Ako si vybrať správne materiály pre vaše vlastné CNC obrábané diely

Všestrannosť je jednou z hlavných výhod CNC obrábania. Presné CNC frézovanie a sústruženie totiž dokáže úspešne generovať hotové výrobky zo širokej škály surovín. To poskytuje konštruktérom množstvo možností na vývoj prototypov a komerčného tovaru.

Väčšina CNC sústružených a frézovaných dielov je zložená z kovu. Vďaka svojej pevnosti a tuhosti môže kov vydržať rýchle odstraňovanie materiálu vyvolané súčasnými nástrojmi. Začnime skúmaním najpopulárnejších kovov používaných na CNC obrábanie.

Úvahy o materiáloch na CNC obrábanie

Vlhkosť

Niektoré kovy sú prirodzene odolné voči korózii, zatiaľ čo iné potrebujú náter, pokovovanie alebo eloxovanie.

Pevnosť

Produktoví inžinieri sa obávajú:

Pevnosť v ťahu: Ako dobre materiál odoláva ťažnej sile?

⢠Kompresia alebo zaťaženie: Ako dobre materiál odoláva konštantnému zaťaženiu?

⢠Húževnatosť: Aký pevný je materiál?

⢠Elasticita: Ako rýchlo sa materiál vráti do pôvodného tvaru?

Všetky materiály majú rôznu pevnosť, preto je dôležité poznať svoje tolerančné limity a vybrať si materiál s vysokým bezpečnostným faktorom.

Teplo

Vyhrievané materiály sa rozťahujú a sťahujú. Ak váš diel prejde viacerými cyklami ohrevu a chladenia, môže to ovplyvniť. Pred roztavením sa zahriate časti stanú mäkšími a pružnejšími. Aby ste predišli zlyhaniu kritickej časti, vždy používajte tepelne stabilný materiál, ktorý je oveľa vyšší ako plánované pracovné teploty.

Antikorózny

Korózia nie je len vystavenie vode. Akákoľvek externá chemikália môže spôsobiť poruchu dielu. Oleje, činidlá, kyseliny, soli, alkoholy, čistiace prostriedky atď. Skontrolujte chemickú odolnosť vášho kovu.

Obrobiteľnosť

Niektoré kovy a uhlíkové vlákna sa ťažko obrábajú. Extrémne tvrdé materiály rýchlo poškodzujú rezné nástroje. Iní musia riadiť rýchlosť rezania a rýchlosti posuvu. Niektoré materiály sa spracovávajú rýchlejšie. Použitie rýchloobrábaného kovu na dlhšie výrobné série môže ušetriť čas a náklady

Všetky suroviny majú svoje náklady. Vyberte si najfunkčnejší a cenovo dostupný materiál. To zaisťuje trvanlivosť hotového dielu.

Kovy široko používané na CNC obrábanie v DS

V tejto časti sa dozviete o rôznych kovoch bežne používaných pri CNC obrábaní. Tieto materiály sú uvedené nižšie.

Obrábanie hliníka je veľmi všestranný proces a možno ho použiť na rôzne aplikácie. Používa sa v obaloch potravín, stavebných materiáloch, automobilovom, leteckom, obrannom a spotrebnom priemysle, ako aj pri výrobe spotrebného tovaru, ako je nábytok a kuchynský riad, dokonca aj hračky.

Hliník 7075-T5

Hliník 7075-T5 sa používa na tepelné spracovanie hliníkových zliatin. Je odolný proti korózii, robustný a ľahký. Je elektricky, tepelne a nárazuvzdorná. Hliník 7075-T5 je chemicky odolný voči plynnému chlóru alebo slanej vode a poveternostným vplyvom. Aplikácie zahŕňajú lodné vrtuľové hriadele, prevodovky a kryty vrtuľových hriadeľov, automobilové hnacie hriadele/nápravy alebo komponenty riadenia/predné závesné články, stavebné materiály pre mosty a budovy, banské zariadenia, ako sú vŕtačky a čerpadlá, športové potreby ako tenisové rakety a golfové palice, zdravotníctvo nástroje (ako endoskopy), priemyselné odvetvia zákazkovej výroby (ako nábytok) atď.

Hliník 6063-T6

Hliník 6063-T6 je zliatina na tepelné spracovanie používaná na výrobu hliníkových zliatin. Má vynikajúcu odolnosť proti korózii, vysokú tvrdosť a nízku hustotu. Materiál je dostupný vo forme tyčí alebo plechov a môže byť ďalej odlievaný do ingotov

Hliník 6061-T6

Hliník 6061-T6 je hliníková zliatina s vysokou pevnosťou, nízkou hmotnosťou a odolnosťou voči korózii, ktorá má vynikajúcu opracovateľnosť. Má dobrú zvárateľnosť, tvárnosť a penetráciu zvaru. Tento materiál je vhodný na použitie v priemyselných aplikáciách, ako sú stroje, súčasti lietadiel a elektrické zariadenia.

Mosadz

Mosadz je kovová zliatina medi a zinku, ktorej pomery sú určené teplotou topenia a kyslosťou. Mosadz CNC obrábanie frézuje kov počítačom riadeným strojom. Rotujúce vŕtačky, stroje alebo píly režú kov. Je to populárna technika obrábania kovov. Mosadz je mäkká a ľahko opracovateľná do tenkých plechov. Používa sa na šperky, architektúru a mosty.

Mosadz C260

Brass C260 je ťažký rotačný stroj s trojosovým pohybom. Pracuje rýchlosťou až 6000 ot./min. a má presnosť 0,001 mm na os. Stroj je možné použiť na práce s malým aj veľkým priemerom s kapacitou pracovného priestoru 800 x 400 mm a môže byť vybavený rôznymi nástrojmi v závislosti od veľkosti vykonávanej úlohy.

Táto trieda je niekedy označovaná ako nábojová mosadz vďaka svojej histórii používania v nábojových nábojoch. Medzi ďalšie bežné aplikácie patria nity, pánty a jadrá radiátorov.

Mosadz C360

Brass C360 je ďalší ťažký rotačný stroj s trojosovým pohybom. Pracuje rýchlosťou až 6000 ot./min. a má presnosť 0,001 mm na os. Stroj je možné použiť na práce s malým aj veľkým priemerom s kapacitou pracovného priestoru 800 x 400 mm.

Meď C101

Meď C101 je typ zliatiny medi, kde sa chemické zloženie medi zmenilo tak, aby obsahovalo jeden alebo viac ďalších prvkov. Najbežnejšie prísady sú cín a zinok, ale môžu sa pridať aj iné. Meď C101 sa používa v širokej škále aplikácií, vrátane elektrického vedenia, inštalatérstva a výmenníkov tepla.

Meď C101 je tekutý kov s vysokou odolnosťou proti korózii a vynikajúcou elektrickou vodivosťou. Má dobré mechanické vlastnosti a ľahko sa s ním pracuje. Meď C101 môže byť použitá v rôznych oblastiach, ako je elektronika, elektromotory, magnetické motory, osvetľovacie zariadenia a iné oblasti.

Oceľ

Oceľ je nástrojová oceľ s vysokým obsahom uhlíka, ktorá ponúka dobrú odolnosť proti opotrebovaniu. Používa sa na rezné nástroje, vrtáky a iné predmety vyžadujúce vysokú pevnosť, dobrú húževnatosť a vynikajúcu odolnosť proti opotrebovaniu. Štruktúra zŕn tohto materiálu je podobná štruktúre, ktorá sa nachádza v mnohých oceliach. To znamená, že ho možno opracovať reznými nástrojmi, ktoré majú podobnú povrchovú úpravu. Má tiež dobré vlastnosti obrobiteľnosti, čo znamená, že sa nebude tak ľahko tepelne spracovávať ako iné ocele.

Oceľ 1008 je k dispozícii vo forme plechov valcovaných za tepla a za studena. Horúca forma sa pred obrábaním žíha, zatiaľ čo plech valcovaný za studena sa nežíha. To má vplyv na povrchovú úpravu ocele a na to, ako dobre bude držať hranu po dokončení honovacím nástrojom alebo brúsnym kameňom.

Oceľ 1018 je nízkolegovaná oceľ s dobrou odolnosťou proti opotrebovaniu a únavovou životnosťou. Má dobrú odolnosť proti korózii a ostré rezné vlastnosti.

Oceľ 1020 je vysoko pevná nízkolegovaná oceľ s dobrou odolnosťou proti korózii a vynikajúcimi vlastnosťami tvárnenia za tepla. Dá sa ľahko opracovať ručným náradím a môže sa tiež ďalej spracovávať na vysokopevné nízkolegované ocele alebo nehrdzavejúce ocele alebo uhlíkové ocele.

Oceľ 1045 je stredne vysoko pevná nízkolegovaná oceľ s dobrými vlastnosťami tvárnenia za tepla a dobrou odolnosťou proti korózii. Má vynikajúcu húževnatosť pri izbovej teplote a dá sa ľahko opracovať ručnými nástrojmi, ale keď sa zahreje, skrehne.

Oceľ 430F

Oceľ 430F je stredne uhlíková oceľ, ktorá ponúka vynikajúcu pevnosť a odolnosť proti opotrebovaniu. Má dobrú opracovateľnosť, zvárateľnosť a odolnosť proti korózii. Oceľ 430F môže byť použitá pre rôzne aplikácie vrátane: nástrojov, rezných nástrojov, nožov, vrtákov, ozubených kolies a matríc.

Oceľ 4130

4130 je zliatina chrómu (50 %) a molybdénu (20 %). Používa sa vo vysokopevnostných nízkolegovaných oceliach, ktoré majú vysokú pevnosť v ťahu, nízku ťažnosť a vynikajúcu húževnatosť.

Oceľ 4140

4140 je zliatina niklu (35 %), chrómu (17 %), mangánu (10 %) a niklu (10 %). Má dobrú opracovateľnosť, zvárateľnosť a odolnosť proti korózii. Charakteristiky tejto zliatiny ju predurčujú na použitie v strojných častiach, ako sú hriadele a prevody s vyšším zaťažením.

Oceľ 40CrMo

40CrMo je zliatina chrómu (40 %), uhlíka (10 %) a molybdénu (10 %). Tento materiál má vynikajúce mechanické vlastnosti vďaka kombinácii vysokej tvrdosti, odolnosti proti opotrebovaniu a húževnatosti spolu s vysokou pevnosťou v ťahu, vďaka čomu je ideálny pre ozubené kolesá.

42CrMo je tiež druh vysoko pevného materiálu. Tento produkt sa používa hlavne pri stavbe vysokorýchlostných vlakov, lietadiel, automobilov a iných priemyselných odvetví, ako aj pri výrobe rôznych presných dielov.

Oceľ 12L14 je nízkolegovaná oceľ, obsahujúca mangán, kremík a molybdén. Široko sa používa na výrobu foriem na tlakové liatie a na iné účely. Fyzikálne vlastnosti sa líšia v závislosti od chemického zloženia.

Oceľ 12L15 je nízkolegovaná oceľ, obsahujúca chróm a molybdén. Je široko používaný pre tlakové odliatky a iné aplikácie vyžadujúce vysokú pevnosť a húževnatosť pri zvýšených teplotách. Fyzikálne vlastnosti sa líšia v závislosti od chemického zloženia.

Nerezová oceľ 304

Nerezová oceľ 304 je jednou z najuniverzálnejších a najpoužívanejších nehrdzavejúcich ocelí. Má dobrú odolnosť voči korózii voči mnohým médiám, vrátane sladkej a slanej vody, väčšine priemyselných chemikálií a potravinárskych produktov. Má dobré mechanické vlastnosti, ale nie je taká pevná ako niektoré iné druhy nehrdzavejúcej ocele.

Nerezová oceľ 304L je nízkouhlíková verzia nehrdzavejúcej ocele 304 s menším obsahom uhlíka ako bežná trieda 304. To uľahčuje výrobu, zváranie a leštenie ako bežná trieda 304 bez straty pevnosti alebo odolnosti proti korózii. Môže byť tiež použitý v aplikáciách, kde sa očakávajú vysoké teploty, ako sú skrutky výfukového potrubia, skrutky turbodúchadla a čapy lopatiek turbíny.

Nerezová oceľ 304F je austenitická chrómniklová nehrdzavejúca oceľ, ktorá kombinuje odolnosť austenitických chrómniklových zliatin s pevnosťou zliatin na báze feritického železa. Vďaka tomu je veľmi atraktívny pre aplikácie, kde sa vyžaduje vysoká pevnosť pri zvýšených teplotách, ako sú časti pecí, rúrky výmenníkov tepla, rúrky parného generátora a tlakové nádoby jadrového reaktora.

Nerezová oceľ 316

Nehrdzavejúca oceľ 316 je austenitická zliatina odolná voči korózii s chrómom ako primárnou zložkou. Má vynikajúcu kombináciu tvarovateľnosti, pevnosti a húževnatosti. Označenie 15-5-3 označuje zloženie 15% chrómu, 5% molybdénu a 3% niklu. Tento materiál má vynikajúcu odolnosť proti jamkovej a štrbinovej korózii v chloridových roztokoch. Používa sa aj v náročných prostrediach, kde sa vyžaduje vysoká pevnosť spojená s dobrou odolnosťou proti korózii.

Nerezová oceľ 316L

Nerezová oceľ 316L je podobná nehrdzavejúcej oceli 316, ale obsahuje nízky obsah uhlíka (0,030 %). Nerezová oceľ 316L sa používa, keď je potrebná zvárateľnosť bez obetovania odolnosti proti korózii alebo pevnosti.

Nerezová oceľ 316F

Nerezová oceľ 316F je podobná nehrdzavejúcej oceli 316, ale obsahuje 1 % molybdénu namiesto 5 %. Má lepšiu odolnosť voči jamkovej korózii ako nehrdzavejúca oceľ 316 a môže sa používať pri zvýšených teplotách až do 1800 stupňov Fahrenheita (980 stupňov Celzia).

Nerezová oceľ 303

Nerezová oceľ 303 je typ nehrdzavejúcej ocele 18-8. Je to jeden z najpopulárnejších druhov nehrdzavejúcej ocele vďaka svojej vysokej odolnosti proti korózii, vynikajúcej tvarovateľnosti a vynikajúcim mechanickým vlastnostiam.

Nerezová oceľ 303 má vysokú pevnosť v ťahu, dobrú húževnatosť a vynikajúcu odolnosť proti koróznemu praskaniu chloridmi. Zliatina má vysokú tepelnú vodivosť a nízku teplotu tepelnej deformácie. Materiál je tiež vysoko odolný voči atmosférickej korózii, najmä v morskej atmosfére. Odolnosť proti korózii sa dá zlepšiť pridaním molybdénu a dusíka.

Nerezová oceľ 303 nereaguje s potravinami ani nápojmi akéhokoľvek druhu.

Nerezová oceľ PH17-4

Nerezová oceľ PH17-4 je vysoko uhlíková chróm molybdénová oceľ s minimálnou medzou klzu 110 000 psi a pevnosťou v ťahu 140 000 psi. Používa sa v leteckom priemysle na mnohé konštrukčné aplikácie, kde sa vyžaduje vysoká pevnosť, dobrá odolnosť proti korózii a vlastnosti pri vysokých teplotách. Zliatina je tiež známa ako nehrdzavejúca oceľ P-1, P-11 alebo 18/8.

Super zliatina

Super Alloy je špičková zliatina. Tento vysoko kvalitný kov sa používa pri výrobe lekárskych prístrojov, lietadiel a automobilov. Tento materiál sa tiež nazýva „Super Titanium“.

Vlastnosti Super Alloy ju robia populárnou v mnohých odvetviach, vrátane tých, ktoré vyžadujú pevné a ľahké materiály.

Hlavnými zložkami Super Alloy sú titán, zirkónium a hafnium. Tieto prvky sú kombinované so železom, hliníkom a vanádom a vytvárajú kov s vysokou teplotou topenia a pevnosťou v ťahu.

Super Alloy možno nájsť v mnohých rôznych typoch produktov, vrátane:

Letecké motory

Raketoplány

Automobilové diely

Super Alloy má množstvo výhod oproti tradičným zliatinám na báze železa, ako je liatina a uhlíkové ocele. Tie obsahujú:

Vysoká pevnosť pri vysokých teplotách;

Vysoká odolnosť proti opotrebovaniu a korózii;

Nízky koeficient tepelnej rozťažnosti;

Vysoká elektrická vodivosť;

Vysoký modul pružnosti;

Dobrá ťažnosť pri teplote okolia

Zliatina titánu

Zliatina titánu je kombináciou titánu a iných kovov. Najčastejším legujúcim prvkom je hliník, ktorý tvorí až 60 % celkovej hmotnosti. Medzi ďalšie legujúce prvky patrí vanád a molybdén.

Vlastnosti titánových zliatin sa značne líšia v závislosti od typu a množstva použitých legujúcich prvkov. Zliatiny titánu sú vo všeobecnosti pevnejšie, ľahšie a odolnejšie voči korózii ako čistý titán.

PEEK

PEEK je vysoko kryštalická forma polyéteréterketónu (PEEK). Je to semikryštalický polymér dostupný vo forme listu, tyče a rúrky.

PEEK má teplotu skleného prechodu približne 140 °C a teplotu topenia približne 400 °C. PEEK má dobrú chemickú odolnosť voči väčšine korozívnych médií vrátane kyselín, zásad a alkoholov. Má tiež dobrú odolnosť voči teplu, ultrafialovému svetlu a gama žiareniu.

PEEK má vynikajúce mechanické vlastnosti vrátane vysokého modulu (pevnosti v ťahu) pri zvýšených teplotách, nízkeho dotvarovania pri zaťažení, vysokej pevnosti v ťahu pri nízkej teplote (nízky koeficient tepelnej rozťažnosti), nízkej absorpcie vody, vynikajúcej rozmerovej stability a vysokej odolnosti proti oderu.