چگونه مواد مناسب را برای ماشینکاری CNC انتخاب می کنید؟

این راهنمای جامع 25 ماده رایج مورد استفاده در ماشینکاری CNC را با هم مقایسه می کند و به شما کمک می کند ماده مناسب را برای کاربرد خود انتخاب کنید.

ماشینکاری CNC تقریباً از هر فلز یا پلاستیک می تواند قطعات تولید کند.در این صورت، طیف وسیعی از مواد برای قطعات تولید شده از طریق فرز و تراشکاری CNC موجود است.انتخاب مناسب برای برنامه شما می تواند بسیار چالش برانگیز باشد و درک مزایا و بهترین استفاده از هر ماده موجود می تواند بسیار مهم باشد.

در این مقاله، ما رایج ترین مواد CNC را از نظر خواص مکانیکی و حرارتی، هزینه و کاربردهای معمولی (و بهینه) مقایسه می کنیم.

چگونه مواد CNC مناسب را انتخاب می کنید؟

هنگامی که در حال طراحی قطعه ای برای ماشینکاری CNC هستید، انتخاب مواد مناسب ضروری است.در اینجا مراحل اساسی وجود دارد که توصیه می کنیم برای انتخاب مواد مناسب برای قطعات سفارشی خود دنبال کنید.

الزامات مواد را تعریف کنید: این موارد می تواند شامل الزامات مکانیکی، حرارتی یا سایر مواد و همچنین هزینه و پرداخت سطح باشد.در نظر بگیرید که چگونه از قطعات خود استفاده می کنید و در چه نوع محیطی قرار می گیرند.

مواد کاندید را شناسایی کنید: چند متریال کاندید را مشخص کنید که تمام (یا اکثر) الزامات طراحی شما را برآورده می کند.

مناسب ترین ماده را انتخاب کنید: معمولاً در اینجا بین دو یا چند مورد از الزامات طراحی (به عنوان مثال، عملکرد مکانیکی و هزینه) مصالحه لازم است.

در این مقاله به مرحله دوم می پردازیم.با استفاده از اطلاعات ارائه شده در زیر، می توانید موادی را که برای برنامه شما مناسب تر هستند شناسایی کنید، در حالی که پروژه خود را در بودجه نگه دارید.

دستورالعمل هاب برای انتخاب مواد برای CNC چیست؟

در جداول زیر، ویژگی‌های مربوط به رایج‌ترین مواد CNC را که با بررسی دیتاشیت‌های ارائه‌شده توسط تولیدکنندگان مواد جمع‌آوری شده‌اند، خلاصه می‌کنیم.ما فلزات و پلاستیک ها را به دو دسته مجزا تقسیم می کنیم.

فلزات عمدتاً در کاربردهایی استفاده می شوند که به استحکام، سختی و مقاومت حرارتی بالا نیاز دارند.پلاستیک ها مواد سبک وزن با طیف وسیعی از خواص فیزیکی هستند که اغلب به دلیل مقاومت شیمیایی و قابلیت های عایق الکتریکی استفاده می شوند.

در مقایسه ما با مواد CNC، ما بر مقاومت مکانیکی (به عنوان مقاومت کششی بیان می‌شود)، ماشین‌کاری (سهولت ماشین‌کاری بر قیمت‌گذاری CNC تأثیر می‌گذارد)، هزینه، سختی (عمدتا برای فلزات) و مقاومت در برابر دما (عمدتاً برای پلاستیک‌ها) تمرکز می‌کنیم.

در اینجا یک اینفوگرافی وجود دارد که می توانید از آن به عنوان یک مرجع سریع برای شناسایی سریع مواد CNC متناسب با نیازهای مهندسی خاص استفاده کنید:

آلومینیوم چیست؟آلیاژ قوی و اقتصادی

جزء ساخته شده از آلومینیوم 6061

آلیاژهای آلومینیوم دارای نسبت مقاومت به وزن عالی، هدایت حرارتی و الکتریکی بالا و محافظت طبیعی در برابر خوردگی هستند.ماشین‌کاری آنها آسان است و به صورت عمده مقرون به صرفه هستند و اغلب آنها را به اقتصادی‌ترین گزینه برای تولید نمونه‌های اولیه و دیگر انواع قطعات تبدیل می‌کند.

در حالی که آلیاژهای آلومینیوم معمولاً از استحکام و سختی کمتری نسبت به فولادها برخوردارند، اما می‌توان آنها را آنودایز کرد و لایه‌ای سخت و محافظ روی سطح آنها ایجاد کرد.

بیایید انواع مختلف آلیاژهای آلومینیوم را تجزیه کنیم.

❖ آلومینیوم 6061 رایج ترین آلیاژ آلومینیوم با کاربرد عمومی است که نسبت استحکام به وزن و ماشین کاری عالی دارد.

❖ آلومینیوم 6082 دارای ترکیب و خواص مواد مشابه با 6061 است. بیشتر در اروپا استفاده می شود (به دلیل مطابقت با استانداردهای بریتانیا).

❖ آلومینیوم 7075 آلیاژی است که بیشتر در کاربردهای هوافضا استفاده می شود که در آن کاهش وزن حیاتی است.دارای خواص خستگی عالی است و می توان آن را تا حد استحکام و سختی بالا عملیات حرارتی کرد و آن را با فولادها مقایسه کرد.

❖ آلومینیوم 5083 استحکام بالاتری نسبت به سایر آلیاژهای آلومینیوم و مقاومت استثنایی در برابر آب دریا دارد.این امر آن را برای کاربردهای ساخت و ساز و دریایی بهینه می کند.همچنین یک انتخاب عالی برای جوشکاری است.

مشخصات مواد:

❖ چگالی معمول آلیاژهای آلومینیوم: 2.65-2.80 g/cm3

❖ قابل آنودایز کردن

❖ غیر مغناطیسی

فولاد ضد زنگ چیست؟آلیاژ قوی و بادوام

قطعه ساخته شده از فولاد ضد زنگ 304

آلیاژهای فولاد ضد زنگ دارای استحکام بالا، شکل پذیری بالا، مقاومت در برابر سایش و خوردگی عالی هستند و به راحتی قابل جوشکاری، ماشینکاری و صیقل دادن هستند.بسته به ترکیب آنها، آنها می توانند (در اصل) غیر مغناطیسی یا مغناطیسی باشند.

بیایید انواع فولاد ضد زنگ را که بر روی پلتفرم ارائه می کنیم را تجزیه کنیم.

❖ فولاد ضد زنگ 304 رایج ترین آلیاژ فولاد ضد زنگ است.دارای خواص مکانیکی عالی و ماشین کاری خوب است.در برابر اکثر شرایط محیطی و محیط های خورنده مقاوم است.

❖ فولاد زنگ نزن 316 یکی دیگر از آلیاژهای رایج فولاد ضد زنگ با خواص مکانیکی مشابه 304 است. اگرچه مقاومت شیمیایی و خوردگی بالاتری دارد، به خصوص در برابر محلول های شور (مثلاً آب دریا)، بنابراین اغلب برای مواجهه با محیط های خشن تر بهتر است.

❖ فولاد ضد زنگ 2205 دوبلکس دارای بالاترین استحکام (دو برابر آلیاژهای معمولی فولاد ضد زنگ) و مقاومت عالی در برابر خوردگی است.این در محیط های شدید، با کاربردهای زیادی در نفت و گاز استفاده می شود.

❖ فولاد ضد زنگ 303 دارای چقرمگی عالی، اما مقاومت در برابر خوردگی کمتر در مقایسه با 304 است. به دلیل ماشین کاری عالی، اغلب در کاربردهای با حجم بالا، مانند تولید مهره و پیچ و مهره برای هوا فضا استفاده می شود.

❖ فولاد زنگ نزن 17-4 (گرید SAE 630) دارای خواص مکانیکی قابل مقایسه با 304 است. می توان آن را تا حد بسیار بالایی در اثر رسوب سخت کرد (مقایسه با فولادهای ابزار) و دارای مقاومت شیمیایی عالی است که آن را برای کاربردهای با کارایی بسیار بالا مناسب می کند. مانند ساخت پره برای توربین های بادی.

مشخصات مواد:

❖ چگالی معمولی: 7.7-8.0 گرم بر سانتی متر مکعب

❖ آلیاژهای فولاد ضد زنگ غیر مغناطیسی: 304، 316، 303

❖ آلیاژهای فولاد ضد زنگ مغناطیسی: 2205 دوبلکس، 17-4

فولاد نرم چیست؟آلیاژ هدف عمومی

قطعه ساخته شده از فولاد ملایم 1018

فولادهای ملایمهمچنین به عنوان فولادهای کم کربن شناخته می شوند و دارای خواص مکانیکی خوب، ماشین کاری عالی و جوش پذیری خوب هستند.از آنجایی که آنها هزینه نسبتاً پایینی دارند، تولیدکنندگان از آنها برای بسیاری از کاربردهای عمومی مانند جک و وسایل استفاده می کنند.فولادهای ملایم مستعد خوردگی و آسیب شیمیایی هستند.

بیایید انواع فولادهای ملایم موجود بر روی پلت فرم را تجزیه کنیم.

❖ فولاد ملایم 1018 یک آلیاژ عمومی با قابلیت ماشینکاری و جوش پذیری خوب و چقرمگی، استحکام و سختی عالی است.این متداول ترین آلیاژ فولاد نرم است.

❖ فولاد ملایم 1045 یک فولاد کربن متوسط ​​با جوش پذیری خوب، ماشین کاری خوب و مقاومت بالا و مقاومت در برابر ضربه است.

❖ فولاد ملایم A36 یک فولاد ساختاری رایج با قابلیت جوشکاری خوب است.برای انواع کاربردهای صنعتی و ساختمانی مناسب است.

مشخصات مواد:

❖ چگالی معمولی: 7.8-7.9 g/cm3

❖ مغناطیسی

فولاد آلیاژی چیست؟سخت تر، آلیاژ مقاوم در برابر سایش

قطعه ای ساخته شده از فولاد آلیاژی

فولادهای آلیاژی علاوه بر کربن حاوی عناصر آلیاژی دیگری هستند که منجر به بهبود سختی، چقرمگی، خستگی و مقاومت در برابر سایش می شود.مانند فولادهای ملایم، فولادهای آلیاژی در برابر خوردگی و حملات مواد شیمیایی حساس هستند.

❖ فولاد آلیاژی 4140 دارای خواص مکانیکی کلی خوب، با استحکام و چقرمگی خوب است.این آلیاژ برای بسیاری از کاربردهای صنعتی مناسب است اما برای جوشکاری توصیه نمی شود.

❖ فولاد آلیاژی 4340 را می توان تا سطوح بالایی از استحکام و سختی عملیات حرارتی کرد و در عین حال چقرمگی خوب، مقاومت در برابر سایش و استحکام خستگی را حفظ کرد.این آلیاژ قابل جوش است.

مشخصات مواد:

❖ چگالی معمولی: 7.8-7.9 g/cm3

❖ مغناطیسی

فولاد ابزار چیست؟آلیاژ فوق العاده سخت و مقاوم

قطعه ای که از فولاد ابزار ماشین کاری شده است

فولادهای ابزارآلیاژهای فلزی با سختی، سفتی، سایش و مقاومت حرارتی فوق العاده بالا هستند، تا زمانی که تحت تأثیر قرار گیرند.حرارت درمانی.از آنها برای ایجاد ابزارهای تولیدی (از این رو نام آن) مانند قالب ها، تمبرها و قالب ها استفاده می شود.

بیایید فولادهای ابزاری را که در Hubs ارائه می کنیم، تجزیه کنیم.

❖ فولاد ابزار D2 یک آلیاژ مقاوم در برابر سایش است که سختی خود را تا دمای 425 درجه سانتیگراد حفظ می کند.معمولاً برای ساخت ابزارهای برش و قالب استفاده می شود.

❖ فولاد ابزار A2 یک فولاد ابزار همه منظوره سخت شده با هوا با چقرمگی خوب و پایداری ابعادی عالی در دماهای بالا است.معمولاً برای ساخت قالب های تزریقی استفاده می شود.

❖ فولاد ابزار O1 یک آلیاژ سخت شده با روغن با سختی بالای 65 HRC است.معمولا برای چاقو و ابزار برش استفاده می شود.

مشخصات مواد:

❖ چگالی معمولی: 7.8 گرم بر سانتی متر مکعب

❖ سختی معمولی: 45-65 HRC

برنج چیست؟آلیاژ رسانا و آرایشی

یک قطعه برنجی C36000

برنجیک آلیاژ فلزی با ماشین کاری خوب و هدایت الکتریکی عالی است که آن را برای کاربردهایی که نیاز به اصطکاک کم دارند ایده آل می کند.شما اغلب قطعات برنجی آرایشی را خواهید یافت که برای مقاصد معماری استفاده می شود (جزئیات طلا).

در اینجا برنجی است که ما در Hubs ارائه می دهیم.

❖ برنج C36000 ماده ای با استحکام کششی بالا و مقاومت در برابر خوردگی طبیعی است.این یکی از آسان‌ترین مواد قابل ماشین‌کاری است، بنابراین اغلب برای کاربردهای با حجم بالا استفاده می‌شود. 

مشخصات مواد:

❖ چگالی معمولی: 8.4-8.7 g/cm3

❖ غیر مغناطیسی

ABS چیست؟نمونه اولیه ترموپلاستیک

قطعه ساخته شده از ABS

ABSیکی از رایج ترین مواد ترموپلاستیک است که خواص مکانیکی خوب، مقاومت ضربه ای عالی، مقاومت در برابر حرارت بالا و ماشین کاری خوب را ارائه می دهد.

ABS چگالی پایینی دارد که آن را برای کاربردهای سبک وزن ایده آل می کند.قطعات ABS ماشینکاری شده CNC اغلب به عنوان نمونه اولیه قبل از تولید انبوه با قالب گیری تزریقی استفاده می شوند.

مشخصات مواد:

❖ چگالی معمولی: 1.00-1.05 g/cm3

نایلون چیست؟ترموپلاستیک مهندسی

بخشی ساخته شده از نایلون

نایلون(با نام مستعار پلی آمید (PA)) یک ترموپلاستیک است که به دلیل خواص مکانیکی عالی، مقاومت ضربه ای خوب و مقاومت شیمیایی و سایشی بالا، اغلب برای کاربردهای مهندسی استفاده می شود.مستعد جذب آب و رطوبت است.

نایلون 6 و نایلون 66 گریدهایی هستند که بیشتر در ماشینکاری CNC استفاده می شوند.

مشخصات مواد:

❖ چگالی معمولی: 1.14 گرم بر سانتی متر مکعب

پلی کربنات چیست؟ترموپلاستیک با قدرت ضربه

قطعه ای ساخته شده از پلی کربنات

پلی کربنات یک ترموپلاستیک با چقرمگی بالا، ماشین کاری خوب و استحکام ضربه عالی (بهتر از ABS) است.معمولاً شفاف است، اما می توان آن را به رنگ های مختلف رنگ آمیزی کرد.این عوامل آن را برای طیف وسیعی از کاربردها، از جمله دستگاه‌های سیال یا لعاب خودرو، ایده‌آل می‌سازد.

مشخصات مواد:

❖ چگالی معمولی: 1.20-1.22 g/cm3

POM (Delrin) چیست؟ماشینکاری ترین پلاستیک CNC

قطعه ساخته شده از POM (Delrin)

POM معمولاً با نام تجاری Delrin شناخته می شود و یک ترموپلاستیک مهندسی با بالاترین قابلیت ماشینکاری در بین پلاستیک ها است.

POM (Delrin) اغلب بهترین انتخاب برای ماشینکاری CNC قطعات پلاستیکی است که به دقت بالا، سفتی بالا، اصطکاک کم، پایداری ابعادی عالی در دماهای بالا و جذب آب بسیار کم نیاز دارند.

مشخصات مواد:

❖ چگالی معمولی: 1.40-1.42 g/cm3

PTFE (تفلون) چیست؟گرمانرم دمای شدید

قطعه ساخته شده از PTFE

PTFEتفلون، یک ترموپلاست مهندسی با مقاومت شیمیایی و حرارتی عالی و کمترین ضریب اصطکاک در بین جامدات شناخته شده است.این یکی از معدود پلاستیک هایی است که می تواند دمای عملیاتی بالای 200 درجه سانتیگراد را تحمل کند و یک عایق الکتریکی برجسته است.همچنین دارای خواص مکانیکی خالص است و اغلب به عنوان پوشش یا درج در یک مجموعه استفاده می شود.

مشخصات مواد:

❖ چگالی معمولی: 2.2 گرم بر سانتی متر مکعب

HDPE چیست؟ترموپلاستیک در فضای باز و لوله کشی

قطعه ساخته شده از HDPE

پلی اتیلن با چگالی بالا (HDPE)یک ترموپلاستیک با نسبت استحکام به وزن بالا، استحکام ضربه بالا و مقاومت در برابر آب و هوای خوب است.HDPE سبک است و برای استفاده در فضای باز و لوله کشی مناسب است.مانند ABS، اغلب برای ایجاد نمونه های اولیه قبل از قالب گیری تزریقی استفاده می شود.

مشخصات مواد:

❖ چگالی معمولی: 0.93-0.97 g/cm3

PEEK چیست؟پلاستیک برای جایگزینی فلز

قطعه ساخته شده از PEEK

زیرچشمی نگاه کردنیک ترموپلاستیک مهندسی با کارایی بالا با خواص مکانیکی عالی، پایداری حرارتی در طیف وسیعی از دماها و مقاومت عالی در برابر اکثر مواد شیمیایی است.

PEEK اغلب برای جایگزینی قطعات فلزی به دلیل نسبت مقاومت به وزن بالا استفاده می شود.نمرات پزشکی نیز در دسترس است، که PEEK را برای کاربردهای پزشکی نیز مناسب می کند.

مشخصات مواد:

❖ چگالی معمولی: 1.32 گرم بر سانتی متر مکعب

سوالات متداول

❖ مزایای ماشینکاری CNC با فلزات چیست؟

فلزات برای کاربردهای تولیدی که به استحکام، سختی و/یا مقاومت قابل اعتماد در برابر دماهای شدید نیاز دارند، ایده آل هستند.

منبع مقاله:https://www.hubs.com/knowledge-hub/?topic=CNC+machining