Κορυφαία υλικά που χρησιμοποιούνται στην άλεση CNC

Η φρεζάρισμα με CNC χρησιμοποιείται ευρέως για την παραγωγή ακριβών εξαρτημάτων από μέταλλα, πλαστικά και σύνθετα υλικά. Η επιλογή του σωστού υλικού είναι εξίσου σημαντική με τον σχεδιασμό και τη στρατηγική εργαλείων, επειδή οι ιδιότητες των υλικών επηρεάζουν άμεσα την κατεργασιμότητα, την ακρίβεια των διαστάσεων, το φινίρισμα της επιφάνειας, το κόστος και την απόδοση κατά τη λειτουργία.

Αυτός ο οδηγός εξηγεί τα πιο συνηθισμένα υλικά που χρησιμοποιούνται στην κατεργασία με CNC, τις τυπικές ποιότητές τους, τις βασικές τους ιδιότητες, τα χαρακτηριστικά κατεργασιμότητας και τους κύριους τομείς εφαρμογής. Είναι δομημένος για να υποστηρίζει τους μηχανικούς, τους αγοραστές και τους μηχανουργούς στη λήψη τεκμηριωμένων αποφάσεων για τα υλικά που προορίζονται για κατεργασμένα εξαρτήματα.

Επισκόπηση των υλικών άλεσης CNC

Υλικά άλεσης CNC μπορούν να ομαδοποιηθούν σε διάφορες κύριες κατηγορίες, καθεμία από τις οποίες έχει διαφορετική μηχανική συμπεριφορά, κατεργασιμότητα και προφίλ κόστους:

• Το αλουμίνιο και τα κράματά του
• Χάλυβες άνθρακα και κράματα
• Ανοξείδωτοι χάλυβες
• Τιτάνιο και κράματα τιτανίου
• Χαλκός, ορείχαλκος και μπρούτζος
• Μηχανικά πλαστικά
• Πολυμερή και σύνθετα υλικά υψηλής απόδοσης

Εντός κάθε κατηγορίας, επιλέγονται συγκεκριμένα κράματα και ποιότητες με βάση κριτήρια όπως η αντοχή, η σκληρότητα, η θερμική σταθερότητα, η αντοχή στη διάβρωση, το βάρος, οι κανονιστικές απαιτήσεις και οι ανάγκες φινιρίσματος. Οι αξιολογήσεις κατεργασιμότητας, η συμπεριφορά σχηματισμού θραυσμάτων και τα πρότυπα φθοράς των εργαλείων διαφέρουν επίσης σημαντικά από το ένα υλικό στο άλλο.

Κράματα αλουμινίου για φρεζάρισμα CNC

Τα κράματα αλουμινίου είναι από τα πιο συχνά κατεργαζόμενα υλικά λόγω του ευνοϊκού συνδυασμού κατεργασιμότητας, αντοχής και βάρους. Είναι κατάλληλα και για τα δύο. πρωτότυπο και παραγωγή συστατικά.

Βασικές ποιότητες αλουμινίου στην άλεση CNC

Τα κράματα αλουμινίου που χρησιμοποιούνται συχνά περιλαμβάνουν:

• 6061-T6 / 6082-T6Δομικά κράματα γενικής χρήσης με καλή μηχανική κατεργασία και συγκολλησιμότητα.
• 7075-T6: Υψηλής αντοχής αεροδιαστημικό κράμα με καλή αντοχή στην κόπωση.
• 2024-T3: Υψηλής αντοχής κράμα με εξαιρετική απόδοση κόπωσης, που χρησιμοποιείται συχνά σε αεροδιαστημικές κατασκευές.

Μηχανικές και Φυσικές Ιδιότητες

Τυπικά εύρη ιδιοτήτων για δημοφιλή κράματα αλουμινίου κατεργασμένα με αλεσμένο αλουμίνιο:

Οι τιμές ενδέχεται να διαφέρουν μεταξύ των προτύπων και των προμηθευτών, επομένως τα πιστοποιητικά υλικών θα πρέπει να ελέγχονται για ακριβείς υπολογισμούς σχεδιασμού.

Χαρακτηριστικά μηχανικής κατεργασίας

Το αλουμίνιο θεωρείται γενικά εύκολο στην κατεργασία, αλλά τα βέλτιστα αποτελέσματα εξαρτώνται από το κράμα, τη σκληρότητα και τη διαμόρφωση του εργαλείου:

• Υψηλές ταχύτητες κοπής είναι δυνατές λόγω της καλής θερμικής αγωγιμότητας και της χαμηλής σκληρότητας.
• Τα αιχμηρά εργαλεία με υψηλές θετικές γωνίες κλίσης βοηθούν στη μείωση των δυνάμεων κοπής και στη βελτίωση του φινιρίσματος της επιφάνειας.
• Η εκκένωση των θραυσμάτων είναι συνήθως καλή. Ωστόσο, τα κράματα με υψηλή ολκιμότητα μπορεί να απαιτούν προσοχή για την αποφυγή μακριών, ινωδών θραυσμάτων.

Η χρήση ψυκτικού μέσου είναι συνηθισμένη για τον έλεγχο της θερμοκρασίας, τη μείωση της συσσώρευσης ακμών (BUE) και την παράταση της διάρκειας ζωής του εργαλείου.

τυπικές Εφαρμογές

Τα εξαρτήματα αλουμινίου που έχουν υποστεί κατεργασία με CNC χρησιμοποιούνται ευρέως για:

– Δομικά στοιχεία όπως στηρίγματα, περιβλήματα, πλάκες στήριξης και πλαίσια.
– Μηχανικά μέρη ακριβείας στον αυτοματισμό, τη ρομποτική και τα μηχανήματα.
– Ελαφριά περιβλήματα και ψύκτρες για ηλεκτρονικά και τηλεπικοινωνίες.
– Αεροδιαστημικά και αυτοκινητιστικά εξαρτήματα όπου η μείωση βάρους είναι σημαντική.

Οι επιφανειακές επεξεργασίες που εφαρμόζονται συχνά περιλαμβάνουν ανοδίωση, επιστρώσεις μετατροπής, βαφή και ηλεκτροστατική βαφή για βελτιωμένη αντοχή στη διάβρωση και εμφάνιση.

Χάλυβες άνθρακα και κραμάτων σε φρεζάρισμα CNC

Οι χάλυβες άνθρακα και κραμάτων χρησιμοποιούνται όταν απαιτείται υψηλότερη αντοχή, αντοχή στη φθορά και σκληρότητα. Είναι συνηθισμένοι σε μηχανικά συστήματα, εργαλεία και δομικές εφαρμογές.

Τυπικές ποιότητες χάλυβα άνθρακα και κραμάτων

Σημαντικές ποιότητες χάλυβα για φρεζάρισμα περιλαμβάνουν:

– Χάλυβες χαμηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα (π.χ., 1018, 1020): Καλή μηχανική κατεργασία, κατάλληλοι για εξαρτήματα, εξαρτήματα και άξονες γενικής χρήσης.
– Χάλυβες μεσαίας περιεκτικότητας σε άνθρακα (π.χ., 1045): Υψηλότερη αντοχή από τους χάλυβες χαμηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα, που χρησιμοποιούνται συχνά για γρανάζια, άξονες και συνδέσμους.
– Κράματα χάλυβα (π.χ., 4140, 4340): Βελτιωμένη αντοχή, σκληρότητα και αντοχή στην κόπωση, ειδικά μετά από θερμική επεξεργασία.

Βασικές ιδιότητες

Οι μηχανικές ιδιότητες για τυπικές ποιότητες αλεσμένου χάλυβα (σε κανονικοποιημένη ή σβησμένη και σκληρυμένη κατάσταση) περιλαμβάνουν:

– Μέγιστη αντοχή σε εφελκυσμό: Περίπου 440–1100 MPa, ανάλογα με την ποιότητα και τη θερμική επεξεργασία.
– Όριο διαρροής: Περίπου 370–900 MPa.
– Σκληρότητα: Συνήθως 120–350 HB για μηχανικά επεξεργάσιμες συνθήκες. υψηλότερη σκληρότητα είναι δυνατή αλλά πιο δύσκολη στην μηχανική κατεργασία.

Οι χάλυβες εμφανίζουν υψηλότερη πυκνότητα από το αλουμίνιο (≈7.85 g/cm³) και χαμηλότερη θερμική αγωγιμότητα, η οποία επηρεάζει τις θερμοκρασίες του εργαλείου και τις συνθήκες κοπής.

Μηχανική κατεργασία και ζητήματα διεργασίας

Η μηχανική κατεργασία εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την περιεκτικότητα σε άνθρακα, τα στοιχεία κράματος και τη θερμική επεξεργασία. Γενικές σκέψεις:

– Οι χάλυβες ελεύθερης κατεργασίας ενδέχεται να περιέχουν θείο ή μόλυβδο, με αποτέλεσμα να σπάνε τα θραύσματα πιο εύκολα και να μειώνονται οι δυνάμεις κοπής.
– Οι προ-σκληρυμένοι χάλυβες απαιτούν άκαμπτες διατάξεις, χαμηλότερες ταχύτητες κοπής και κατάλληλα εργαλεία από καρβίδιο ή επικαλυμμένα εργαλεία.
– Οι θερμικά επεξεργασμένοι χάλυβες ενδέχεται να απαιτούν φινιρίσματα με μειωμένο βάθος κοπής για να πληρούν τις αυστηρές ανοχές και τις απαιτήσεις φινιρίσματος επιφάνειας.

Η σωστή χρήση ψυκτικού μέσου και η απομάκρυνση των θραυσμάτων είναι σημαντικές για τον έλεγχο της φθοράς του εργαλείου και της θερμοκρασίας του τεμαχίου εργασίας, ειδικά για μεγαλύτερους κύκλους κατεργασίας.

Εφαρμογές των εξαρτημάτων από αλεσμένο χάλυβα

Τα χαλύβδινα εξαρτήματα κατεργασμένα με CNC χρησιμοποιούνται ευρέως για:

– Εξαρτήματα εργαλειομηχανών (βάσεις, ολισθητήρες, εξαρτήματα).
– Άξονες, φλάντζες, σύνδεσμοι και στοιχεία μετάδοσης ισχύος.
– Ανταλλακτικά αυτοκινήτων και βαρέος εξοπλισμού όπου η ανθεκτικότητα είναι κρίσιμη.
– Δομικά στοιχεία όπου απαιτείται ακαμψία και αντοχή.

Οι επιφανειακές επεξεργασίες μπορεί να περιλαμβάνουν ενανθράκωση, νιτρίδωση, επαγωγική σκλήρυνση, επιμετάλλωση και βαφή για τη βελτίωση της φθοράς, της αντοχής στην κόπωση και της συμπεριφοράς στη διάβρωση.

Ανοξείδωτοι χάλυβες για φρεζάρισμα CNC

Οι ανοξείδωτοι χάλυβες επιλέγονται όταν η αντοχή στη διάβρωση είναι απαραίτητη. Είναι συνηθισμένοι στην επεξεργασία τροφίμων, σε ιατρικές συσκευές, σε ναυτιλιακό εξοπλισμό και σε εξοπλισμό χημικής επεξεργασίας.

Κοινές ποιότητες ανοξείδωτου χάλυβα

Οι βασικές οικογένειες ανοξείδωτου χάλυβα στην άλεση CNC περιλαμβάνουν:

– Ωστενιτικό (π.χ., 304, 316): Μη μαγνητικό σε κατάσταση ανόπτησης, εξαιρετική αντοχή στη διάβρωση, καλή ολκιμότητα.
– Μαρτενσιτικός (π.χ., 410, 420): Μπορεί να σκληρυνθεί, χρησιμοποιείται όταν απαιτείται μέτρια αντοχή στη διάβρωση και υψηλή σκληρότητα.
– Σκλήρυνση με καθίζηση (π.χ., 17-4PH): Συνδυάζει υψηλή αντοχή με καλή αντοχή στη διάβρωση, χρησιμοποιείται σε απαιτητικές δομικές και μηχανικές εφαρμογές.

Ιδιότητες σχετικές με την άλεση

Οι ωστενιτικοί ανοξείδωτοι χάλυβες όπως οι 304 και 316 συνήθως παρουσιάζουν:

– Μέγιστη αντοχή σε εφελκυσμό: Περίπου 500–700 MPa (ανόπτηση).
– Όριο διαρροής: Περίπου 200–300 MPa (ανόπτηση).
– Πυκνότητα: ≈7.9–8.0 g/cm³.
- Καλή ανθεκτικότητα σε ευρύ φάσμα θερμοκρασιών.

Οι ποιότητες σκλήρυνσης με καθίζηση όπως το 17-4PH μπορούν να φτάσουν σε όρια απόδοσης 900-1100 MPa μετά από θερμική επεξεργασία, διατηρώντας παράλληλα αντοχή στη διάβρωση παρόμοια με το 304 σε πολλά περιβάλλοντα.

Θέματα μηχανικής κατεργασίας

Οι ανοξείδωτοι χάλυβες είναι γενικά πιο δύσκολοι στην κατεργασία από τους ανθρακούχους χάλυβες ή το αλουμίνιο επειδή:

– Οι ωστενιτικές ποιότητες τείνουν να σκληραίνουν κατά την κατεργασία. Εάν οι τροφοδοσίες και οι ταχύτητες δεν βελτιστοποιηθούν, οι κοπτικές ακμές μπορεί να τρίβονται αντί να διατμούνται, αυξάνοντας τη φθορά του εργαλείου.
– Η χαμηλότερη θερμική αγωγιμότητα συγκεντρώνει τη θερμότητα στη ζώνη κοπής. Η χρήση ψυκτικού μέσου και κατάλληλων επιστρώσεων εργαλείων βοηθά στη διαχείριση της θερμοκρασίας.
– Ο έλεγχος των θραυσμάτων μπορεί να είναι πιο δύσκολος. Η χρήση της σωστής γεωμετρίας του θραυστήρα θραυσμάτων και η διατήρηση επαρκών ρυθμών τροφοδοσίας βοηθά στην παραγωγή διαχειρίσιμων θραυσμάτων.

Τα εργαλεία καρβιδίου με επιστρώσεις ανθεκτικές στη φθορά (π.χ., TiAlN) χρησιμοποιούνται συνήθως και η σταθερή στερέωση είναι σημαντική για την αποφυγή κραδασμών που μπορούν να επιταχύνουν τη σκλήρυνση κατά την εργασία και τη φθορά του εργαλείου.

Τυπικές χρήσεις των αλεσμένων εξαρτημάτων από ανοξείδωτο χάλυβα

Τα εξαρτήματα από ανοξείδωτο χάλυβα που έχουν υποστεί κατεργασία με CNC χρησιμοποιούνται σε:

– Εξοπλισμός επεξεργασίας τροφίμων και ποτών (ο 316 είναι συνηθισμένος λόγω της ανώτερης αντοχής στη διάβρωση).
– Φαρμακευτικές και ιατρικές συσκευές, όπου η δυνατότητα καθαρισμού και η αντοχή στη διάβρωση είναι κρίσιμες.
– Ναυτιλιακός εξοπλισμός (εξαρτήματα, συνδετήρες, βαλβίδες) σε περιβάλλοντα γλυκού και θαλασσινού νερού.
– Εξαρτήματα για χημικές διεργασίες και ενεργειακούς τομείς που εκτίθενται σε διαβρωτικά μέσα.

Τα φινιρίσματα επιφανειών κυμαίνονται από μηχανικά επεξεργασμένα έως γυαλισμένα ή ηλεκτρολυτικά γυαλισμένα, ανάλογα με τις απαιτήσεις υγιεινής, αισθητικής και λειτουργικότητας.

Τιτάνιο και κράματα τιτανίου σε φρεζάρισμα CNC

Τα κράματα τιτανίου επιλέγονται για εφαρμογές που απαιτούν υψηλή αντοχή, χαμηλό βάρος και εξαιρετική αντοχή στη διάβρωση. Είναι κοινά σε αεροδιαστημικά, ιατρικά και μηχανικά προϊόντα υψηλής απόδοσης.

Βασικές ποιότητες τιτανίου

Δύο ευρέως χρησιμοποιούμενα υλικά τιτανίου για φρεζάρισμα είναι:

– Εμπορικά καθαρό τιτάνιο (π.χ., Βαθμού 2): Καλή αντοχή στη διάβρωση, μέτρια αντοχή, χρησιμοποιείται για χημική επεξεργασία, ιατρικά και ναυτιλιακά εξαρτήματα.
– Ti-6Al-4V (Βαθμός 5): Κράμα α-β υψηλής αντοχής με καλή αντοχή στην κόπωση και υψηλή ειδική αντοχή, που χρησιμοποιείται εκτενώς σε αεροδιαστημικές κατασκευές και εμφυτεύματα.

μηχανικές Ιδιότητες

Τυπικές ιδιότητες για Ti-6Al-4V (ανόπτηση ή επεξεργασία σε διάλυμα και γήρανση):

– Μέγιστη αντοχή σε εφελκυσμό: ≈ 900–1000 MPa.
– Όριο διαρροής: ≈ 800–900 MPa.
– Πυκνότητα: ≈ 4.42 g/cm³ (περίπου 60% χάλυβα).
– Καλή αντοχή στη διάβρωση σε πολλά περιβάλλοντα, συμπεριλαμβανομένου του θαλασσινού νερού και των σωματικών υγρών.

Οι εμπορικά καθαρές ποιότητες τιτανίου έχουν χαμηλότερη αντοχή αλλά υψηλότερη ολκιμότητα, με όρια διαρροής συνήθως στην περιοχή των 275-450 MPa, ανάλογα με την ποιότητα και την κατάσταση.

Χαρακτηριστικά μηχανικής κατεργασίας

Το τιτάνιο είναι γνωστό ότι είναι δύσκολο να υποστεί κατεργασία λόγω:

– Χαμηλή θερμική αγωγιμότητα: Η θερμότητα συγκεντρώνεται στην κοπτική ακμή, προκαλώντας γρήγορη φθορά του εργαλείου εάν οι ταχύτητες είναι πολύ υψηλές.
– Υψηλή χημική αντιδραστικότητα σε υψηλές θερμοκρασίες: Αυξάνει την πρόσφυση εργαλείου-τεμαχίου και συμβάλλει στη συσσώρευση ακμών.
– Υψηλή αντοχή σε υψηλή θερμοκρασία: Οι δυνάμεις κοπής παραμένουν σημαντικές ακόμη και όταν η ζώνη κοπής θερμαίνεται.

Οι αποτελεσματικές στρατηγικές περιλαμβάνουν μέτριες ταχύτητες κοπής, σχετικά υψηλή πρόωση ανά δόντι, αιχμηρά άκαμπτα εργαλεία και άφθονο ψυκτικό μέσο ή ψυκτικό μέσο υψηλής πίεσης για την απομάκρυνση της θερμότητας και των θραυσμάτων από την περιοχή κοπής.

Εφαρμογές εξαρτημάτων τιτανίου κατεργασμένων με CNC

Η άλεση τιτανίου χρησιμοποιείται για:

– Αεροδιαστημικά δομικά στοιχεία (στηρίγματα, πλαίσια, εξαρτήματα) όπου η αντοχή στο βάρος και η κόπωση είναι κρίσιμες.
– Εξαρτήματα κινητήρα στροβίλου που εκτίθενται σε υψηλές θερμοκρασίες και επιθετικά περιβάλλοντα.
– Ιατρικά εμφυτεύματα και χειρουργικά εργαλεία λόγω βιοσυμβατότητας και αντοχής στη διάβρωση.
– Ανταλλακτικά αυτοκινήτων και μηχανοκίνητου αθλητισμού υψηλής απόδοσης.

Οι επιφανειακές επεξεργασίες μπορεί να περιλαμβάνουν σφαιροβολή για βελτίωση της κόπωσης και διάφορες επιστρώσεις ή διαδικασίες παθητικοποίησης ανάλογα με το περιβάλλον.

Χαλκός, ορείχαλκος και χαλκός σε φρεζάρισμα CNC

Τα κράματα με βάση τον χαλκό χρησιμοποιούνται όταν απαιτείται ηλεκτρική αγωγιμότητα, θερμική αγωγιμότητα ή συγκεκριμένες τριβολογικές ιδιότητες. Η άλεση αυτών των υλικών απαιτεί προσοχή στον έλεγχο των θραυσμάτων και στο φινίρισμα της επιφάνειας.

Χαλκός και κράματα χαλκού

Τυπικά υλικά περιλαμβάνουν:

– Ηλεκτρολυτικός σκληρός χαλκός (π.χ., C110): Υψηλή ηλεκτρική και θερμική αγωγιμότητα, που χρησιμοποιείται συχνά για ηλεκτρικά εξαρτήματα και εξαρτήματα διαχείρισης θερμότητας.
– Ορείχαλκος ελεύθερης κατεργασίας (π.χ., C36000): Εξαιρετική μηχανική κατεργασία λόγω μολύβδου ή άλλων προσθηκών που σπάνε τα θραύσματα, που χρησιμοποιούνται για εξαρτήματα, βαλβίδες και διακοσμητικά εξαρτήματα.
– Κράματα χαλκού (π.χ., C93200): Καλές ιδιότητες αντοχής στη φθορά και στα ρουλεμάν, που χρησιμοποιούνται για δακτυλίους, κελύφη ρουλεμάν και συρόμενα εξαρτήματα.

Ιδιότητες και μηχανική κατεργασία

Βασικά χαρακτηριστικά των κραμάτων χαλκού που σχετίζονται με την άλεση:

– Χαλκός: Πολύ υψηλή θερμική και ηλεκτρική αγωγιμότητα, σχετικά μαλακός, μπορεί να μουτζουρώσει εάν η γεωμετρία και οι παράμετροι του εργαλείου δεν βελτιστοποιηθούν.
– Ορείχαλκος: Ένα από τα πιο εύκολα στην κατεργασία μέταλλα· σχηματίζει μικρά θραύσματα και επιτρέπει υψηλές ταχύτητες κοπής και εξαιρετικό φινίρισμα επιφάνειας.
– Χάλκινο: Η μηχανική κατεργασία εξαρτάται από τη σύνθεση. Ορισμένα μπρούντζινα υλικά με μόλυβδο κόβονται παρόμοια με τον ορείχαλκο, ενώ τα μπρούντζινα υλικά από αλουμίνιο είναι πιο σκληρά και πιο λειαντικά.

Τα αιχμηρά εργαλεία και οι ελεγχόμενες παράμετροι κοπής βοηθούν στην πρόληψη του σχηματισμού γρεζιών και του σχισίματος της επιφάνειας. Για τον χαλκό, μπορούν να χρησιμοποιηθούν ειδικές επιστρώσεις εργαλείων και γεωμετρίες για τη μείωση της συσσώρευσης ακμών.

τυπικές Εφαρμογές

Τα εξαρτήματα από κράμα χαλκού που έχουν υποστεί κατεργασία με CNC βρίσκονται σε:

– Ηλεκτρικοί ακροδέκτες, ζυγοί και σύνδεσμοι υψηλού ρεύματος.
– Εναλλάκτες θερμότητας, πλάκες ψύξης και δομές ψύκτρας.
– Υδραυλικά και πνευματικά εξαρτήματα, βαλβίδες και εξαρτήματα ακριβείας ελέγχου ρευστών.
– Ρουλεμάν και τακάκια φθοράς όπου απαιτούνται αυτολιπαινόμενες ιδιότητες (μπρούντζινα).

Μηχανικά Πλαστικά σε CNC Φρεζάρισμα

Τα πλαστικά μηχανικής προσφέρουν χαμηλό βάρος, ηλεκτρική μόνωση, χημική αντοχή και ιδιότητες απόσβεσης. Χρησιμοποιούνται ευρέως στην κατεργασία με CNC για λειτουργικά πρωτότυπα, περιβλήματα και εξαρτήματα χαμηλής τριβής.

Κοινά πλαστικά υλικά

Τα συχνά αλεσμένα πλαστικά περιλαμβάνουν:

– POM (ακετάλη, Delrin): Χαμηλή τριβή, καλή διαστατική σταθερότητα, εξαιρετική μηχανική κατεργασία.
– PA (νάιλον): Καλή αντοχή στη φθορά και σκληρότητα· απορροφά την υγρασία, η οποία επηρεάζει τις διαστάσεις.
– PC (πολυανθρακικό): Υψηλή αντοχή σε κρούσεις, διαφανής επιλογή για φακούς και προστατευτικά καλύμματα.
– ABS: Εύκολο στην κατεργασία, χρησιμοποιείται για πρωτότυπα και περιβλήματα καταναλωτικών προϊόντων.

Μηχανική και Θερμική Συμπεριφορά

Τυπικά χαρακτηριστικά σχετικά με την άλεση:

– Αντοχή σε εφελκυσμό: Γενικά 40–80 MPa για κοινά πλαστικά μηχανικής (οι συγκεκριμένες τιμές ποικίλλουν ανάλογα με την ποιότητα και την ενίσχυση).
– Πυκνότητα: Συνήθως 1.0–1.5 g/cm³, πολύ χαμηλότερη από τα μέταλλα.
– Χαμηλότερο μέτρο ελαστικότητας και αντοχή στη θερμότητα σε σύγκριση με τα μέταλλα· η παραμόρφωση και η συσσώρευση θερμότητας πρέπει να ελέγχονται κατά την κατεργασία.

Ορισμένες ποιότητες γεμίζονται με γυαλί ή άλλες ίνες για βελτίωση της ακαμψίας και της διαστατικής σταθερότητας. Αυτά τα πληρωτικά αυξάνουν την λειαντικότητα και τη φθορά των εργαλείων.

Σημειώσεις για την κατεργασιμότητα και τη διαδικασία

Τα πλαστικά συμπεριφέρονται διαφορετικά από τα μέταλλα κατά την άλεση:

– Η παραγωγή θερμότητας πρέπει να ελαχιστοποιείται για να αποφεύγεται η τήξη, το μαλάκωμα ή οι διαστατικές παραμορφώσεις· αυτό ελέγχεται με χαμηλότερες ταχύτητες κοπής και αιχμηρά εργαλεία.
– Η αφαίρεση των θραυσμάτων απαιτεί προσοχή. Ορισμένα πλαστικά σχηματίζουν μακριές, ινώδεις θραύσματα που μπορούν να τυλιχθούν γύρω από εργαλεία ή τεμάχια εργασίας.
– Οι δυνάμεις σύσφιξης θα πρέπει να ελέγχονται για να αποφεύγεται η παραμόρφωση μαλακότερων υλικών.

Η χρήση ψυκτικού εξαρτάται από την εφαρμογή. Σε πολλές περιπτώσεις, αρκεί η ριπή αέρα ή η ομίχλη, ενώ ορισμένα πλαστικά είναι καλύτερο να υποβάλλονται σε κατεργασία χωρίς ξήρανση για να αποφευχθεί η διόγκωση ή η ρωγμή λόγω καταπόνησης.

Εφαρμογές των αλεσμένων πλαστικών εξαρτημάτων

Τα μηχανικά πλαστικά χρησιμοποιούνται για:

– Γρανάζια, ρουλεμάν και συρόμενα εξαρτήματα που απαιτούν χαμηλή τριβή και θόρυβο.
– Περιβλήματα, πάνελ και εσωτερικά εξαρτήματα σε ηλεκτρονικά και όργανα.
– Πρωτότυπα και εξαρτήματα μικρού όγκου όπου η χρήση εργαλείων για χύτευση δεν δικαιολογείται.
– Μονωτικά εξαρτήματα σε ηλεκτρικά και ηλεκτρονικά συστήματα.

Πολυμερή και Σύνθετα Υλικά Υψηλής Απόδοσης

Τα πολυμερή και τα σύνθετα υλικά υψηλής απόδοσης χρησιμοποιούνται όταν τα τυπικά πλαστικά ή μέταλλα μηχανικής δεν πληρούν τις απαιτήσεις θερμοκρασίας, χημικής αντοχής ή βάρους. Η κατεργασία τους απαιτεί συγκεκριμένες στρατηγικές και επιλογές εργαλείων.

Πολυμερή Υψηλής Απόδοσης

Σημαντικά πολυμερή περιλαμβάνουν:

– PEEK (πολυαιθεροαιθεροκετόνη): Υψηλή θερμοκρασία συνεχούς χρήσης (συχνά 240–260 °C), εξαιρετική χημική αντοχή, υψηλή αντοχή και ακαμψία.
– PTFE (πολυτετραφθοροαιθυλένιο): Πολύ χαμηλή τριβή, εξαιρετική χημική αντοχή, αλλά σχετικά χαμηλή μηχανική αντοχή και υψηλός ερπυσμός.
– PPS, PEI και άλλες ειδικές ρητίνες που χρησιμοποιούνται σε απαιτητικά θερμικά και χημικά περιβάλλοντα.

Αυτά τα υλικά συχνά παρέχονται σε μη γεμισμένες, γεμισμένες με γυαλί ή γεμισμένες με άνθρακα ποιότητες. Η ενίσχυση αλλάζει σημαντικά την κατεργασιμότητα και τα χαρακτηριστικά φθοράς των εργαλείων.

Υλικά ενισχυμένα με ίνες και σύνθετα υλικά

Τα σύνθετα υλικά από πολυμερές ενισχυμένο με ίνες (FRP) με ίνες άνθρακα, γυαλιού ή αραμιδίου χρησιμοποιούνται σε κατασκευές που απαιτούν πολύ υψηλή αναλογία αντοχής προς βάρος και ακαμψία. Η κατεργασία τέτοιων υλικών διαφέρει από τα μέταλλα:

– Το εργαλείο κόβει τόσο τις ίνες όσο και τη μήτρα. Οι ίνες μπορεί να είναι λειαντικές και να προκαλέσουν γρήγορη φθορά του εργαλείου.
– Οι στρωματοποιημένες δομές ενδέχεται να αποκολληθούν εάν οι παράμετροι κατεργασίας και η γεωμετρία του εργαλείου δεν είναι κατάλληλες.
– Η συλλογή σκόνης και τα κατάλληλα προστατευτικά μέτρα είναι σημαντικά λόγω των λεπτών σωματιδίων που παράγονται.

Θέματα μηχανικής κατεργασίας

Κατά την άλεση πολυμερών και σύνθετων υλικών υψηλής απόδοσης:

– Χρησιμοποιήστε αιχμηρά, ανθεκτικά στη φθορά εργαλεία (π.χ., καρβίδιο ή με διαμάντι) για τη διαχείριση λειαντικών υλικών πληρώσεως ή ινών.
– Βελτιστοποιήστε την τροφοδοσία και την ταχύτητα για να μειώσετε τη θερμότητα και να αποφύγετε την τήξη ή το μαλάκωμα της μήτρας.
– Ελέγξτε τη σύσφιξη και τη στήριξη των εξαρτημάτων για την αποφυγή κραδασμών και διαστατικής παραμόρφωσης.

Η χρήση ψυκτικού εξαρτάται από το υλικό. Ορισμένα σύνθετα υλικά υποβάλλονται σε ξηρή κατεργασία με εξαγωγή σκόνης, ενώ ορισμένα πολυμερή υψηλής απόδοσης μπορούν να επωφεληθούν από το ψυκτικό για τον έλεγχο της θερμοκρασίας.

τυπικές Εφαρμογές

Η άλεση CNC πολυμερών και σύνθετων υλικών υψηλής απόδοσης είναι συνηθισμένη σε:

– Δομικά στοιχεία, στηρίγματα και πάνελ αεροδιαστημικής όπου το ελαφρύ βάρος και η απόδοση είναι κρίσιμα.
– Ιατρικές συσκευές που απαιτούν αποστειρώσιμα, χημικά ανθεκτικά υλικά.
– Εξοπλισμός επεξεργασίας πετρελαίου, φυσικού αερίου και χημικών προϊόντων που απαιτεί αντοχή σε υψηλές θερμοκρασίες και χημικές ουσίες.
– Μηχανικά μέρη ακριβείας όπου το βάρος, η ακαμψία και η διαστατική σταθερότητα σε υψηλές θερμοκρασίες είναι σημαντικά.

Στοιχεία επιλογής υλικού για φρεζάρισμα CNC

Η επιλογή υλικού για φρεζάρισμα CNC περιλαμβάνει την εξισορρόπηση της απόδοσης, του κόστους, της μηχανικής κατεργασίας και των περιορισμών κατασκευής. Βασικά ζητήματα περιλαμβάνουν:

Μηχανικές και Φυσικές Απαιτήσεις

Οι μηχανικοί συνήθως ορίζουν ιδιότητες-στόχους όπως:

– Αντοχή (διαρροή, μέγιστη) και ακαμψία (μέτρο ελαστικότητας Young).
– Σκληρότητα και αντοχή στη φθορά για επιφάνειες που υπόκεινται σε ολίσθηση ή κρούση.
– Βάρος, ειδικά για κινούμενα συγκροτήματα ή εφαρμογές ευαίσθητες στο βάρος.
– Εύρος θερμοκρασίας λειτουργίας και συμβατότητα θερμικής διαστολής με τα εξαρτήματα που συνδυάζονται.

Περιβαλλοντικοί και Κανονιστικοί Όροι

Η επιλογή υλικού εξαρτάται επίσης από το περιβάλλον λειτουργίας:

– Αντοχή στη διάβρωση σε θαλάσσιες, χημικές ή υγρές συνθήκες (με προτίμηση ανοξείδωτου χάλυβα, τιτανίου ή ορισμένων πολυμερών).
– Συμβατότητα με μεθόδους αποστείρωσης για ιατρικές εφαρμογές (π.χ., αυτόκλειστο, ακτινοβολία).
– Απαιτήσεις ευφλεκτότητας και παραγωγής καπνού για εσωτερικούς χώρους αεροδιαστημικής ή μεταφορών.

Κατεργασιμότητα, ανοχές και φινίρισμα επιφάνειας

Η μηχανική κατεργασία επηρεάζει όχι μόνο το κόστος αλλά και την επιτεύξιμη ακρίβεια και φινίρισμα:

– Τα κράματα ελεύθερης κατεργασίας και το αλουμίνιο συνήθως επιτρέπουν μικρότερες ανοχές και πιο λείες επιφάνειες με λιγότερη προσπάθεια.
– Τα σκληρά ή τα υλικά που σκληραίνουν απαιτούν πιο άκαμπτες διατάξεις, βελτιστοποιημένες παραμέτρους κοπής και εξειδικευμένα εργαλεία.
– Τα πλαστικά και τα σύνθετα υλικά ενδέχεται να παρουσιάζουν παραμόρφωση λόγω ελατηρίου ή θερμικής παραμόρφωσης. Οι προσαρμογές στο σχεδιασμό και τη στερέωση μπορούν να βοηθήσουν στην επίτευξη των απαιτήσεων διαστάσεων.

Παράγοντες κόστους και προσφοράς

Οι οικονομικές παραμέτρους περιλαμβάνουν:

– Κόστος πρώτης ύλης ανά κιλό και διαθεσιμότητα στα απαιτούμενα μεγέθη (πλάκα, ράβδος, μπιγιέτα).
– Χρόνος κατεργασίας και φθορά εργαλείων που σχετίζονται με κάθε υλικό.
– Ανάγκη για δευτερεύουσες λειτουργίες όπως θερμική επεξεργασία, φινίρισμα επιφάνειας ή μέθοδοι επιθεώρησης ειδικές για το υλικό.

Η εξισορρόπηση αυτών των παραγόντων νωρίς στη διαδικασία σχεδιασμού βοηθά στην αποφυγή περιττών επιπλοκών, επανεπεξεργασίας ή κλιμάκωσης του κόστους μόλις ξεκινήσει η κατεργασία.

Συχνές ερωτήσεις: Υλικά άλεσης CNC