Їх легко обробляти та економічно вигідно оптом, що часто робить їх найекономічнішим варіантом для виробництва прототипів та інших типів деталей.
Хоча алюмінієві сплави зазвичай мають нижчу міцність і твердість, ніж сталі, їх можна анодувати, утворюючи твердий захисний шар на їх поверхні.
Давайте розберемо різні типи алюмінієвих сплавів.
❖ Алюміній 6061 є найпоширенішим алюмінієвим сплавом загального використання з гарним співвідношенням міцності до ваги та чудовою оброблюваністю.
❖ Алюміній 6082 має подібний склад і властивості матеріалу до 6061. Його частіше використовують у Європі (оскільки він відповідає британським стандартам).
❖ Алюміній 7075 є сплавом, який найчастіше використовується в аерокосмічній галузі, де зниження ваги є критичним.Він має відмінні властивості втоми і може бути термічно оброблений до високої міцності та твердості, що робить його порівнянним зі сталями.
❖ Алюміній 5083 має вищу міцність, ніж більшість інших алюмінієвих сплавів, і виняткову стійкість до морської води.Це робить його оптимальним для будівельних і морських застосувань.Це також чудовий вибір для зварювання.
Характеристики матеріалу:
❖ Типова щільність алюмінієвих сплавів: 2,65-2,80 г/см3
❖ Можна анодувати
❖ Немагнітний
Що таке нержавіюча сталь?Міцний, довговічний сплав
Деталь виготовлена з нержавіючої сталі 304
Сплави нержавіючої сталі мають високу міцність, високу пластичність, чудову стійкість до зношування та корозії, їх можна легко зварювати, обробляти та полірувати.Залежно від свого складу вони можуть бути (по суті) немагнітними або магнітними.
Давайте розберемо типи нержавіючої сталі, які ми пропонуємо на платформі.
❖ Нержавіюча сталь 304 є найпоширенішим сплавом нержавіючої сталі.Він має чудові механічні властивості та хорошу оброблюваність.Він стійкий до більшості умов навколишнього середовища та корозійних середовищ.
❖ Нержавіюча сталь 316 – це ще один поширений сплав нержавіючої сталі з механічними властивостями, подібними до 304. Проте вона має вищу корозійну та хімічну стійкість, особливо до сольових розчинів (наприклад, морської води), тому часто краще підходить для роботи в суворіших середовищах.
❖ Нержавіюча сталь 2205 Duplex має найвищу міцність (удвічі більшу, ніж звичайні сплави нержавіючої сталі) і чудову стійкість до корозії.Він використовується в екстремальних умовах із багатьма застосуваннями в нафтовій та газовій промисловості.
❖ Нержавіюча сталь 303 має чудову міцність, але нижчу стійкість до корозії порівняно з 304. Завдяки чудовій обробці її часто використовують у великих обсягах, наприклад, для виробництва гайок і болтів для аерокосмічної промисловості.
❖ Нержавіюча сталь 17-4 (клас SAE 630) має механічні властивості, порівняні з 304. Вона може бути загартована до дуже високого ступеня (порівняно з інструментальними сталями) і має чудову хімічну стійкість, що робить її придатною для дуже високопродуктивних застосувань, наприклад, виробництво лопатей для вітряних турбін.
Характеристики матеріалу:
❖ Типова щільність: 7,7-8,0 г/см3
❖ Немагнітні сплави нержавіючої сталі: 304, 316, 303
❖ Магнітні сплави нержавіючої сталі: 2205 Duplex, 17-4
Що таке м'яка сталь?Сплав загального призначення
Деталь виготовлена з м'якої сталі 1018
М'які сталітакож відомі як низьковуглецеві сталі та мають хороші механічні властивості, відмінну оброблюваність і зварюваність.Оскільки вони відносно дешеві, виробники використовують їх для багатьох застосувань загального призначення, таких як пристосування та кріплення.М'яка сталь чутлива до корозії та хімічного пошкодження.
Давайте розберемо типи м’якої сталі, доступні на платформі.
❖ М’яка сталь 1018 — це сплав загального використання з хорошою оброблюваністю та зварюваністю, а також чудовою в’язкістю, міцністю та твердістю.Це найбільш часто використовуваний сплав м'якої сталі.
❖ М’яка сталь 1045 — це середньовуглецева сталь з хорошою зварюваністю, хорошою оброблюваністю, високою міцністю та ударостійкістю.
❖ М’яка сталь A36 є звичайною конструкційною сталлю з хорошою зварюваністю.Він підходить для різноманітних промислових і будівельних застосувань.
Характеристики матеріалу:
❖ Типова щільність: 7,8-7,9 г/см3
❖ Магнітний
Що таке легована сталь?Більш міцний, зносостійкий сплав
Деталь із легованої сталі
Леговані сталі містять інші легуючі елементи на додаток до вуглецю, що призводить до покращення твердості, ударної в'язкості, стійкості до втоми та зносу.Подібно до м’якої сталі, легована сталь сприйнятлива до корозії та впливу хімічних речовин
❖ Легована сталь 4140 має хороші загальні механічні властивості, хорошу міцність і в'язкість.Цей сплав підходить для багатьох промислових застосувань, але не рекомендується для зварювання.
❖ Леговану сталь 4340 можна піддати термічній обробці для отримання високих рівнів міцності та твердості, зберігаючи при цьому хорошу в’язкість, зносостійкість і втомну міцність.Цей сплав можна зварювати.
Характеристики матеріалу:
❖ Типова щільність: 7,8-7,9 г/см3
❖ Магнітний
Що таке інструментальна сталь?Виключно міцний і стійкий сплав
Деталь, виточена з інструментальної сталі
Інструментальні сталіце металеві сплави з виключно високою твердістю, жорсткістю, стійкістю до стирання та термостійкістю, якщо вони піддаютьсятермічна обробка.Вони використовуються для створення виробничих інструментів (звідси і назва), таких як штампи, штампи та форми.
Давайте розберемо інструментальну сталь, яку ми пропонуємо в Hubs.
❖ Інструментальна сталь Д2 - це зносостійкий сплав, який зберігає свою твердість до температури 425°C.Його зазвичай використовують для виготовлення ріжучих інструментів і матриць.
❖ Інструментальна сталь A2 – це загартована на повітрі інструментальна сталь загального призначення з хорошою в'язкістю та чудовою стабільністю розмірів при підвищених температурах.Його зазвичай використовують для виготовлення штампів для лиття під тиском.
❖ Інструментальна сталь O1 - це загартований в маслі сплав з високою твердістю 65 HRC.Зазвичай використовується для ножів і ріжучих інструментів.
Характеристики матеріалу:
❖ Типова щільність: 7,8 г/см3
❖ Типова твердість: 45-65 HRC
Що таке латунь?Провідний і косметичний сплав
Частина з латуні C36000
Латуньце металевий сплав з хорошою оброблюваністю та чудовою електропровідністю, що робить його ідеальним для застосувань, які потребують низького тертя.Ви часто знайдете косметичні латунні деталі, які використовуються в архітектурних цілях (золоті деталі).
Ось латунь, яку ми пропонуємо в Hubs.
❖ Латунь C36000 – це матеріал з високою міцністю на розрив і природною стійкістю до корозії.Це один із матеріалів, який найлегше піддається механічній обробці, тому його часто використовують для великих обсягів робіт.
Характеристики матеріалу:
❖ Типова щільність: 8,4-8,7 г/см3
❖ Немагнітний
Що таке ABS?Прототип термопластика
Деталь виготовлена з ABS
ABSє одним із найпоширеніших термопластичних матеріалів із хорошими механічними властивостями, відмінною ударною міцністю, високою термостійкістю та хорошою оброблюваністю.
ABS має низьку щільність, що робить його ідеальним для легких додатків.Оброблені з ЧПУ деталі з ABS часто використовуються як прототипи перед масовим виробництвом за допомогою лиття під тиском.
Характеристики матеріалу:
❖ Типова щільність: 1,00-1,05 г/см3
Що таке нейлон?Інженерний термопласт
Частина з нейлону
Нейлон(він же поліамід (PA)) — це термопласт, який часто використовується в інженерних цілях завдяки його чудовим механічним властивостям, хорошій ударній міцності та високій хімічній стійкості та стійкості до стирання.Він сприйнятливий до води та поглинання вологи.
Нейлон 6 і нейлон 66 є марками, які найчастіше використовуються в обробці з ЧПК.
Характеристики матеріалу:
❖ Типова щільність: 1,14 г/см3
Що таке полікарбонат?Термопластик з ударною міцністю
Деталь виготовлена з полікарбонату
Полікарбонат — це термопласт з високою в'язкістю, хорошою оброблюваністю та відмінною ударною міцністю (кращою, ніж ABS).Зазвичай він прозорий, але може бути пофарбований у різні кольори.Ці фактори роблять його ідеальним для широкого спектру застосувань, включаючи рідинні пристрої або автомобільне скління.
Характеристики матеріалу:
❖ Типова щільність: 1,20-1,22 г/см3
Що таке POM (Delrin)?Найбільш піддається обробці з ЧПУ пластик
Деталь з POM (Delrin)
POM широко відомий під комерційною назвою Delrin, і це інженерний термопласт із найвищою оброблюваністю серед пластиків.
POM (Delrin) часто є найкращим вибором при обробці пластикових деталей з ЧПК, які вимагають високої точності, високої жорсткості, низького тертя, відмінної стабільності розмірів при підвищених температурах і дуже низького водопоглинання.
Характеристики матеріалу:
❖ Типова щільність: 1,40-1,42 г/см3
Що таке PTFE (тефлон)?Термопластик для екстремальних температур
Частина з PTFE
PTFE, широко відомий як тефлон, є технічним термопластом із чудовою хімічною та термічною стійкістю та найнижчим коефіцієнтом тертя з усіх відомих твердих речовин.Це один із небагатьох видів пластику, який може витримувати робочі температури понад 200 градусів за Цельсієм і є видатним електроізолятором.Він також має суто механічні властивості і часто використовується як підкладка або вставка в збірці.
Характеристики матеріалу:
❖ Типова щільність: 2,2 г/см3
Що таке HDPE?Термопластик для зовнішнього використання та трубопроводів
Деталь з ПНД
Поліетилен високої щільності (HDPE)це термопласт з високим співвідношенням міцності до ваги, високою ударною міцністю та хорошою стійкістю до погодних умов.HDPE є легким і підходить для зовнішнього використання та трубопроводів.Як і ABS, його часто використовують для створення прототипів перед литтям під тиском.
Характеристики матеріалу:
❖ Типова щільність: 0,93-0,97 г/см3
Що таке PEEK?Пластик на заміну металу
Деталь виготовлена з PEEK
PEEKце високоефективний інженерний термопласт із відмінними механічними властивостями, термічною стабільністю в дуже широкому діапазоні температур і відмінною стійкістю до більшості хімічних речовин.
PEEK часто використовується для заміни металевих деталей завдяки високому відношенню міцності до ваги.Також доступні медичні категорії, що робить PEEK придатним також для біомедичних застосувань.
Характеристики матеріалу:
❖ Типова щільність: 1,32 г/см3
Питання що часто задаються
❖ Які переваги обробки металів з ЧПУ?
Метали ідеально підходять для промислових застосувань, які вимагають високої міцності, твердості та/або надійної стійкості до екстремальних температур.
Джерело статті:https://www.hubs.com/knowledge-hub/?topic=CNC+machining
Час публікації: 10 травня 2023 р