Bearbeidbarhet av arbeidsstykkematerialer ved CNC-bearbeiding

Bearbeidbarhet er hvor lett et materiale kan skjæres til ønsket form, størrelse og overflatefinish. Det har direkte innvirkning på bearbeidingstid, verktøyslitasje, overflatefinish og kostnadene for delen. Men materialet må også oppfylle kravene til delens styrke, vekt, korrosjonsbestandighet og ledningsevne, så det riktige valget innebærer en avveining mellom begge deler. En erfaren CNC-bearbeidingstjeneste kan hjelpe deg med å finne den balansen for din del.

Kort svar: Messing (C360) og aluminium (6061, 7075) er de metallene som er enklest å bearbeide med CNC. Karbonstål og legert stål (1018, 1045, 4140) samt rustfritt stål av type 303 er moderat enkle å bearbeide. Standard rustfritt stål (304, 316) og rent kobber (C110) er vanskeligere å bearbeide, og titan (klasse 5) er det vanskeligste av metallene som er omtalt her. Disse hardere metallene er likevel mye brukt på grunn av sin korrosjonsbestandighet, ledningsevne eller styrke i forhold til vekt.

Hva «bearbeidbarhet» betyr

Et metall med god bearbeidbarhet lar seg skjære raskt, sliter verktøyene sakte og etterlater en glatt overflate. Dårlig bearbeidbarhet betyr langsommere skjæring, raskere verktøyslitasje og høyere kostnads n når du bestiller fra en CNC-bearbeidingsleverandør. De viktigste faktorene er hardhet (hardere metaller sliter verktøyene raskere), varme (noen metaller holder på varmen ved skjæreverktøyet, noe som skader det) og herding under skjæring (noen metaller, som rustfritt stål og titan, blir hardere når de skjæres).

CNC-metaller for CNC-bearbeiding og deres egenskaper

1. Messing (C360) – utmerket bearbeidbarhet

Messing C360 lar seg bearbeide svært raskt, brytes ned i små, rene spon og gir en glatt overflate med lite verktøyslitasje. Den har lav friksjon, god korrosjonsbestandighet og et attraktivt utseende, og brukes til ventildeler, rørdeler, koblinger og dekorative deler. C360 inneholder bly, så det kan være nødvendig å bruke blyfri messing til deler som kommer i kontakt med drikkevann.

2. Aluminium (6061, 7075) – utmerket bearbeidbarhet

Aluminium er det mest vanlige CNC-bearbeidet metall og kan skjæres mye raskere enn stål, noe som holder kostnadene nede. Det veier omtrent en tredjedel av stål, er naturlig korrosjonsbestandig og leder varme godt. 6061 er den allsidige kvaliteten. 7075 er mye sterkere og lar seg likevel bearbeide godt, noe som gjør det egnet til deler som utsettes for store belastninger. Typiske bruksområder er blant annet kabinetter, braketter, kjøleribber, deler til luftfartsindustrien og prototyper.

3. Karbonstål og legert stål (1018, 1045, 4140) – god bearbeidbarhet

Disse stålene har høy styrke og seighet til en lav materialkostnad, men de fleste trenger et belegg for å forhindre rust. 1018 er rimelig og lett å bearbeide og sveise. 1045 er sterkere, men litt vanskeligere å bearbeide. 4140 kan bearbeides i sin mykere tilstand og varmebehandles etterpå, eller kjøpes allerede herdet. Typiske bruksområder er aksler, tannhjul, jigger og festemidler.

4. Rustfritt stål (303, 304, 316) – rimelig bearbeidbarhet

Rustfritt stål gir styrke og utmerket korrosjonsbestandighet, men er vanskeligere å bearbeide enn karbonstål. Det blir hardere under skjæring og holder på varmen ved verktøyet, så det krever skarpe verktøy og lavere skjærehastighet. 303 er den enkleste kvaliteten å bearbeide, men har litt dårligere korrosjonsbestandighet og anbefales ikke til sveising. 304 er den vanligste kvaliteten. 316 tåler saltvann og kjemikalier best, men er den vanskeligste av de tre å bearbeide. Typiske bruksområder er medisinsk utstyr, næringsmiddelindustrien og marine deler.

5. Kobber (C110) – god bearbeidbarhet

Kobber velges på grunn av sin elektriske ledningsevne og varmeledningsevne, ikke fordi det er lett å bearbeide. Det er mykt og klebrig, danner lange spon som fester seg til verktøyet og krever svært skarpe verktøy. C110 er standardkvaliteten for samleskinner, elektriske kontakter, varmevekslere og RF-utstyr.

6. Titan (klasse 2, klasse 5) – vanskelig å bearbeide

Titan er ideelt for deler som må være lette og svært sterke, men det er det vanskeligste av metallene som er omtalt her å bearbeide. Det holder på varmen ved skjæreverktøyet og sliter verktøyene raskt, så det må skjæres sakte med rikelig med kjølevæske, noe som øker kostnadene. Det er korrosjonsbestandig og trygt å bruke i menneskekroppen, og brukes til deler i luftfartsindustrien, medisinske implantater og høyytelsesdeler. Grad 5 er den mest brukte. Grad 2 er mykere og lettere å bearbeide, men mindre sterk.

Bearbeidbarhet for vanlige CNC-plastmaterialer

Plast kan skjæres raskt uten at verktøyet slites nevneverdig, men det kan smelte på grunn av varmen fra skjæringen, bøye seg under skjæretrykket og endre størrelse med temperaturen, noe som gjør det vanskeligere å opprettholde nøyaktige mål. Skarpe verktøy, lette skjær og god kjøling gir de beste resultatene.

• Acetal (Delrin):Acetal er stivt, har lav friksjon og beholder formen godt. Det brukes til tannhjul, bøsninger og presisjonsdeler.

• Nylon: Nylon er sterkt og slitesterkt, men det tar opp fuktighet, noe som kan føre til at det endrer størrelse litt. Det brukes til tannhjul, sliteplater og avstandsstykker.

• ABS: ABS er rimelig og lett å male, noe som gjør det populært til prototyper, hus og deksler.

• Polykarbonat og akryl: Begge er gjennomsiktige plasttyper. Polykarbonat får lett riper, og akryl kan sprekke hvis det skjæres for kraftig. De brukes til deksler, vinduer og utstillingsvinduer.

• PEEK: PEEK er sterkt og tåler både varme og kjemikalier, men det er dyrt. Det brukes til komponenter innen luftfart og medisinsk utstyr.

Hvordan velge riktig metall til CNC-bearbeiding

Det beste metallet er det som oppfyller dine ytelseskrav til lavest mulig totalkostnad.

Hvordan finne en balanse mellom bearbeidbarhet og komponentkrav

Det beste materialet oppfyller dine ytelseskrav til lavest mulig totalkostnad:

1. Definer funksjonen: Oppgi belastninger, spenninger og slitasje som delen må tåle.

2. Vurder omgivelsene: Fuktighet, kjemikalier, varme og eksponering utendørs begrenser valgmulighetene dine.

3. Ta hensyn til vekten: Aluminium og titan er ideelle når hvert gram teller.

4. Finn en balanse mellom bearbeidbarhet og budsjett: Metaller som er vanskeligere å bearbeide, fører til lengre bearbeidingstid, større verktøyslitasje og høyere kostnader. Velg derfor slike metaller bare når det er nødvendig.

5. Planlegg overflatebehandlingen: Anodisering (for aluminium) og overflatebehandling (for stål) kan forbedre korrosjons- og slitestyrken til et rimeligere metall.

6. Tenk på volumet: Lag en prototyp i produksjonsmaterialet når du trenger å teste ytelsen under reelle forhold.

CNC-bearbeiding, prototypeproduksjon og serieproduksjon med Norck

Norck tilbyr CNC-bearbeiding etter behov, fra enkeltstående prototyper til storstilt produksjon, ved hjelp av ISO 9001:2015-sertifiserte prosesser. Tjenestene omfatter 3- og 5-akset fresing, dreining og fres-dreining, sliping, honing og EDM, samt avgrading, etterbehandling, overflatebehandling og montering. Norck arbeider med aluminium, stål, spesiallegeringer, plast og komposittmaterialer, tilbyr DFM-analyse med materialanbefalinger og har et produksjonsnettverk i USA og Europa som betjener kunder innen luftfart, forsvar, robotikk, medisin, bilindustri, energi, elektronikk og industri.

Konklusjon

Messing og aluminium er de metallene som er enklest å bearbeide, karbonstål gir en god balanse mellom styrke og pris, mens rustfritt stål, kobber og titan er vanskeligere å bearbeide, men uunnværlige når egenskapene deres er avgjørende. Plasttyper som acetal, nylon og ABS lar seg bearbeide raskt og egner seg godt til lette eller kostnadseffektive deler. Det riktige valget handler om å finne en balanse mellom bearbeidbarhet og delens funksjon.

Trenger du å få en del maskinert? Last opp CAD-filen eller den tekniske tegningen din for å få et pristilbud, eller spør en ingeniør om en DFM-gjennomgang og materialanbefaling.