Computer Numerical Control (CNC)-bearbetning är en mångsidig, högprecision traditionell tillverkningsprocess som är idealisk för medelstora till stora volymer av komplexa delar. CNC-bearbetning är en tillverkningsteknik för att ta bort material. Den använder skarpa skärverktyg, tillgängliga i en mängd olika former och storlekar, som styrs exakt av en dator. Med CNC-maskin snabb prototyping, kan tillverkare snabbt producera prototyper och hållbara delar för specifika applikationer.

Materialval är en otroligt viktig del av alla tillverkningsprocesser, men ingenjörer och produktteam måste vara särskilt noggranna när det gäller att välja material för CNC-bearbetning. Eftersom denna process är kompatibel med en mängd olika material - från metall till glasfiber till trä - är det lätt att av misstag välja ett material som är tillräckligt för projektet men inte det bäst lämpade. I den här artikeln kommer vi att beröra viktiga överväganden för val av CNC-bearbetningsmaterial och ge en översikt över några vanliga alternativ.

Viktiga överväganden vid val av CNC-bearbetningsmaterial

Innan de går in på detaljerna om materialval måste produktteam först inventera sina projektkrav. Börja med att överväga dessa fyra frågor:

1. Hur kommer delen att användas?

Ingenjörer måste överväga deras dels slutanvändning och var den kommer att användas, eftersom dessa faktorer kommer att ha en betydande inverkan på materialvalet. Till exempel är rostfritt stål och kolstål båda lämpliga för CNC-bearbetning, men endast rostfritt stål är naturligt korrosionsbeständigt. Att välja fel typ av stål här skulle äventyra en dels livslängd. FDA, FAA, liksom alla branschspecifika föreskrifter bör också vara i fokus.

2. Spelar vikten någon roll?

Om en del måste vara lätt — ett vanligt krav vid tillverkning för bil- och flygtillämpningar — Det finns gott om metallalternativ med låg densitet. Tillverkare kan också överväga att använda en plast som ABS för att hålla vikten nere om de är villiga att offra styrka.

3. Kräver delen hög hållfasthet eller värmebeständighet?

Styrka kan mätas på många olika sätt (draghållfasthet, slitstyrka, etc.), så ingenjörer bör bestämma vilken typ av hållfasthet - och i vilken grad det spelar roll - som krävs för deras del. Dessa parametrar kommer att påverka storleken på poolen av livskraftiga material. På samma sätt kommer temperaturkrav att utesluta vissa material från början. Ingenjörer bör också tänka på om deras del kommer att utsättas för fluktuerande temperaturer, eftersom nästan alla material expanderar eller drar ihop sig som svar på temperaturförändringar.

4. Vad är projektbudgeten?

Materialkostnader påverkar nästan alltid materialvalet. Målet för de flesta produktteam är att välja ett material som maximerar önskade materialegenskaper och prestanda samtidigt som utgifterna minimeras. Materialkostnader är särskilt viktiga när det kommer till CNC-bearbetning eftersom denna process producerar en relativt stor mängd skrotmaterial bakom. Vissa material - såsom specialmetaller - är extremt dyra, vilket kan ha en stor inverkan på kostnadseffektiviteten för hela projektet, med tanke på skrotmaterialproduktionen. Ingenjörer bör noggrant utvärdera sin budget innan de fattar några slutgiltiga beslut.

Vilka material kan användas i en CNC-maskin?

En bättre fråga kan faktiskt vara vilka material som inte kan användas. CNC-maskiner skär igenom nästan alla material du kan tänka dig. Även om du kan använda ett brett utbud av material i en CNC-maskin, är de mest använda materialen:

Metaller: Som aluminium, mässing eller stål

Plast: Som acetal (POM), akryl (PMMA), polykarbonat (PC) och polypropen (PP)

Trä: Såsom lövträ, plywood eller barrträ

Skum: Som carvingskum och styvt skum, som tenderar att vara lättare men ändå hållbart.

Eftersom vilket material som helst - metall eller plast - som är tillräckligt hårt för bearbetning kan användas för CNC-tillverkning, är produktteam bortskämda med valmöjligheter. Denna korta lista ger en snabb översikt över några av de vanligaste metallmaterialen som används i CNC-tillverkning idag.

• Rostfritt stål 303 – Det kanske viktigaste att veta om rostfritt stål 303 är att det ser väldigt ut som andra rostfria stål, så det är viktigt att testa materialet för att säkerställa att det faktiskt är rostfritt stål 303. Andra rostfria material kan vila mycket lätt, vilket inte är idealiskt för produkter. På grund av svavel som används för att tillverka materialet är rostfritt stål 303 inte idealiskt för kallformning eller värmebehandlas. Detta material används oftast för muttrar, bultar, axlar och växlar.
• Rostfritt stål 304 – Rostfritt stål 304, ibland kallat 18/8, är den vanligaste formen av rostfritt stål. 304 är mycket tuff, omagnetisk, lättbearbetbar och typiskt korrosionsbeständig, vilket gör den idealisk för kökstillbehör, tankar och rör som används inom industri, arkitektur och bilindustri. Det finns i en mängd olika konsument- och industridelar ochProdukter. 303 och 304 rostfritt är nästan identisk metallurgi, 303 har vanligtvis en liten svavelhalt för att underlätta bearbetning och är vanligtvis endast för rundstångsmaterial; medan 304 mestadels är för plåt, plåt och platt lager. Dessa två material är effektivt utbytbara.
• Rostfritt stål 316 – Ofta betraktat som ett rostfritt stål av marin kvalitet, är 316 tufft och lätt att svetsa. Materialet är mycket korrosionsbeständigt vilket gör det idealiskt för arkitektur, marin montering, industriella rör och fordonsändamål.
• Aluminium 6061 – Detta är den vanligaste aluminiumkvaliteten för allmänna ändamål och den används vanligtvis för bildelar, cykelramar, sportartiklar, ramar för fjärrstyrda fordon och mer. I likhet med andra aluminiumlegeringar har den ett bra förhållande mellan styrka och vikt och är naturligt motståndskraftig mot atmosfärisk korrosion. Även om detta material har stor bearbetbarhet och bearbetbarhet, kan det vara dyrare än andra metaller. Den fungerar inte heller lika bra när den utsätts för saltvatten eller andra kemikalier, vilket är något att tänka på beroende på användningen av produkten.
• Aluminium 7075 – I den högre delen av aluminiumkvaliteter är 7075 en av de starkaste aluminiumlegeringarna. Till skillnad från 6061 har aluminium 7075 medelbearbetbarhet på grund av sin styrka, vilket gör det svårt att böja sig till svåra och komplexa former. Materialet är idealiskt för höghållfast rekreationsutrustning och bil- och flygramar – applikationer som kräver en metall som kommer att utsättas för regelbunden stress. Det bör dock undvikas i de fall där svetsning krävs.
• Magnesium AZ31 – En legering med aluminium och zink, magnesium AZ31 är upp till 35 procent lättare än aluminium med motsvarande styrka. Detta material är dock vanligtvis dyrare och används ofta för flygplanskomponenter. Även om materialet är lätt att bearbeta, har det brandfarliga egenskaper. På grund av sin låga vikt och höga styrka, används den också ofta för bärbara fodral, elverktyg, kamerahus och andra användningsområden runt huset.
• Kolstål 1045 – Det här starka och tuffa materialet är en sort av mjukt stål, som ofta är billigare än rostfritt stål. Materialet kan härdas och värmebehandlas, vilket gör det enkelt att bearbeta och svetsa. Det används oftast i industriella applikationer och mekaniska delar som kräver en hög grad av seghet och styrka, såsom för muttrar och bultar, kugghjul, axlar och vevstakar.
• Titan – Kanske mest känt för sin höga hållfasthet, låga vikt och seghet, titan kan lätt svetsas och anodiserad för skydd och utseende. Den polerar dock inte bra och är en dålig ledare av elektricitet, även om den är en bra ledare av värme. Detta material är vanligtvis dyrare än andra metaller. Det finns rikligt i jordskorpan, men svårt att förfina. Det används oftast för militära, rymd-, industriella och biomedicinska tillämpningar.
• Mässing – Mässing är vanligt förekommande i VVS-armatur, heminredning och musikinstrument, till stor del på grund av dess mjuka material och enkla bearbetbarhet. På grund av Brasss höga polering, finns det ofta i kosmetiska applikationer och är ett trevligt material att använda för heminredning. Den gnistor inte när den träffas med en annan metall, vilket gör den idealisk för användning i miljöer som är potentiellt explosiva. Friskärande mässing hade historiskt sett tillsatt bly för att hjälpa till med bearbetning men kan nu hittas utan bly. Naval mässing är vanligtvis mycket svårare att bearbeta än "friskärande" mässing, men den kan poleras mycket högt. Den är också naturligt resistent mot korrosion till sjöss.

Ta del av expertråd om materialval

Det här är inte en uttömmande lista, men det är tydligt att CNC-bearbetning är en extremt mångsidig tillverkningsprocess som kräver en noggrann utvärdering av projektkraven för att kunna välja ett material som är bäst lämpat för den aktuella delen. Ändå kan det vara utmanande att uppnå den perfekta balansen mellan kostnad, kvalitet och tid.

Med en pålitlig on-demand-tillverkningspartner som GT är materialvalet enkelt. Våra tillverkningsexperter har många års erfarenhet av att vägleda produktteam genom hela produktutvecklings- och produktionsprocesserna, med början i design och materialval. Låt oss göra något otroligt tillsammans – kontakta oss för att komma igång.