ติดตามฉันได้ที่: 
คู่มือการเลือกวัสดุเครื่องจักรกลซีเอ็นซี
มีวัสดุที่ใช้ในการตัดเฉือนด้วยเครื่อง CNC ประมาณ 21 ชนิดที่ใช้กันทั่วไป บทความนี้จะแนะนำรายละเอียดเกี่ยวกับวิธีการเลือกวัสดุที่เหมาะสมหลังจากกำหนดแบบแล้ว ซึ่งไม่เพียงแต่จะตอบสนองความต้องการของโครงการเท่านั้น แต่ยังช่วยประหยัดงบประมาณอีกด้วยการตัดเฉือนด้วยเครื่อง CNCเป็นเทคโนโลยีการผลิตแบบดั้งเดิมที่มีความหลากหลายและมีความแม่นยำสูง ซึ่งเป็นกระบวนการผลิตที่เหมาะสมสำหรับชิ้นส่วนที่ซับซ้อน ตั้งแต่ต้นแบบชิ้นเดียวไปจนถึงการผลิตจำนวนมากในปริมาณน้อย ตั้งแต่ปี 1960 การตัดเฉือนด้วยเครื่อง CNC ยังคงเป็นตัวเลือกที่เหมาะสมที่สุดสำหรับชิ้นส่วนที่กำหนดเอง เนื่องจากทราบกันดีว่าการตัดเฉือนด้วยเครื่อง CNC เป็นกระบวนการแบบตัดออก ซึ่งหมายความว่าเครื่องจักรจะตัดชิ้นส่วนของวัสดุที่เป็นของแข็งออกเพื่อสร้างชิ้นส่วน ดังนั้นการเลือกวัสดุจึงเป็นส่วนสำคัญอย่างยิ่งในกระบวนการผลิตใดๆ เนื่องจากการตัดเฉือนด้วยเครื่อง CNC สามารถใช้งานได้กับวัสดุหลากหลายตั้งแต่พลาสติกวิศวกรรมไปจนถึงโลหะ สิ่งนี้สร้างความท้าทายให้กับนักออกแบบและทีมวิจัยและพัฒนาเมื่อเลือกวัสดุสำหรับโครงการ CNC ต่อไปนี้เราจะมาพูดถึงปัจจัยสำคัญต่างๆ ที่ต้องพิจารณาเมื่อเลือกวัสดุที่เหมาะสม
ข้อกำหนดโครงการ
ด้วยตัวเลือกวัสดุที่หลากหลายสำหรับการตัดเฉือน CNC จึงมีแนวโน้มว่าจะมีวัสดุมากกว่าหนึ่งชนิดที่เหมาะกับการสร้างต้นแบบหรือชิ้นส่วนสั่งผลิตจำนวนมากของคุณ อย่างไรก็ตาม การค้นหาวัสดุการตัด CNC ที่เหมาะสมที่สุดนั้นขึ้นอยู่กับลำดับความสำคัญของคุณ: คุณต้องการโลหะที่มีคุณสมบัติทางกลที่ดีเยี่ยม เช่น ไททาเนียมอัลลอยด์หรือไม่? หรือคุณให้ความสำคัญกับความเร็วและเลือกวัสดุที่แปรรูปได้มากกว่า (เช่น อะลูมิเนียม 6061) หรือพลาสติก (เช่น ABS) หรือคุณแค่ต้องการรับเครื่องจักรต้นแบบในราคาที่ต่ำที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้?
การใช้งานชิ้นส่วน CNCวิศวกรควรพิจารณาการใช้งานขั้นสุดท้ายและวัตถุประสงค์ของชิ้นส่วน ซึ่งมีผลกระทบอย่างมากต่อการเลือกวัสดุ ตัวอย่างเช่น เหล็กกล้าไร้สนิมและเหล็กกล้าคาร์บอนเหมาะสมสำหรับการขึ้นรูปด้วยเครื่อง CNC แต่มีเพียงเหล็กกล้าไร้สนิมเท่านั้นที่มีความต้านทานการกัดกร่อนตามธรรมชาติ การเลือกเหล็กผิดประเภทจะส่งผลต่ออายุการใช้งานของชิ้นส่วน การเลือกวัสดุฉนวนสำหรับเครื่องช่วยหายใจทางการแพทย์และกล้อง Nikon ก็แตกต่างกันเช่นกัน แน่นอนว่า FDA, FAA และข้อกำหนดเฉพาะอุตสาหกรรมใด ๆ ก็ควรได้รับการพิจารณาเป็นหลักด้วย
ปรับให้เข้ากับสภาพแวดล้อมเฉพาะสภาพแวดล้อมภายนอกอาคารและสภาพแวดล้อมภายในอาคารที่มีการควบคุมอุณหภูมิเป็นปัจจัยสำคัญที่ส่งผลต่ออายุการใช้งานของชิ้นส่วน หากเลือกวัสดุที่ทนต่อการเกิดออกซิเดชัน วัสดุนั้นก็จะยังคงสภาพสมบูรณ์อยู่ได้นาน โฟมแข็งเป็นตัวอย่างที่ดีของวัสดุที่ทนต่อความชื้นและสนิม และสามารถรักษาสภาพโครงสร้างที่สมบูรณ์และมั่นคงได้เป็นเวลานาน
ข้อกำหนดด้านแรงเค้นแรงเค้นสูงจะทำให้วัสดุบางชนิดเสียรูปหรือแตกหักได้ เมื่อคุณพิจารณาเลือกวัสดุที่จะใช้สำหรับชิ้นส่วนของคุณ โปรดคำนึงถึงแรงเค้นด้วย หากชิ้นส่วนของคุณต้องทำงานภายใต้แรงเค้นสูง วัสดุที่ใช้ทำจะต้องมีองค์ประกอบที่จำเป็นในการต้านทานแรงเค้นและป้องกันการเสียรูป เช่น สแตนเลส อลูมิเนียม 7075 และโลหะผสมต่างๆ
ข้อกำหนดด้านความแข็งแรงดึงและอุณหภูมิวิศวกรควรพิจารณาว่าชิ้นส่วนนั้นต้องการความแข็งแรงแบบใด (ความแข็งแรงดึง ความต้านทานการสึกหรอ ฯลฯ) และทนทานได้มากน้อยเพียงใด พารามิเตอร์เหล่านี้จะส่งผลต่อช่วงของวัสดุที่สามารถเลือกได้ ข้อกำหนดด้านอุณหภูมิจะตัดวัสดุบางชนิดออกไปตั้งแต่เริ่มต้น เนื่องจากวัสดุเกือบทั้งหมดจะขยายตัวหรือหดตัวเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลง เช่น วัสดุสำหรับชิ้นส่วนที่มีความแม่นยำสูง จำเป็นต้องเลือกโลหะเฉื่อยหรือพลาสติก
งบประมาณโครงการส่วนใหญ่แล้วต้นทุนวัสดุจะมีผลต่อการเลือกวัสดุ ต้นทุนวัสดุมีความสำคัญอย่างยิ่งเมื่อพูดถึงการตัดเฉือนด้วยเครื่อง CNC เนื่องจากกระบวนการนี้จะก่อให้เกิดเศษวัสดุจำนวนมาก วัสดุบางชนิดมีราคาแพงมาก (เช่น โลหะไทเทเนียม โลหะผสมโคบอลต์-นิกเกิล เป็นต้น) เมื่อพิจารณาถึงปริมาณเศษวัสดุที่เกิดขึ้น จะส่งผลกระทบอย่างมากต่อประสิทธิภาพด้านต้นทุนของโครงการโดยรวม ดังนั้นวิศวกรควรประเมินงบประมาณอย่างรอบคอบก่อนตัดสินใจขั้นสุดท้าย
ความคลาดเคลื่อนของขนาดอย่าประมาทความสำคัญของความคลาดเคลื่อนของขนาด นอกจากจะมีผลต่อกระบวนการทำงานทั้งหมดของเครื่องจักร CNC แล้ว ยังมีบทบาทสำคัญในการเลือกวัสดุด้วย และมีผลกระทบต่อวิธีการตัดด้วยเครื่อง CNC รวมถึงประเภทของเครื่องมือและเครื่องจักรที่จะใช้ ดังนั้นจึงควรตรวจสอบความคลาดเคลื่อนอย่างละเอียด หากสามารถปรับหรือคลายความคลาดเคลื่อนได้ คุณจะประหยัดเงินได้โดยการประเมินความคลาดเคลื่อนใหม่ ความคลาดเคลื่อนที่แคบลงมักหมายถึงต้นทุนการผลิตที่สูงขึ้น หากคุณไม่แน่ใจว่าความคลาดเคลื่อนที่แน่นอนสำหรับชิ้นส่วนที่คุณต้องการคือเท่าใด โปรดขอความช่วยเหลือจาก DDPrototype ผู้ผลิตเครื่องจักร CNC ที่มีชื่อเสียง เพื่อช่วยคุณหาคำตอบ
ลักษณะเฉพาะของวัสดุเครื่องจักรกลซีเอ็นซี
เราได้สรุปคุณสมบัติที่เกี่ยวข้องของวัสดุ CNC ทั่วไป ข้อมูลคุณสมบัติของวัสดุเหล่านี้รวบรวมจากผู้ผลิตวัสดุ วัสดุโลหะและพลาสติกถูกแยกเพื่อเปรียบเทียบเนื่องจากคุณสมบัติแตกต่างกันมาก โลหะส่วนใหญ่จะใช้ในงานที่ต้องการความแข็งแรง ความแข็ง และทนความร้อนสูง พลาสติกมักใช้สำหรับคุณสมบัติการทนทานต่อสารเคมีและฉนวนไฟฟ้า คุณสมบัติของวัสดุที่น่าสนใจ ได้แก่ ความแข็งแรงเชิงกล (แสดงเป็นความต้านทานแรงดึง) ความสามารถในการขึ้นรูป (ความง่ายในการตัดเฉือนส่งผลต่อราคา CNC) ต้นทุนวัสดุ ความแข็ง (สำหรับโลหะเป็นหลัก) และความทนทานต่ออุณหภูมิ (สำหรับพลาสติกเป็นหลัก) ข้อมูลที่รวบรวมได้สรุปไว้ในตารางด้านล่าง คำอธิบายโดยละเอียดของตัวเลือกวัสดุแต่ละรายการมีให้ในส่วนถัดไป
ตารางสรุปสำหรับโลหะ
| วัสดุ | เกรด | ความแข็งแรง* | ความแข็ง+ | การแปรรูป | ราคา | การใช้งานทั่วไป |
|---|---|---|---|---|---|---|
| อลูมิเนียม | 6061 | กลาง | กลาง | ★★★★★ | $ | วัตถุประสงค์ทั่วไป ชิ้นส่วนอากาศยาน ชิ้นส่วนรถยนต์ โครงจักรยาน ภาชนะบรรจุอาหาร |
| 6082 | กลาง | กลาง | ★★★★★ | $ | วัตถุประสงค์ทั่วไป ชิ้นส่วนยานยนต์ ภาชนะบรรจุอาหาร | |
| 7075 | จุดสูง | กลาง | ★★★★ | $$ | ส่วนประกอบอากาศยานและอวกาศ ชิ้นส่วนยานยนต์ การใช้งานทางทะเล อุปกรณ์กีฬา | |
| 5083 | กลาง | ต่ำ | ★★★★★ | $ | การใช้งานทางทะเล การก่อสร้าง ภาชนะรับแรงดัน | |
| สแตนเลส สตีล | 304 | จุดสูง | กลาง | ★★ | $$ | วัตถุประสงค์ทั่วไป เครื่องมือแพทย์ อุตสาหกรรมอาหาร การใช้งานทางทะเล กระบวนการทางเคมี |
| 316 | จุดสูง | กลาง | ★★ | $$ | อุปกรณ์เตรียมอาหาร การใช้งานทางทะเล สถาปัตยกรรม ศัลยกรรมปลูกถ่าย ภาชนะบรรจุสารเคมี | |
| 2205 ดูเพล็กซ์ | จุดสูง | จุดสูง | ★ | $ $ $ | น้ำมันและก๊าซ การใช้งานทางทะเล กระบวนการทางเคมี เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน | |
| 303 | จุดสูง | จุดสูง | ★★★ | $$ | ส่วนประกอบเครื่องบิน ชิ้นส่วนเครื่องจักร น็อต สลักเกลียว เฟือง บูช | |
| 17-4 | จุดสูง | สูงมาก | ★★ | $ $ $ | ใบกังหัน การใช้งานทางทะเล เรือเคมีภัณฑ์ น้ำมันและก๊าซ การใช้งานนิวเคลียร์ | |
| เหล็กอ่อน | 1018 | กลาง | กลาง | ★★★ | $ | จิ๊กและฟิกซ์เจอร์สำหรับชิ้นส่วนเครื่องจักรเอนกประสงค์ |
| 1045 | กลาง | จุดสูง | ★★ | $$ | ชิ้นส่วนเครื่องจักรเอนกประสงค์ | |
| A36 | จุดสูง | กลาง | ★★★ | $ | ชิ้นส่วนเครื่องจักรก่อสร้าง จิ๊ก & ฟิกซ์เจอร์ | |
| โลหะผสมเหล็ก | 4140 | กลาง | จุดสูง | ★★ | $$ | ชิ้นส่วนเครื่องจักรเอนกประสงค์ Tooling |
| 4340 | จุดสูง | จุดสูง | ★★ | $$ | เกียร์ลงจอดเครื่องบิน ระบบส่งกำลัง เครื่องมือ | |
| เหล็กกล้าเครื่องมือ | D2 | จุดสูง | สูงมาก | ★ | $$ | เครื่องมืองานเย็น แม่พิมพ์และแสตมป์ เครื่องมือตัดและมีด |
| A2 | จุดสูง | สูงมาก | ★ | $$ | เครื่องมืองานเย็น แม่พิมพ์และแสตมป์ เครื่องมือตัดและมีด | |
| O1 | จุดสูง | สูงมาก | ★ | $$ | เครื่องมืองานเย็นแม่พิมพ์และแสตมป์ | |
| ทองเหลือง | C36000 | กลาง | กลาง | ★★★★★ | $ | ชิ้นส่วนเครื่องจักรกล วาล์วและหัวฉีด สถาปัตยกรรม |
* : ความแข็งแรงครากแรงดึง – ปานกลาง: 200-400 MPa, สูง: 400-600 MPa + : ความแข็ง – ปานกลาง: 50-90 HRB, สูง: 90 HRB – 50 HRC, สูงมาก: มากกว่า 50 HRC
ตารางสรุปสำหรับพลาสติก
| วัสดุ | ความแข็งแรง* | อุณหภูมิในการทำงาน+ | การแปรรูป | ราคา | การใช้งานทั่วไป |
|---|---|---|---|---|---|
| เอบีเอส | กลาง | ถึง 60oC | ★★★ | $ | ยานยนต์ กล่องอิเล็กทรอนิกส์ ท่อและอุปกรณ์ สินค้าอุปโภคบริโภค |
| ไนลอน | จุดสูง | ถึง 100oC | ★ | $ | ชิ้นส่วนยานยนต์ ตัวยึดชิ้นส่วนเครื่องจักรกล |
| โพลีคาร์บอเนต (PC) | จุดสูง | ถึง 120oC | ★★ | $ | สถาปัตยกรรม ยานยนต์ เปลือกอิเล็กทรอนิกส์ ภาชนะบรรจุอาหาร |
| POM (เดลริน) | กลาง | ถึง 82oC | ★★★★ | $ | ชิ้นส่วนเครื่องจักรกล ตู้อิเล็กทรอนิกส์ บูชและฟิตติ้ง |
| ไฟเบอร์ (เทฟลอน) | ต่ำ | ถึง 260oC | ★★★★ | $ | การใช้งานที่อุณหภูมิสูง กระบวนการทางเคมี เปลือกอิเล็กทรอนิกส์ การแปรรูปอาหาร |
| HDPE | ต่ำ | ถึง 80oC | ★ | $ | ภาชนะบรรจุสารเคมี ท่อและอุปกรณ์ สินค้าอุปโภคบริโภค |
| PEEK | จุดสูง | ถึง 260oC | ★★ | $$ | การใช้งานทางการแพทย์ การแปรรูปทางเคมี การแปรรูปอาหาร วาล์วแรงดันสูง |
* : ความแข็งแรงครากแรงดึง – ต่ำ: 5-30 MPa, ปานกลาง: 30-60 MPa, สูง: 60-100 MPa + : อุณหภูมิใช้งานสูงสุดที่แนะนำสำหรับการใช้งานอย่างต่อเนื่อง
ภาพรวมของโลหะผสม CNC ทั่วไป
โลหะผสมอลูมิเนียม โลหะผสมอลูมิเนียมมีความแข็งแรงดีเยี่ยม การนำความร้อนและไฟฟ้าสูง และป้องกันการกัดกร่อนโดยธรรมชาติ สามารถขึ้นรูปได้ง่ายและมีต้นทุนต่ำ จึงเป็นตัวเลือกที่ประหยัดที่สุดสำหรับการสร้างชิ้นส่วนโลหะและต้นแบบตามสั่ง ความแข็งแรงของโลหะผสมอลูมิเนียมต่ำกว่าเหล็กทั่วไป แต่สามารถชุบผิวได้ ทำให้เกิดชั้นแข็งและป้องกันบนพื้นผิว
โลหะผสมอลูมิเนียม
คุณสมบัติของวัสดุ:ความหนาแน่นโดยทั่วไปของโลหะผสมอะลูมิเนียมอยู่ที่ 2.65-2.80 กรัม/ซม³ สามารถชุบอะโนไดซ์ได้ และไม่เป็นแม่เหล็ก
อะลูมิเนียม 6061อะลูมิเนียม 6061 เป็นโลหะผสมอะลูมิเนียมที่พบได้บ่อยที่สุด มีคุณสมบัติทางกลที่ดีเยี่ยม เช่น ความแข็งแรงสูง ทนต่อการกัดกร่อน และเชื่อมได้ดี
อะลูมิเนียม 7075 มีคุณสมบัติทนต่อความล้าได้ดีเยี่ยม และสามารถอบชุบความร้อนเพื่อให้มีความแข็งแรงและความแข็งสูงเทียบเท่าเหล็กกล้า นิยมใช้ในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ เช่น ปีกเครื่องบิน
อะลูมิเนียม 2024 มีคุณสมบัติทนความร้อนสูง ทนแรงกระแทก และมีความทนทานต่อความล้าดีเยี่ยม โดยทั่วไปใช้ในงานด้านการทหารและอวกาศ
อะลูมิเนียม 5052 มีคุณสมบัติทนทานต่อสารเคมีและการกัดกร่อนสูง ไม่สามารถทำการอบชุบความร้อนได้ มักใช้ในงานทางทะเล
อะลูมิเนียม 6063อะลูมิเนียม 6063 มีความแข็งแรงปานกลางและเป็นโลหะผสมเสริมแรงด้วยการอบชุบความร้อน นิยมใช้ในประตูและหน้าต่างอะลูมิเนียม รวมถึงกรอบผนังกระจก
สแตนเลส
เหล็กกล้าไร้สนิม (SS) เป็นวัสดุที่ใช้กันมากที่สุดในการตัดเฉือน CNC สแตนเลสครอบคลุมหลากหลายเกรดเช่น SS303, SS304, SS316 เป็นต้น ความแตกต่างของวัสดุทั้งหมดในกลุ่ม SS อยู่ที่ปริมาณของสารเติมแต่งที่เติมเข้าไป มีการเติมกำมะถันใน SS303 เพื่อให้แปรรูปได้ดีขึ้นและทนทานต่อการกัดกร่อน มีการเติมนิกเกิลและโครเมียมใน SS304 เพื่อเพิ่มความแข็งแรงและลดคุณสมบัติทางแม่เหล็ก อย่างไรก็ตาม SS316 สามารถทำจากเหล็กกล้าไร้สนิมเกรดสำหรับเรือเดินทะเลได้โดยการเติมโลหะผสมโมลิบดีนัม ซึ่งสามารถใช้ในการผลิตเรือขนาดใหญ่ได้
คุณลักษณะของวัสดุ:ความหนาแน่นโดยทั่วไป 7.7-8.0 กรัม/ซม³ โลหะผสมสแตนเลสที่ไม่เป็นแม่เหล็ก: 304, 316, 303 โลหะผสมสแตนเลสที่เป็นแม่เหล็ก: 2205 Duplex, 17-4
เหล็กกล้าไร้สนิม 304เหล็กกล้าไร้สนิม 304 เป็นเหล็กกล้าไร้สนิมที่พบได้ทั่วไปมากที่สุด มีคุณสมบัติในการขึ้นรูปที่ดีเยี่ยม และทนทานต่อการกัดกร่อน
เหล็กกล้าไร้สนิม 316เหล็กกล้าไร้สนิม 316 เป็นโลหะผสมเหล็กกล้าไร้สนิมอีกชนิดหนึ่งที่พบได้ทั่วไป มีคุณสมบัติทางกลคล้ายกับ 304 แต่มีความทนทานต่อการกัดกร่อนและสารเคมีสูงกว่า โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสารละลายเกลือ (เช่น น้ำทะเล) ดังนั้นจึงมักนิยมใช้ในงานที่ต้องรับมือกับสภาพแวดล้อมที่รุนแรง
เหล็กกล้าไร้สนิม 2205 ดูเพล็กซ์เหล็กกล้าไร้สนิม 2205 ดูเพล็กซ์เป็นโลหะผสมเหล็กกล้าไร้สนิมที่มีความแข็งแรงสูงสุด (แข็งแรงเป็นสองเท่าของโลหะผสมเหล็กกล้าไร้สนิมทั่วไปอื่นๆ) และมีความทนทานต่อการกัดกร่อนดีเยี่ยม จึงถูกนำไปใช้ในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง โดยมีแอปพลิเคชันมากมายในอุตสาหกรรมน้ำมันและก๊าซ
เหล็กกล้า ไร้สนิม 303มีความเหนียวดีเยี่ยม แต่ทนต่อการกัดกร่อนได้น้อยกว่า 304 เนื่องจากสามารถขึ้นรูปได้ดีเยี่ยม จึงมักใช้ในงานที่มีปริมาณมาก เช่น การผลิตน็อตและสลักเกลียวสำหรับงานด้านการบินและอวกาศ
เหล็กกล้าไร้สนิม 17-4 (เกรด SAE 630) มีคุณสมบัติทางกลเทียบเท่ากับ 304 สามารถเพิ่มความแข็งด้วยการตกตะกอนได้ในระดับสูงมาก (เทียบเท่ากับเหล็กกล้าเครื่องมือ) และมีความทนทานต่อสารเคมีได้ดีเยี่ยม ทำให้เหมาะสำหรับงานที่ต้องการประสิทธิภาพสูงมาก
เหล็กอ่อน
เหล็กเหนียวมีคุณสมบัติเชิงกลที่ดี แปรรูปได้ดี และเชื่อมได้ดี เนื่องจากต้นทุนต่ำ พวกเขาจึงพบการใช้งานทั่วไป เช่น การผลิตชิ้นส่วนเครื่องจักร อุปกรณ์จับยึด และอุปกรณ์จับยึด เหล็กเหนียวจะไวต่อการกัดกร่อนและการถูกทำร้ายจากสารเคมี
คุณสมบัติของวัสดุ:ความหนาแน่นโดยทั่วไป 7.8-7.9 กรัม/ซม³ มีคุณสมบัติแม่เหล็ก
เหล็กกล้าอ่อน 1018เหล็กกล้าอ่อน 1018 เป็นโลหะผสมใช้งานทั่วไป มีคุณสมบัติในการขึ้นรูปและเชื่อมได้ดี และมีความเหนียว ความแข็งแรง และความแข็งที่ดีเยี่ยม
เหล็กกล้าอ่อน 1045เหล็กกล้าอ่อน 1045 เป็นเหล็กกล้าคาร์บอนปานกลางที่มีคุณสมบัติการเชื่อมที่ดี การขึ้นรูปที่ดี ความแข็งแรงสูง และความทนทานต่อแรงกระแทกสูง โดยทั่วไปใช้ในการผลิตน็อต สลักเกลียว เฟือง เพลา ก้านสูบ และชิ้นส่วนเครื่องจักรขนาดเล็กอื่นๆ
เหล็กกล้าอ่อน A36เหล็กกล้าอ่อน A36 เป็นเหล็กกล้าโครงสร้างทั่วไปที่มีคุณสมบัติการเชื่อมที่ดี เหมาะสำหรับงานอุตสาหกรรมและการก่อสร้างหลากหลายประเภท
โลหะผสมเหล็ก
โลหะผสมเหล็กมีองค์ประกอบโลหะผสมอื่น ๆ นอกเหนือไปจากคาร์บอน ส่งผลให้มีความแข็ง ความเหนียว ความล้า และความต้านทานต่อการสึกหรอดีขึ้น แต่เหล็กกล้าผสมนั้นไวต่อการกัดกร่อนและการโจมตีจากสารเคมี
คุณสมบัติของวัสดุ:ความหนาแน่นโดยทั่วไป 7.8-7.9 กรัม/ซม³ , มีคุณสมบัติแม่เหล็ก
เหล็กกล้าอัลลอย 4140เหล็กกล้าอัลลอย 4140 มีความแข็งแรงและความเหนียวที่ดี โลหะผสมนี้เหมาะสำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรมหลายประเภท แต่ไม่แนะนำสำหรับการเชื่อม
เหล็กกล้าอัลลอย 4340เหล็กกล้าอัลลอย 4340 สามารถอบชุบความร้อนเพื่อให้ได้ความแข็งแรงและความแข็งสูง ในขณะที่ยังคงรักษาความเหนียว ความต้านทานการสึกหรอ และความแข็งแรงต่อความล้าที่ดี โลหะผสมนี้สามารถเชื่อมได้
เหล็กเครื่องมือ
เหล็กกล้าเครื่องมือเป็นโลหะผสมที่มีความแข็ง ความแข็ง การสึกกร่อน และความต้านทานต่อความร้อนสูงเป็นพิเศษ ใช้ในการสร้างเครื่องมือการผลิต (ซึ่งเป็นชื่อนี้) เช่น แม่พิมพ์ แสตมป์ และแม่พิมพ์ เพื่อให้ได้คุณสมบัติเชิงกลที่ดี จะต้องผ่านการอบชุบด้วยความร้อน
คุณสมบัติของวัสดุ:ความหนาแน่นโดยทั่วไป 7.8 กรัม/ซม³ ความแข็งโดยทั่วไป: 45-65 HRC
เหล็กกล้าเครื่องมือ D2เหล็กกล้าเครื่องมือ D2 เป็นโลหะผสมที่ทนต่อการสึกหรอและคงความแข็งไว้ได้ที่อุณหภูมิ 425°C นิยมใช้ในการผลิตเครื่องมือตัดและแม่พิมพ์
เหล็กกล้าเครื่องมือ A2เหล็กกล้าเครื่องมือ A2 เป็นเหล็กกล้าเครื่องมืออเนกประสงค์ที่ผ่านกระบวนการชุบแข็งด้วยอากาศ มีความเหนียวที่ดีเยี่ยมและมีเสถียรภาพทางมิติสูงที่อุณหภูมิสูง นิยมใช้ในการผลิตแม่พิมพ์ฉีดพลาสติก
เหล็กกล้าเครื่องมือ O1เหล็กกล้าเครื่องมือ O1 เป็นโลหะผสมที่ชุบแข็งด้วยน้ำมัน มีความแข็งสูงถึง 65 HRC นิยมใช้สำหรับทำมีดและเครื่องมือตัด
ทองเหลือง
ทองเหลืองเป็นโลหะผสมที่มีความสามารถในการแปรรูปที่ดีและการนำไฟฟ้าที่ดีเยี่ยม มักใช้ในสถาปัตยกรรมเพื่อสร้างชิ้นส่วนที่มีลักษณะสีทองเพื่อความสวยงาม เกรดทองเหลืองทั่วไปคือ C35300 และ C36000
คุณสมบัติของวัสดุ:ความหนาแน่นโดยทั่วไป 8.4-8.7 กรัม/ซม³ ไม่เป็นแม่เหล็ก
ทองเหลือง C35300มีคุณสมบัติทนทานต่อการกัดกร่อนและการสึกหรอได้ดีเยี่ยม
ทองเหลือง C36000 ทองเหลือง C36000 มีความแข็งแรงดึงสูงและทนทานต่อการกัดกร่อนตามธรรมชาติ เป็นหนึ่งในวัสดุที่ขึ้นรูปได้ง่ายที่สุด จึงมักใช้ในงานที่มีปริมาณมาก
โลหะผสมไททาเนียม
ไททาเนียมยังเข้ากันได้ทางชีวภาพและเหมาะสำหรับการผลิตอุปกรณ์ทางการแพทย์ เช่น กระดูกเทียม ไททาเนียมสามารถเชื่อม เคลือบผิว และชุบอโนไดซ์เพื่อเพิ่มการปกป้องและปรับปรุงลักษณะที่ปรากฏ
คุณสมบัติของวัสดุ:ความหนาแน่นโดยทั่วไป 4.5-4.51 กรัม/ซม³ ไม่เป็นแม่เหล็ก
ไททาเนียมไม่ได้ผ่านการขัดเงาเป็นพิเศษและเป็นตัวนำไฟฟ้าที่ไม่ดี แต่เป็นตัวนำความร้อนที่ดี
วิศวกรควรตระหนักถึงความท้าทายของการตัดเฉือนไททาเนียมด้วย CNC เนื่องจากการตัดเฉือนนั้นทำได้ยาก และต้องใช้เครื่องมือตัดแบบพิเศษ
แมกนีเซียม
แมกนีเซียมเป็นโลหะที่เบาที่สุดที่ใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับการตัดเฉือน CNC ที่มีความแม่นยำ ความถ่วงจำเพาะของแมกนีเซียมคือประมาณ 2/3 ของอะลูมิเนียม และ 1/4 ของเหล็ก
คุณสมบัติของวัสดุ:ความหนาแน่นโดยทั่วไป 1.8 กรัม/ซม³ ไม่เป็นแม่เหล็ก
แมกนีเซียมมีความสามารถในการแปรรูปที่ดีเยี่ยม มีความแข็งแรงและทนทาน ทำให้มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในภาคอุตสาหกรรมต่างๆ หากคุณต้องการให้ชิ้นส่วนที่คุณปรับแต่งเองมีการผสมผสานระหว่างน้ำหนักเบา ความแข็งแรงสูง ความแข็งแกร่งสูง การกระจายความร้อนที่ดี ความสามารถในการรับแรงกระแทกที่มากกว่าโลหะผสมอะลูมิเนียมและความทนทานต่อการกัดกร่อน โลหะผสมแมกนีเซียมคือตัวเลือกที่ดีมาก ชิ้นส่วนโลหะผสมแมกนีเซียมใช้กันอย่างแพร่หลายในรถยนต์พลังงานใหม่ ยาและเคมีภัณฑ์ การบิน อุตสาหกรรมการบินและอวกาศ ผลิตภัณฑ์ 3C หุ่นยนต์ และสาขาอื่นๆ
โลหะผสมแมกนีเซียมเป็นโลหะที่มีฤทธิ์ ซึ่งสามารถสร้างปฏิกิริยาทางเคมีในอากาศและง่ายต่อการออกซิไดซ์ เพื่อปรับปรุงอายุการใช้งานของชิ้นส่วน โดยปกติจะใช้การรักษาพื้นผิวแบบมืออาชีพ เช่น การออกซิเดชั่นแบบไมโครอาร์ค การชุบด้วยไฟฟ้า การทาสี การเคลือบด้วยผง การทำทู่และอื่น ๆ โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อเพิ่มความสามารถในการปฏิบัติได้สูงสุด
การเก็บแมกนีเซียมอัลลอยด์ต้องปิดสนิทที่อุณหภูมิต่ำ และควรสำรองถังดับเพลิงชนิด D และกองทรายไว้สำหรับการดับเพลิง ในกระบวนการตัดเฉือน CNC ความเร็วต้องไม่เร็วเกินไป มิฉะนั้นจะทำให้เกิดไฟไหม้ในระหว่างกระบวนการตัดเฉือน ยังจำเป็นต้องใช้น้ำมันตัดกลึงโลหะผสมแมกนีเซียมพิเศษอีกด้วย
Inconel
Inconel เป็นโลหะผสมที่อุณหภูมิสูงซึ่งได้รับความนิยมในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาเนื่องจากคุณสมบัติพิเศษมากมาย ชิ้นส่วน Inconel เหมาะสำหรับสภาพแวดล้อมที่อาจเกิดการกัดกร่อนของน้ำหรือออกซิเดชั่น นอกจากนี้ยังเหมาะสำหรับสภาพแวดล้อมที่ชิ้นส่วนอาจต้องรับแรงกดและความร้อนสูง
นอกจากวัสดุที่กล่าวถึงข้างต้นแล้ว ยังมีวัสดุอีกหลายชนิดที่เข้ากันได้กับกระบวนการตัดเฉือน CNC ที่มีความแม่นยำ เช่นซีเมนต์คาร์ไบด์ ทังสเตน แพลเลเดียม อินวาร์ นิกเกิล ไนโอเบียม โลหะผสมเหล็ก เบริลเลียม โคบอลต์ อิริเดียม และโมลิบดีนัม หลังจากพิจารณาขอบเขตการใช้งานของชิ้นส่วนสั่งทำพิเศษแล้ว การเลือกวัสดุที่เหมาะสมจากตัวเลือกต่างๆ นั้นเป็นสิ่งสำคัญ เนื่องจากจะเป็นตัวกำหนดความสำเร็จของกระบวนการตัดเฉือน CNC และต้นทุนด้วย
ภาพรวมของวัสดุพลาสติกที่ใช้กันทั่วไปในการกลึง CNC
เครื่อง CNC สามารถตัดพลาสติกได้เช่นกัน ในกรณีส่วนใหญ่ พลาสติก 7 ชนิดต่อไปนี้อาจเป็นทางเลือกสำหรับค่าใช้จ่าย ฉนวนไฟฟ้า หรือเหตุผลอื่นๆ เมื่อชิ้นส่วนสุดท้ายถูกฉีดขึ้นรูป พลาสติกมักจะเป็นวัสดุต้นแบบที่เหมาะสม
เอบีเอส
คุณสมบัติของวัสดุ:ความหนาแน่นโดยทั่วไป 1.00-1.05 กรัม/ซม³
ABS เป็นหนึ่งในวัสดุเทอร์โมพลาสติกทั่วไปที่มีสมบัติเชิงกลที่ดี ทนทานต่อแรงกระแทกดีเยี่ยม ทนความร้อนสูง และแปรรูปได้ดี และใช้กันอย่างแพร่หลายในการฉีดขึ้นรูปการผลิตจำนวนมาก
ไนลอน
คุณสมบัติของวัสดุ:ความหนาแน่นโดยทั่วไป 1.14 กรัม/ซม³
ไนลอนมีชื่อเรียกอีกอย่างว่าโพลีเอไมด์ (PA) และเป็นเทอร์โมพลาสติกที่มักใช้ในงานวิศวกรรม เนื่องจากมีคุณสมบัติเชิงกลที่ดีเยี่ยม ทนต่อแรงกระแทกได้ดี และทนทานต่อสารเคมีและการขัดถูสูง มีความอ่อนไหวต่อการดูดซึมน้ำและความชื้น Nylon 6 และ Nylon 66 เป็นเกรดที่ใช้กันทั่วไปในการกลึง CNC
โพลีคาร์บอเนต
คุณสมบัติของวัสดุ:ความหนาแน่นโดยทั่วไป 1.20-1.22 กรัม/ซม³
โพลีคาร์บอเนตเป็นเทอร์โมพลาสติกที่มีความเหนียวสูง แปรรูปได้ดี และทนแรงกระแทกได้ดีเยี่ยม (ดีกว่า ABS) สามารถเป็นสีได้ แต่โดยทั่วไปแล้วจะมีความโปร่งใสทางสายตา ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่หลากหลาย รวมถึงอุปกรณ์ฟลูอิดิกหรือการเคลือบกระจกรถยนต์
POM (เดลริน)
คุณสมบัติของวัสดุ:ความหนาแน่นโดยทั่วไป 1.40-1.42 กรัม/ซม³
POM เป็นที่รู้จักกันทั่วไปในชื่อทางการค้าว่า Delrin และเป็นเทอร์โมพลาสติกเชิงวิศวกรรมที่มีความสามารถในการแปรรูปสูงที่สุดในบรรดาพลาสติก POM (Delrin) มักจะเป็นตัวเลือกที่ดีที่สุดเมื่อทำการกลึง CNC ชิ้นส่วนพลาสติกที่ต้องการความแม่นยำสูง ความแข็งสูง แรงเสียดทานต่ำ ความเสถียรของมิติที่ยอดเยี่ยมที่อุณหภูมิสูง และการดูดซึมน้ำต่ำมาก
ไฟเบอร์ (เทฟลอน)
คุณสมบัติของวัสดุ:ความหนาแน่นโดยทั่วไป 2.2 กรัม/ซม³
PTFE เป็นที่รู้จักกันทั่วไปในชื่อเทฟลอน และเป็นเทอร์โมพลาสติกเชิงวิศวกรรมที่มีความทนทานต่อสารเคมีและความร้อนที่ดีเยี่ยม และค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานต่ำสุดของของแข็งที่รู้จัก PTFE (Teflon) เป็นหนึ่งในพลาสติกไม่กี่ชนิดที่สามารถทนต่ออุณหภูมิการทำงานที่สูงกว่า 200°C และเป็นฉนวนไฟฟ้าที่โดดเด่น
HDPE
คุณสมบัติของวัสดุ:ความหนาแน่นโดยทั่วไป 0.93-0.97 กรัม/ซม³
โพลีเอทิลีนความหนาแน่นสูง (HDPE) เป็นเทอร์โมพลาสติกที่มีอัตราส่วนความแข็งแรงต่อน้ำหนักสูง ทนต่อแรงกระแทกสูง และทนต่อสภาพอากาศได้ดี HDPE เป็นเทอร์โมพลาสติกที่มีน้ำหนักเบา เหมาะสำหรับการใช้งานภายนอกอาคารและการวางท่อ
PEEK
คุณสมบัติของวัสดุ:ความหนาแน่นโดยทั่วไป 1.32 กรัม/ซม³
PEEK เป็นเทอร์โมพลาสติกเชิงวิศวกรรมที่มีประสิทธิภาพสูงพร้อมคุณสมบัติเชิงกลที่ยอดเยี่ยม เสถียรภาพทางความร้อนในช่วงอุณหภูมิที่หลากหลาย และทนทานต่อสารเคมีส่วนใหญ่ได้ดีเยี่ยม PEEK มักใช้เพื่อเปลี่ยนชิ้นส่วนโลหะเนื่องจากมีอัตราส่วนความแข็งแรงต่อน้ำหนักสูง นอกจากนี้ยังมีเกรดทางการแพทย์ ทำให้ PEEK เหมาะสำหรับการใช้งานด้านชีวการแพทย์ด้วย
วัสดุเครื่องจักรกลซีเอ็นซีอื่น ๆ
นอกจากโลหะและพลาสติกที่ใช้กันทั่วไปแล้ว ไม้และโฟมยังถูกนำมาใช้ในการตัดเฉือน CNC ด้วย แต่มักจะไม่ใช่วัสดุที่ต้องการ
ไม้.โดยทั่วไปแล้วไม้จะมีตัวเลือกน้อยกว่า เช่น ไม้เนื้อแข็ง ไม้อัด ไม้เนื้ออ่อน เป็นต้น
โฟมแข็งโฟมแข็งเป็นโฟมที่มีค่าฉนวนกันความร้อนสูงที่สุด สามารถใช้งานได้ในอุณหภูมิต่ำสุดที่ -100°F และสูงสุดถึง 200°F นอกจากนี้ โฟมแข็งยังมีค่า R-value สูง ทำให้เป็นตัวเลือกที่ดีเยี่ยมสำหรับพื้น ผนัง และโครงสร้างอื่นๆ ที่ต้องการทนต่อความชื้น
โฟมสำหรับแกะสลักโฟมชนิดนี้สามารถขึ้นรูปได้เกือบทุกรูปทรง โดยปกติแล้วจะใช้เป็นแบบจำลองสำหรับแม่พิมพ์เนื่องจากมีความยืดหยุ่น แต่ก็ยังใช้ในชิ้นส่วนต่างๆ เช่น ปะเก็นและซีล โฟมสำหรับแกะสลักประกอบด้วยโพลีไอโซไซยานูเรต ซึ่งมีความหนาแน่นและทนต่ออุณหภูมิสูงและต่ำมาก
วัสดุฟีนอลิกส์หากคุณต้องการวัสดุที่ตรงตามข้อกำหนดระดับทางการทหาร เช่น MIL-I-24768 วัสดุฟีนอลิกส์สามารถตอบสนองความต้องการนี้ได้ มีให้เลือกหลายชนิด เช่น CE, LE, G10, G10/FR4, G9, G11 และ G7 แต่ละชนิดมีจุดแข็งที่แตกต่างกัน ตัวอย่างเช่น การทอละเอียดของผ้าลินินฟีนอลิกส์ให้คุณสมบัติทางกลที่ดี ความคงตัวของขนาด และผิวสำเร็จที่ดีกว่าสำหรับชิ้นส่วนที่ผ่านการกลึงเมื่อเทียบกับวัสดุ CE อย่างไรก็ตาม ไม่แนะนำให้ใช้ผ้าลินินฟีนอลิกส์สำหรับฉนวนไฟฟ้าหลัก ฟีนอลิกส์ LE ตรงตามข้อกำหนด Mil-I-24768/13 FBE ในขณะที่ฟีนอลิกส์ CE ตรงตามข้อกำหนด Mil-I-24768/14 FBG
สรุป
วัสดุการตัดเฉือน CNC ชนิดใดที่คุณจะใช้สำหรับชิ้นส่วนของคุณในท้ายที่สุดนั้นขึ้นอยู่กับโครงการที่คุณกำลังสร้าง เราได้จัดทำข้อมูลสรุปที่สามารถใช้เป็นคู่มือการเลือกวัสดุการตัดเฉือน CNC แบบสั้นได้
อย่าถือว่าโลหะเป็นตัวเลือกที่ดีที่สุดของคุณ วัสดุที่ไม่ใช่โลหะได้รับความนิยมเนื่องจากมีน้ำหนักเบาแต่ทนทาน เช่น โฟมที่คุณสามารถขึ้นรูปเป็นรูปทรงต่างๆ ได้ อโลหะยังเก็บรายละเอียดเล็กน้อยระหว่างการตัด หากโครงการของคุณดูเหมือนจะได้รับประโยชน์จากการใช้อโลหะ ตัวเลือกมากมายจะเป็นประโยชน์ต่อผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายของคุณ
อะลูมิเนียม 6061 เป็นวัสดุโลหะที่ใช้กลึง CNC ทั่วไปในราคาที่ต่ำที่สุด
POM (Delrin) เป็นพลาสติก CNC ที่ประหยัดที่สุดเนื่องจากความสามารถในการแปรรูปที่ยอดเยี่ยม
หากต้องการชิ้นส่วนที่มีความแข็งแรง ความแข็ง หรือทนต่ออุณหภูมิสูง โลหะผสมจะเป็นตัวเลือกที่ต้องการ
ABS เป็นตัวเลือกที่เหมาะสำหรับการใช้งานที่มีน้ำหนักเบา ชิ้นส่วน ABS กลึง CNC มักถูกใช้เป็นต้นแบบก่อนการผลิตจำนวนมากด้วยการฉีดขึ้นรูป
นี่ไม่ใช่รายการวัสดุการตัดเฉือน CNC ที่ละเอียดถี่ถ้วน และการตัดเฉือน CNC เป็นกระบวนการผลิตที่หลากหลายซึ่งต้องมีการประเมินความต้องการของโครงการอย่างถี่ถ้วน เพื่อเลือกวัสดุที่เหมาะสมที่สุดสำหรับชิ้นส่วน ถึงกระนั้น การบรรลุความสมดุลในอุดมคติของต้นทุน คุณภาพ และเวลายังคงเป็นสิ่งที่ท้าทาย
DDPROTOTYPE เชี่ยวชาญด้านการผลิตต้นแบบอย่างรวดเร็วและการผลิตจำนวนมากมากว่า 20 ปี จนถึงวันนี้ เรามีวิศวกรอาวุโสกว่า 40 คนพร้อมเทคโนโลยีที่หลากหลายที่สามารถจัดหาโซลูชันระดับมืออาชีพได้ ตัวเลือกการตกแต่งพื้นผิวมากกว่า 50 ชนิด วัสดุที่ได้รับการรับรองมากกว่า 60 ชนิดในโลหะ/พลาสติกสามารถครอบคลุมความต้องการในการสร้างต้นแบบอย่างรวดเร็วที่แตกต่างกัน
ให้ผู้เชี่ยวชาญของ DDPROTOTYPE แนะนำคุณในทุกขั้นตอน และทำให้ทุกขั้นตอนของกระบวนการผลิตง่ายขึ้น ด้วยการวิเคราะห์ไฟล์การออกแบบของคุณ ประเมินความเป็นไปได้ในการผลิตโครงการ CNC และเสนอคำแนะนำที่คุ้มค่าเพื่อให้การประมวลผลโครงการการตัดเฉือน CNC ของคุณราบรื่นยิ่งขึ้น
