Materiaalkeuzegids voor CNC-bewerking

In de afgelopen jaren, met de ontwikkeling van CNC-bewerking, zijn ook onderdelen van CNC-bewerkingsmachines blijven ontwikkelen. CNC-bewerking is in veel disciplines een noodzaak geworden en deze disciplines moeten speciale onderdelen voor hun projecten vervaardigen. CNC-materialen zijn uitgebreid om te voldoen aan de behoeften van consumenten, ingenieurs, aannemers en andere gebieden om oplossingen te creëren voor zeer specifieke toepassingen. De sleutel tot het beste eindproduct is het kiezen van het juiste materiaal.

Er zijn verschillende materialen om uit te kiezen, en de materialen kunnen worden gebruikt voor verschillende onderdelen met totaal verschillende doeleinden. Door de grote verscheidenheid aan materialen kan het kiezen van het juiste materiaal voor uw toepassing een uitdaging zijn. Door het type verwerkingsmateriaal te beperken dat het meest geschikt is voor het onderdeel, kan het meest geschikte en kosteneffectieve materiaal worden geselecteerd. Bij het selecteren van materialen moeten de volgende punten in overweging worden genomen.

Materiaalselectie Houd rekening met factoren

Hoe worden de onderdelen gebruikt?

Omdat CNC-bewerking al vele jaren is ontwikkeld, geldt dat ook voor onderdelen van CNC-bewerkingsmachines. Vergelijkbare soorten materialen kunnen in meerdere producten worden gebruikt en leiden tot verschillende functies. Worden de onderdelen gebruikt in medische apparatuur, auto's, ruimtevaart, machines of industriële productie?

Als we bijvoorbeeld isolatie nemen, kan het materiaal dat wordt gebruikt om de ademanalysator te isoleren, verschillen van het materiaal dat wordt gebruikt om de camera te isoleren. Ze hebben allemaal hetzelfde doel, maar ze kunnen niet op dezelfde manier of hetzelfde resultaattype worden gebruikt. Als u de onderdelen buiten of in een vochtige omgeving gebruikt, gebruik dan roestvrij staal in plaats van koolstofstaal om te voorkomen dat de onderdelen gaan roesten.

Stressbelasting

Hoge spanningsbelastingen kunnen ervoor zorgen dat sommige materialen vervormen of zelfs barsten. Houd bij het kiezen van het materiaal van het onderdeel rekening met de spanningsbelasting. Onderdelen die onderhevig zijn aan hoge spanning moeten worden verwerkt met componenten die bestand zijn tegen spanningsbelasting en vervorming voorkomen. Als uw onderdeel zwaar wordt belast, heeft het materiaal dat ervan wordt gemaakt de nodige elementen nodig om de belasting te weerstaan ​​en vervorming te voorkomen.

Dimensionale tolerantie

Onderschat nooit het belang van maattoleranties. Het speelt niet alleen een rol bij de materiaalkeuze; het zal ook van invloed zijn op onderdelen en samenstellingen, snijmethoden en het gebruik van gereedschappen en machines. De maattolerantie zal het effect van het hele proces en de bottom line beïnvloeden.

U moet de vereiste toleranties van het onderdeel kennen. Als u een oud onderdeelontwerp of -schets gebruikt en u de eerdere methoden wilt volgen, kunt u het beste opnieuw controleren of de toleranties geschikt zijn. Typfouten kunnen gemakkelijk in het document voorkomen. Zelfs als de informatie correct is, kunt u geld besparen door de toleranties opnieuw te evalueren als er aanpassingen kunnen worden gedaan om de toleranties te verminderen en het onderdeel toch optimaal te laten presteren. Nauwe toleranties zijn meestal duurder.

De standaard maattoleranties worden standaard gebruikt, maar als u de tolerantie niet opgeeft of vindt dat het aantal niet klopt, bestelt u uiteindelijk ongeschikte onderdelen. Het kost meer tijd om het formaat te wijzigen en/of opnieuw te ordenen, en op de lange termijn kan deze eenvoudige eerste stap u helpen geld te besparen.

Als u niet zeker bent van de exacte toleranties van de onderdelen die u nodig heeft, maak dan geen gefundeerde gissingen, maar laat een professioneel CNC-bewerkingsbedrijf u helpen dit op te lossen.

Bedrijfstemperatuur

Bij het selecteren van een materiaal moet het smeltpunt van het materiaal lager zijn dan de werktemperatuur van het proces. Daarnaast moet worden overwogen of er schommelingen zijn in de bedrijfstemperatuur en moet het materiaal de temperatuur kunnen weerstaan ​​zonder kromtrekken, vervorming of afbraak in de tijd.

Hoewel sommige duurzamere materialen worden vervaardigd om deze veranderingen te weerstaan, zullen veel materialen na verloop van tijd tekenen van kromtrekken, opzwellen en/of barsten vertonen. Extreme temperaturen kunnen ook de duurzaamheid van bepaalde materialen negatief beïnvloeden.

Wanneer u CNC-materialen bewerkt, is het ook belangrijk om deze informatie te begrijpen, zodat u ervoor kunt zorgen dat de temperatuur die wordt gegenereerd door het snijden en vormen van het onderdeel het niet zal vervormen. Het leggen van een verband tussen de bedrijfstemperatuur en de gebruikte materialen is van cruciaal belang voor een succesvol ontwerp en productie.

Gewicht en stresscapaciteit

Het gewicht van het verwerkte materiaal hangt af van hoe het onderdeel wordt gebruikt.
Zware materialen kunnen veel druk opnemen. Voor projecten die een overmatig draagvermogen en hoge spanningsbelastingen vereisen, moeten zware materialen worden overwogen. Maar niet geschikt voor gewichtsgevoelige items.

Lichtgewicht materialen zijn populair in gewichtsgevoelige projecten. Ze zijn duurzaam, gebruiksvriendelijk en kunnen veel stress opnemen, maar zijn duurder. Lichtgewicht materialen zijn ideaal voor veel producten, maar als kosten een belangrijke factor zijn, zijn ze misschien niet de beste keuze.

Kiezen tussen zware en lichte materialen is slechts een voorbeeld van welke eigenschappen het belangrijkst zijn voor CNC-bewerkingsonderdelen. Op deze manier kunt u de elementen specificeren die essentieel zijn voor uw onderdeel om het goed te laten werken, materialen uitsluiten die niet aan deze normen voldoen en vervolgens de kosten vergelijken.

Totale kosten en maakbaarheid van materiaal

De duurste materialen zijn meestal zeer sterke, lichtgewicht materialen. Bij het kiezen van verwerkingsmaterialen zullen veel factoren helpen bij het nemen van de beslissing. Om het meest compatibele materiaal te vinden, geeft u prioriteit aan de kenmerken die het belangrijkst zijn voor het voltooide onderdeel. Kies materialen die voldoen aan de sterktecurve, temperatuurlimieten en montage-eisen. Elimineer materialen die niet aan deze vereisten voldoen, vergelijk de materiaalkosten en kies vervolgens.

Over het algemeen geldt dat hoe meer materialen in het onderdeel worden gebruikt, hoe hoger de kosten. Evenzo zullen speciale materialen en extreem sterke materialen (zoals titanium) ook meer kosten.

Als u op zoek bent naar een bedrijf dat een gratis offerte aanbiedt en geen minimale bestelhoeveelheid, kunt u de kosten verlagen. Zodra alle scopes zijn verkleind, kunnen meer kosteneffectieve materialen worden gebruikt om aan de meeste van uw behoeften te voldoen.

Richtlijnen voor materiaalselectie

SANS kan honderden metalen, legeringen en kunststoffen op aanvraag verwerken, maar ook andere materialen op maat. Daarom bespreken we hieronder de meest populaire materialen en hun eigenschappen.

Metaal

Een van de meest voorkomende materiaalsoorten bij CNC-frezen is metaal en daarnaast is er een breed scala aan mogelijkheden. Laten we een overzicht krijgen van de meest bekende opties en de meest geschikte toepassingen voor elk metaal. Afhankelijk van de grootte en geometrie van het onderdeel, kunnen de materiaalkosten een groot deel uitmaken van de totale prijs van het onderdeel.

Aluminium

Aluminium is waarschijnlijk het meest gebruikte materiaal voor CNC-frezen en is een uitstekende keuze voor mechanische onderdelen en uitwendige onderdelen. In vergelijking met andere metalen kan aluminium over het algemeen sneller worden verwerkt dan andere metalen, waardoor het de meest economische methode is. Onderdelen van aluminium vormen een beschermende laag bij blootstelling aan de omgeving, wat resulteert in extra sterkte en corrosiebestendigheid. Gezien deze hoogwaardige materiaaleigenschappen is CNC-gefreesd aluminium zeer geschikt voor gebruik in de automobiel-, lucht- en ruimtevaart-, zorg- en consumentenelektronica-industrie. Specifieke toepassingen zijn onder meer vliegtuigaccessoires, elektronische behuizingen, medische apparatuur, tandwielen en assen.

Aluminium 6061

Het is de meest gebruikte aluminiumlegering voor algemeen gebruik met een goede sterkte-gewichtsverhouding en uitstekende bewerkbaarheid. Dit is de meest voorkomende aluminiumkwaliteit voor algemeen gebruik, meestal gebruikt voor auto-onderdelen, fietsframes, sportartikelen, RC-frames, enz.

De belangrijkste legeringselementen zijn magnesium, silicium en ijzer. Net als andere aluminiumlegeringen heeft het een goede sterkte-gewichtsverhouding en is het van nature bestand tegen atmosferische corrosie. Een van de nadelen van 6061 is de slechte corrosieweerstand bij blootstelling aan zout water of andere chemicaliën. In meer veeleisende toepassingen is het niet zo sterk als andere aluminiumlegeringen.

De samenstelling en materiaaleigenschappen van aluminium 6082 zijn vergelijkbaar met 6061. In Europa wordt het vaker gebruikt omdat het voldoet aan de Britse normen.

Aluminium 7075

7075 is een hoogwaardig product van aluminium. Het is voornamelijk gelegeerd met zink. Het is een van de sterkste aluminiumlegeringen. Het is een ideale keuze voor hoogwaardige entertainmentapparatuur en auto- en ruimtevaartframes. Omdat aluminium 7075 voor staal uitstekende vermoeiingseigenschappen heeft en warmtebehandeld kan worden om een ​​hoge sterkte en hoge hardheid te bereiken, is het dus essentieel om het gewicht te verminderen. Het moet echter worden vermeden wanneer lassen vereist is.

Aluminium 5083

Aluminium 5083 heeft een hogere sterkte en een uitstekende weerstand tegen zeewater dan de meeste andere aluminiumlegeringen, en wordt daarom vaak gebruikt in bouw- en maritieme toepassingen. Dit is ook een uitstekende keuze voor lassen.

Meer kennis over aluminium onderdelen bij Alles over CNC-aluminiumbewerking

Roestvrij staal

Roestvrijstalen legeringen hebben een hoge sterkte, hoge ductiliteit, uitstekende slijtvastheid en corrosieweerstand en zijn gemakkelijk te lassen, machinaal en polijsten. Afhankelijk van hun samenstelling kunnen ze (in wezen) niet-magnetisch of magnetisch zijn.

Er zijn veel soorten roestvrij staal. Het wordt roestvrij staal genoemd omdat het chroom bevat dat oxidatie (roest) helpt voorkomen. Omdat alle roestvrij staal er hetzelfde uitziet, is het noodzakelijk om moderne meetapparatuur (zoals OES-detector) te gebruiken om de binnenkomende grondstoffen met uiterste zorg te testen om de eigenschappen van het gebruikte staal te bevestigen.

Roestvrij staal 303

In het geval van 303 wordt ook zwavel toegevoegd. Deze zwavel zorgt ervoor dat 303 het gemakkelijkst te verwerken roestvrij staal is, maar heeft ook de neiging om de corrosieweerstand tot op zekere hoogte te verminderen.

303 is geen goede keuze voor koudvervormen (buigen), en kan ook niet met warmte worden behandeld. De aanwezigheid van zwavel betekent ook dat het niet ideaal is om te lassen. Het heeft uitstekende bewerkingsprestaties, maar u moet letten op de snelheid/voeding en de scherpte van het snijgereedschap.

303 wordt meestal gebruikt voor roestvrijstalen moeren en bouten, fittingen, assen en tandwielen. Het mag echter niet worden gebruikt voor accessoires van maritieme kwaliteit.

Roestvrij staal 304

Het is de meest voorkomende roestvrijstalen legering met uitstekende mechanische eigenschappen en goede bewerkbaarheid. Het is bestand tegen de meeste omgevingsomstandigheden en corrosieve media.

Dit is de meest voorkomende vorm van roestvrij staal die wordt aangetroffen in verschillende consumenten- en industriële producten. Meestal 18/8 genoemd, verwijst het naar de toevoeging van 18% chroom en 8% nikkel aan de legering, de meest voorkomende vorm van roestvrij staal.

304 is erg hard, niet-magnetisch, gemakkelijk te bewerken en heeft meestal een corrosieweerstand, dus het is zeer geschikt voor keukenaccessoires, opslagtanks en leidingen die worden gebruikt in de industrie, de bouw en de auto-industrie.

304 is gemakkelijk te verwerken, maar in tegenstelling tot 303 kan het worden gelast. Het is ook beter bestand tegen corrosie in de meeste normale (niet-chemische) omgevingen. Gebruik voor machinisten zeer scherpe snijgereedschappen voor de bewerking en laat u niet verontreinigen door andere metalen.

Roestvrij staal 316

Het is een andere veel voorkomende roestvrijstalen legering met mechanische eigenschappen die vergelijkbaar zijn met 304. Meestal beschouwd als roestvrij staal van maritieme kwaliteit, taai en gemakkelijk te lassen. Het materiaal is zeer goed bestand tegen corrosie en voor zoutoplossingen (zoals zeewater) zeer geschikt voor de bouw, scheepsfittingen, industriële leidingen en automotive toepassingen.

Roestvrij staal 2205

Roestvast staal 2205 duplex roestvast staal is de sterkste roestvast staal legering (tweemaal die van andere gewone roestvast staal legeringen) en heeft een uitstekende corrosieweerstand. Het wordt gebruikt in ruwe omgevingen en heeft vele toepassingen in de olie- en gasindustrie.

17-4 roestvrij staal

De mechanische eigenschappen van 17-4 roestvast staal (SAE 630 kwaliteit) zijn vergelijkbaar met die van 304. Het kan in hoge mate precipitatiegehard worden (vergeleken met gereedschapsstaal) en heeft een uitstekende chemische bestendigheid, waardoor het geschikt is voor zeer hoogwaardige toepassingen , zoals de fabricage van turbinebladen.

Gereedschapstaal

Gereedschapsstaalsoorten zijn metaallegeringen met een uitzonderlijk hoge hardheid, stijfheid, slijtage en thermische weerstand. Ze worden gebruikt om productiegereedschappen (vandaar de naam) te maken, zoals matrijzen, stempels en mallen. Om hun goede mechanische eigenschappen te bereiken, moeten ze een warmtebehandeling ondergaan.

Gereedschapsstaal D2 is een slijtvaste legering die zijn hardheid behoudt tot een temperatuur van 425°C. D2-staal is een luchtgehard gereedschapsstaal met een hoog koolstofgehalte en een hoog chroomgehalte met een hoge slijtvastheid. Het kan met warmte worden behandeld en heeft een sterk hardheidsbereik. D2 Steel is een ideale keuze voor het maken van onderdelen en producten die gemakkelijk gebogen moeten worden, maar gebogen moeten worden.

Gereedschapsstaal A2 is een luchtgehard gereedschapsstaal voor algemeen gebruik met een goede taaiheid en uitstekende maatvastheid bij verhoogde temperaturen. Het wordt vaak gebruikt om spuitgietmatrijzen te vervaardigen.

Gereedschapsstaal O1 is een oliegeharde legering met een hoge hardheid van 65 HRC. Veel gebruikt voor messen en snijgereedschap.

Zacht staal

Ook bekend als koolstofarme staalsoorten en hebben goede mechanische eigenschappen, grote bewerkbaarheid en goede lasbaarheid. Vanwege hun lage kosten vinden ze algemene toepassingen, waaronder de productie van machineonderdelen, mallen en armaturen. Zacht staal is gevoelig voor corrosie en aantasting door chemicaliën. Veelgebruikte zijn

Zacht staal 1018

Zacht staal 1018 is een legering voor algemeen gebruik met goede bewerkbaarheid en lasbaarheid, evenals uitstekende taaiheid, sterkte en hardheid. Het is de meest gebruikte staallegering met een laag koolstofgehalte.

Koolstofstaal 1045

Dit taaie materiaal is koolstofarm staal, niet roestvrij, dat meestal goedkoper is dan roestvrij staal, maar een hogere sterkte heeft. Het materiaal kan worden gehard en warmtebehandeld om het gemakkelijk te machinaal te bewerken en te lassen. Het wordt het meest gebruikt in industriële toepassingen en mechanische onderdelen die een hoge taaiheid en sterkte vereisen, zoals moeren en bouten, tandwielen, assen en drijfstangen. Het wordt ook gebruikt in de bouw, maar als het wordt blootgesteld aan de omgeving, ondergaat het meestal een oppervlaktebehandeling om roest te voorkomen.

Zacht staal A36

Laag koolstofstaal A36 is een veelgebruikt constructiestaal met een goede lasbaarheid. Het is geschikt voor verschillende industriële en bouwtoepassingen

Magnesium AZ31

Een legering van aluminium en zink, magnesium AZ31 heeft een gewichtsvermindering van 35% in vergelijking met aluminium, maar de sterkte is hoger. Dit materiaal is echter over het algemeen duurder en wordt vaak gebruikt voor vliegtuigonderdelen. Het materiaal is gemakkelijk te verwerken, maar heeft ontvlambare eigenschappen.

Magnesium is gemakkelijk te verwerken, maar zeer gemakkelijk te verbranden, vooral in poedervorm, dus het moet worden verwerkt met vloeibare smeermiddelen. Magnesium kan worden geanodiseerd om de corrosieweerstand te verbeteren. Het is ook een zeer stabiel constructiemateriaal en een uitstekende keuze voor spuitgietwerk.

Vanwege het lichte gewicht en de hoge sterkte wordt het ook vaak gebruikt voor laptopbehuizingen, elektrisch gereedschap, camerabehuizingen en andere toepassingen rond huizen.
titanium

Titanium staat bekend om zijn hoge sterkte, lichtgewicht, taaiheid en corrosiebestendigheid. Het kan worden gelast, gepassiveerd en geanodiseerd om de bescherming te verbeteren en het uiterlijk te verbeteren. Titanium heeft een slecht polijsteffect en is een slechte elektrische geleider, maar een goede thermische geleider. Dit is een moeilijk te verwerken materiaal en alleen professionele gereedschappen kunnen worden gebruikt.

Dit materiaal is meestal duurder dan andere metalen. Het is overvloedig aanwezig in de aardkorst, maar het is moeilijk te verfijnen. Het wordt het meest gebruikt in militaire, ruimtevaart-, industriële en biomedische toepassingen.

Messing

Erkend als een van de eenvoudigste en meest kosteneffectieve materialen bij CNC-frezen, is messing een legering van koper en zink, dat stabiel is maar niet sterk genoeg. Veelvoorkomende toepassingen zijn onder meer medische apparatuur, consumentenproducten en elektrische hardware en contacten. Omdat messing ook een lage wrijvingscoëfficiënt en een hoge corrosieweerstand heeft, worden ze ook gebruikt in engineering, sanitair, stoomtechniek en zelfs muziekinstrumenten. Vanwege het zachte materiaal en de gemakkelijke verwerkingseigenschappen wordt het gebruikt in sanitairaccessoires, woondecoratie en muziekinstrumenten.

Met goede bewerkbaarheid en uitstekende geleidbaarheid is het zeer geschikt voor toepassingen die lage wrijving vereisen. Het wordt ook vaak gebruikt in de bouw om een ​​gouden uiterlijk met een esthetische uitstraling te produceren.
Messing C36000 is een materiaal met een hoge treksterkte en natuurlijke corrosieweerstand. Het is een van de gemakkelijkst te verwerken materialen, dus het wordt meestal gebruikt voor toepassingen met grote volumes.

Koper

Als het gaat om CNC-freesmaterialen, bieden maar weinig metalen de elektrische geleidbaarheid van koper. Hoge corrosieweerstand helpt dit materiaal roest te bestrijden, terwijl thermische geleidbaarheidseigenschappen het vormproces gemakkelijker maken tijdens CNC-bewerking. Vaak gebruikt in de auto-industrie, omvatten toepassingen koelsystemen en warmtewisselaars, evenals verschillende technische toepassingen zoals kleppen en radiatoren. Het is echter belangrijk om te weten dat koper zwak is tegen bepaalde chemicaliën, zoals zuren, halogenen, sulfiden en ammoniakoplossingen.

Kunststoffen

Naast metalen materialen zijn SANS CNC-bewerkingsdiensten met hoge precisie ook compatibel met verschillende kunststoffen. Hieronder vindt u enkele van de meest gebruikte kunststoffen voor CNC-freestechnologie.

ABS

ABS is een van de meest voorkomende thermoplastische materialen, met goede mechanische eigenschappen, uitstekende slagvastheid, hoge hittebestendigheid en goede bewerkbaarheid.

ABS heeft een lage dichtheid, waardoor het zeer geschikt is voor lichtgewicht toepassingen. CNC-gefreesde ABS-onderdelen worden meestal gebruikt als prototypen voor massaproductie via spuitgieten.

Nylon

Nylon, ook wel polyamide (PA) genoemd, is een soort thermoplast. Vanwege zijn uitstekende mechanische eigenschappen, goede slagvastheid, hoge chemische bestendigheid en slijtvastheid, en heeft het ook een matige vlamweerstand, wordt het veel gebruikt. Het omvat isolatoren, lagers en kortetermijnproducten die zullen worden gebruikt voor spuitgieten. Het nadeel is dat het gemakkelijk water en vocht opneemt.

POM

POM wordt ook wel Delrin genoemd. Het is een technische thermoplast en heeft de hoogste verwerkbaarheid onder kunststoffen.

POM (Delrin) is meestal de beste keuze voor CNC-bewerking van kunststof onderdelen die hoge precisie, hoge stijfheid, lage wrijving, uitstekende maatvastheid bij hoge temperaturen en extreem lage wateropname vereisen.

PTFE

PTFE, algemeen bekend als polytetrafluorethyleen (Teflon), is een technische thermoplast met uitstekende chemische en hittebestendigheid en de laagste wrijvingscoëfficiënt van alle bekende vaste stoffen. Het is een uitstekende elektrische isolator. Het heeft echter puur mechanische eigenschappen en wordt vaak gebruikt als voering of inzetstuk in componenten.

HDPE

High-density polyethyleen (HDPE) is een thermoplast met een hoge sterkte-gewichtsverhouding, hoge slagvastheid en goede weersbestendigheid.

HDPE is een lichtgewicht thermoplast, geschikt voor buitengebruik en pijpleidingtransport. Net als ABS wordt het vaak gebruikt om prototypes te maken vóór het spuitgieten.

GLUUR

PEEK is een hoogwaardige technische thermoplast met uitstekende mechanische eigenschappen, thermische stabiliteit over een breed temperatuurbereik en uitstekende weerstand tegen de meeste chemicaliën.

PEEK wordt vaak gebruikt om metalen onderdelen te vervangen vanwege de hoge gewicht-gewichtsverhouding. Er zijn ook medische kwaliteiten beschikbaar, waardoor PEEK ook geschikt is voor biomedische toepassingen.