Vật liệu gia công CNC - Cách chọn vật liệu chính xác cho ứng dụng của bạn
04-01-2023 1.849
Vật liệu gia công cnc phù hợp không chỉ giúp loại bỏ lỗi bộ phận mà còn mang lại khả năng vận hành mượt mà và chính xác hơn bất kỳ thứ gì khác.
Mục lục
Gia công cơ khí CNC là một cách tuyệt vời để biến các thiết kế sáng tạo thành các mô hình hoạt động chính xác. Tuy nhiên, người dùng chỉ có thể khai thác toàn bộ lợi thế của quy trình nếu họ sử dụng đúng vật liệu gia công CNC. Vật liệu phù hợp có thể dẫn đến các sản phẩm vượt quá mong đợi của bạn. Mặt khác, việc lựa chọn sai có thể khiến bạn vô cùng thất vọng khi nhìn thấy và sử dụng phần hoàn thiện.
Gia công CNC là những quy trình có tính linh hoạt cao. Bạn không bị giới hạn chỉ trong một vài lựa chọn, có rất nhiều loại vật liệu gia công CNC. Vật liệu chính xác bạn nên sử dụng cho một dự án có thể phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố.
Bài viết này sẽ giúp đưa ra quyết định hiện tại khi lựa chọn giữa các vật liệu Gia công CNC. Với thông tin được cung cấp ở đây, bạn có thể tạo dự án gia công CNC tốt nhất mà không gặp bất kỳ sự cố nào.
Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến quyết định sử dụng vật liệu CNC nào. Sau khi xem xét các yếu tố này cho kịch bản cụ thể của bạn, bạn có thể dễ dàng chọn tài liệu nào sẽ sử dụng.
Đầu tiên và quan trọng nhất, mục đích của thành phần sẽ liệt kê các vật liệu mà bạn có thể sử dụng cho nó. Ví dụ, nếu bạn làm đồ chơi, bạn không thể thực sự sử dụng vật liệu kim loại. Nếu bạn đang chế tạo các bộ phận liên quan đến cách điện, thì bạn bị hạn chế sử dụng các bộ phận có độ dẫn điện thấp.
Các thành phần ngoài trời yêu cầu vật liệu có khả năng chống lại các điều kiện thời tiết như nắng, tia UV, mưa và các yếu tố khác. Những bộ phận này yêu cầu đặc tính vật liệu chắc chắn và thiết kế mạnh mẽ. Mặt khác, các bộ phận được sử dụng trong nhà có điều kiện môi trường được kiểm soát không có nắng hoặc mưa. Do đó, có nhiều lựa chọn hơn cho vật liệu trong nhà.
Tính ứng suất mà chi tiết đó phải chịu. Nhiều nhà sản xuất quên tính đến ứng suất chịu tải trên bộ phận, dẫn đến hỏng bộ phận hoàn toàn. Nếu bộ phận được cho là chịu ứng suất cao, thì nó yêu cầu các vật liệu bền như kim loại, hợp kim hoặc vật liệu nhựa có độ bền cao.
Mọi vật liệu đều có dung sai kích thước sẽ ảnh hưởng đến độ chính xác tổng thể của bộ phận được sản xuất. Đối với hầu hết các trường hợp, dung sai kích thước có thể không đủ quan trọng để xem xét. Tuy nhiên, một số ứng dụng như nghiên cứu và phát triển hoặc thiết bị y tế đòi hỏi các bộ phận có độ chính xác cao. Điều quan trọng cần lưu ý là sự khoan dung phải trả giá. Nếu bạn yêu cầu dung sai cực thấp, máy CNC có thể thực hiện được nhưng sẽ yêu cầu dụng cụ cắt chuyên dụng và nhiều thời gian hơn, chi phí chồng chất
Nếu độ chính xác là mối quan tâm đối với yêu cầu của bạn, hãy sử dụng vật liệu có dung sai kích thước phù hợp. Ngoài ra, hãy nhớ rằng việc tính toán dung sai phù hợp ban đầu sẽ rẻ hơn so với việc trả tiền cho việc thay đổi kích thước bộ phận sau này.
Vật liệu có độ cứng cao và độ bền cao có vẻ như là cách lý tưởng để sử dụng. Tuy nhiên, chúng thường khó gia công bằng máy và đòi hỏi thời gian lâu hơn và gây hao mòn nhiều hơn cho dụng cụ cắt. Do đó, nếu bạn muốn sản xuất nhanh và bảo trì tối thiểu, sử dụng vật liệu có khả năng gia công tốt là cách tốt hơn.
Xem xét phạm vi nhiệt độ hoạt động cho sản phẩm cuối cùng và các điều kiện môi trường của nó. Vật liệu gia công CNC sẽ có thể xử lý nhiệt độ vận hành này một cách dễ dàng cùng với một số bù trừ nhiệt độ do các biến thể có thể xảy ra vào các thời điểm.
Vật liệu không chỉ xử lý nhiệt độ hoạt động mà còn thay đổi nhiệt độ. Ví dụ, một số vật liệu nhựa có thể xử lý nhiệt độ hoạt động nhất định, nhưng bị hỏng hoặc cong vênh khi nhiệt độ thay đổi thường xuyên.
Đừng quên, các quy trình gia công CNC như phay CNC sử dụng các công cụ cắt có thể nóng lên đáng kể. Do đó, hãy đảm bảo rằng vật liệu của bạn có thể xử lý các nhiệt độ này trong quá trình xử lý mà không bị biến dạng.
Kháng hóa chất cũng quan trọng như khả năng chịu nhiệt độ cao. Nếu các bộ phận gia công CNC của bạn sẽ được sử dụng trong môi trường phản ứng hóa học như phòng thí nghiệm hoặc cơ sở nghiên cứu, thì điều quan trọng là phải chọn vật liệu kháng hóa chất. Ví dụ, sử dụng vật liệu kim loại trong môi trường axit không bao giờ là một ý tưởng hay.
Đối với điều kiện môi trường có độ ẩm cao, hãy chú trọng đến đặc tính chống ăn mòn của vật liệu. Vật liệu có khả năng chống ăn mòn kém có thể bị rỉ sét và xuống cấp dễ dàng. Nếu bạn yêu cầu kim loại có độ bền cao nhưng môi trường làm việc có độ ẩm cao, thì việc thay thế chúng bằng hợp kim chống ăn mòn có thể là một lựa chọn tốt.
Trọng lượng của vật liệu và khả năng chịu trọng lượng của nó là những yếu tố quan trọng đối với hầu hết các dự án. Trong các trường hợp sử dụng mà bộ phận sẽ chịu trọng lượng lớn, điều quan trọng là phải chọn vật liệu đủ chắc chắn. Những vật liệu này sẽ có trọng lượng cao hơn. Trong trường hợp đáng lo ngại về trọng lượng của bộ phận, sử dụng vật liệu có tỷ lệ cường độ trên trọng lượng cao là một cách thực hành tốt.
Sản xuất một bộ phận là không đủ, điều quan trọng là bộ phận đó phải tồn tại trong tuổi thọ dự kiến của nó. Do đó, hãy đánh giá các yêu cầu về độ bền và độ bền của ứng dụng và chọn vật liệu đáp ứng các đặc điểm này. Đây là những yếu tố bạn nên xem xét:
Khi tính thẩm mỹ là mối quan tâm, điều quan trọng là phải chọn vật liệu có thể mang lại độ hoàn thiện bề mặt cao. Ví dụ, kim loại có thể được làm nhẵn để có bề mặt bóng hoặc có thể được xử lý bề mặt mờ. Điều tương tự không xảy ra đối với nhiều vật liệu làm từ nhựa.
Cuối cùng, chi phí là yếu tố quyết định quyết định vật liệu bạn có thể chọn để gia công CNC. Trong trường hợp ngân sách dự án bị hạn chế, bạn chỉ có thể chọn nhựa và gốm sứ. Kim loại và hợp kim của chúng, trong khi có các tính chất vật lý đặc biệt, là những vật liệu CNC đắt tiền.
.jpg "Gia công cnc")
Để hiểu các loại và tính chất của vật liệu CNC, chúng được chia thành các loại cơ bản: kim loại, nhựa, gỗ, bọt, gốm sứ và vật liệu tổng hợp. Chúng ta hãy lần lượt nghiên cứu các loại khác nhau này cùng với các vật liệu CNC cụ thể thuộc loại đó.
Các bộ phận kim loại có thể mang lại độ chính xác và độ chắc chắn tốt nhất trong số tất cả các vật liệu gia công CNC. Tuy nhiên, chúng có chi phí cao và dễ bị tổn thương như ăn mòn do độ ẩm. Tuy nhiên, hợp kim kim loại loại bỏ những lỗ hổng này khá tốt. Dưới đây là các kim loại phổ biến và hợp kim của chúng được sử dụng trong gia công CNC:
Hợp kim nhôm và nhôm là một số vật liệu phổ biến nhất được sử dụng trong các dự án gia công CNC. Nhôm được biết đến với tỷ lệ cường độ trên trọng lượng cao, nghĩa là các bộ phận bằng nhôm sẽ nhẹ nhưng có thể chịu được áp lực cao. Nó có khả năng gia công rất tốt và chi phí nguyên liệu thô thấp, dẫn đến các dự án sản xuất hàng loạt rẻ hơn so với các kim loại khác. Có nhiều loại hợp kim nhôm khác nhau có sẵn để phay CNC, chẳng hạn như: nhôm 6061, nhôm 7075, nhôm 6082, nhôm 5083
Thép là một hợp kim được làm từ sắt và cacbon, giúp cải thiện đáng kể các đặc tính về độ bền và khả năng chống ăn mòn của sắt. Nó được sử dụng rộng rãi trong gia công CNC ở các dạng khác nhau như tấm, thanh, xi lanh và khối. Có nhiều loại thép khác nhau với lượng cacbon khác nhau.
Một số loại phổ biến bao gồm: thép không gỉ, thép 1018, thép 12L14, thép carbon, thép cacbon 1045. Thép carbon chứa một lượng carbon cao so với các loại thép khác. Do đó, thép carbon có đặc tính cường độ và độ cứng cao, đồng thời giòn hơn.
Các đặc điểm của thép bao gồm độ bền rất cao, độ dẻo cao (khả năng kéo thành dây), khả năng gia công tuyệt vời, khả năng chống mài mòn cao, khả năng chống ăn mòn cao và độ hoàn thiện bề mặt tốt. Tuy nhiên, có thể tốn kém để sản xuất các bộ phận làm bằng thép với số lượng lớn.
Thép không gỉ là một trong những loại thép được sử dụng rộng rãi nhất trong gia công CNC, với khối lượng tương đương với nhiều vật liệu khác như gỗ. Do đó, nó đòi hỏi một sự hiểu biết sơ qua về chính nó. Nó có nhiều loại khác nhau như Inox 303, Inox 304, Inox 316, Inox 416,...
Chất lượng được tìm kiếm nhiều nhất của thép không gỉ là khả năng chống mài mòn và mài mòn. Nó cung cấp độ chính xác cao khi sản xuất các bộ phận, nhưng có thể tốn kém cho mô hình sản xuất hàng loạt.
Đồng thau là một trong những vật liệu đắt tiền để CNC. Một số loại đồng thau phổ biến bao gồm C3604 và C3602. Đó là sự lựa chọn thích hợp hơn cho các dự án dựa trên nghệ thuật và thẩm mỹ không hạn chế về ngân sách dự án và không yêu cầu sản xuất hàng loạt.
Nó có bề mặt nhẵn có thể dễ dàng đánh bóng để trông khá cao cấp. Đồng thau là vật liệu dễ gia công, giảm chi phí vận hành khi sử dụng nó để gia công CNC. Những phẩm chất hấp dẫn khác của đồng thau là khả năng chống ăn mòn cao và ma sát thấp. Chất lượng tổng thể của Đồng thau làm cho nó có thể sử dụng được cho: thiết bị vệ sinh, ổ khóa, bản lề, dây kéo, van, ổ khóa...
Titan là kim loại có độ dẻo dai rất cao. Do đó, nó thường được áp dụng trong các ứng dụng đòi hỏi độ bền và độ bền cao. Titanium cũng có độ cứng cao và khả năng chống ăn mòn cao. Ngoài ra, có thể sử dụng nhiều tùy chọn hoàn thiện bề mặt khác nhau cho titan.
Đồng là một trong những vật liệu dẫn điện tốt nhất và là vật liệu phổ biến hơn cho gia công CNC. Điều này bao gồm cả tính dẫn điện và tính dẫn nhiệt. Ngoài ra, nó có độ dẻo và tính dễ uốn cao cùng với khả năng chống ăn mòn cao. Tuy nhiên, giá thành của đồng có thể khá cao so với các vật liệu khác bao gồm cả kim loại, khiến cho việc sản xuất hàng loạt các bộ phận kim loại trở nên khá đắt đỏ.
Bên cạnh những vật liệu phổ biến này để gia công CNC, còn có các kim loại và hợp kim khác có thể tìm thấy ít ứng dụng hơn. Bao gồm: kẽm, magie, molypden, Vonfram, Kovar, niken
Mặc dù kim loại có các tính chất vật lý tốt, nhưng chúng có thể khá đắt để sản xuất hàng loạt các bộ phận. Đối với sản xuất hàng loạt, nhựa có xu hướng là lựa chọn rẻ hơn. Các hợp chất nhựa dẻo thời hiện đại có thể cung cấp đủ độ bền và các tính chất vật lý khác khiến chúng trở thành vật liệu thay thế tốt cho kim loại. Dưới đây là các loại nhựa phổ biến được sử dụng trong gia công CNC:
Nhựa ABS là một trong những dạng nhựa phổ biến nhất được sử dụng trong gia công CNC. Nó là một loại nhựa nhiệt dẻo có tính chất vật lý tốt. Ngoài ra, nó rất dễ gia công bằng máy gia công CNC. So với nhiều loại nhựa khác, ABS giữ tốt trong một phạm vi nhiệt độ rộng. Chi phí nguyên liệu ABS rất thấp, làm cho nó rẻ cho sản xuất hàng loạt.
PVC là một loại nhựa được sử dụng rộng rãi khác trong gia công CNC và các phương pháp sản xuất hàng loạt khác. Chất lượng nổi bật của nó là độ bền và khả năng chống lại hóa chất, ăn mòn và thậm chí cả ngọn lửa. Nó rẻ để sử dụng, làm cho nó trở thành một vật liệu phù hợp với ngân sách hạn chế.
Polyoxymethylene thường được gọi là acetal, polyacetal, Delrin hoặc POM. Nó là một vật liệu nhựa nhiệt dẻo mang lại độ chính xác rất cao, độ ổn định kích thước cao và ma sát thấp. Nó được sử dụng để sản xuất hàng loạt các bộ phận thông qua gia công CNC và ép phun.
Polymethyl Methacrylate, được gọi là PMMA hoặc Acrylic PMMA, là một vật liệu nhiệt dẻo phổ biến. Nó trong suốt về mặt thị giác, đặt tên cho nó là Kính acrylic. Một số thương hiệu đã đăng ký nhãn hiệu như Plexiglass, Lucite và Perspex sử dụng vật liệu này. Nó có độ bền kéo cao, độ bền uốn và khả năng chịu tia cực tím, chống trầy xước và chống mài mòn.
Polycarbonate (PC) tương tự như acrylic PMMA ở một mức độ nào đó, vì một số loại vật liệu polycarbonate nhất định có thể trong suốt bằng mắt thường. Chúng có khả năng gia công rất cao nên dễ dàng tạo khuôn thành các bộ phận khác nhau.
Noryl là một vật liệu được tạo ra bằng cách trộn một loại nhựa dẻo như PPO hoặc PPE với polystyrene. Chúng có độ ổn định kích thước tốt, khả năng gia công và mật độ thấp. Ngoài ra, chúng có thể được thiết kế để chịu được nhiệt độ cao cùng với đặc tính cách điện.
Polypropylen (PP) là loại nhựa được sản xuất rộng rãi nhất sau polyetylen. Nó có độ chắc chắn cao, khả năng chịu nhiệt và kháng hóa chất. Độ bền và độ cứng cao của propylene giúp nó có thể được sử dụng cho các hệ thống đường ống dẫn nước tinh khiết. Nó cũng có khả năng chống lại sự rò rỉ và ăn mòn hóa học.
Polytetrafluoroethylene, thường được gọi là Teflon, là một loại polymer rất phổ biến. Nó là vật liệu kỵ nước không bị ảnh hưởng bởi nước hoặc các chất lỏng gốc nước khác. Nó có hệ số ma sát cực kỳ thấp, thấp hơn hầu hết các chất rắn khác.
Polyetylen mật độ cao (HDPE)HDPE, còn được gọi là PEHD, là một loại polymer nhiệt dẻo phổ biến. Nó có khả năng chống ăn mòn cao và tỷ lệ cường độ trên mật độ cao. Nó thường được tái chế và tiêu thụ với số lượng lớn trên toàn cầu.
UHMWPE, còn được gọi là High Modulus Polyethylene, là một loại nhựa nhiệt dẻo. Nó có khả năng chống va đập tốt nhất trong số tất cả các vật liệu nhựa nhiệt dẻo. Nó cũng có độ dẻo dai rất cao. Nó có khả năng kháng hóa chất đối với hầu hết các axit và kiềm.
Ni lông là một loại nhựa nhiệt dẻo có kết cấu giống như lụa. Tính chất vật lý của nó có thể thay đổi đáng kể do việc bổ sung các vật liệu khác nhau. Một số loại phổ biến là nylon 6, nylon 66, nylon 510 và 1,6.
Các loại nhựa khác có thể được gia công CNC là:
Các loại gỗ như ván ép và gỗ đặc từng là vật liệu phổ biến cho gia công CNC. Tuy nhiên, các yếu tố môi trường, tính sẵn có và các yếu tố liên quan đến chi phí đã chuyển trọng tâm sang kim loại và nhựa. Mặc dù vậy, gỗ làm vật liệu gia công CNC tìm thấy một số ứng dụng trong các ngành công nghiệp như:
Lựa chọn vật liệu gia công CNC không chỉ giới hạn ở vật liệu cứng. Ngay cả những chất mềm hơn như xốp cũng là một vật liệu tuyệt vời để gia công CNC trong các ứng dụng công nghiệp. Điều này bao gồm cả bọt cứng và bọt khắc.
gốm sứGốm sứ không chỉ đẹp về mặt thẩm mỹ mà các tính chất vật lý của chúng cũng khiến chúng trở nên tuyệt vời cho nhiều ứng dụng. Chúng là chất cách điện tốt cho nhiệt cũng như điện. Ngoài ra, chúng có độ bền nén rất cao.
Vật liệu tổng hợp, chẳng hạn như FRP ngày nay đã trở nên phổ biến vì các tính chất vật lý đặc biệt của chúng, khả năng chịu tải trọng bề mặt xác định, tính chất cơ học, độ bền kéo và nhiều yếu tố khác. Chúng có thể là vật liệu phù hợp nếu công việc đòi hỏi một giải pháp chắc chắn, chi phí thấp.
Nhiều người ngay lập tức chuyển sang kim loại khi họ nghĩ đến một dự án gia công CNC. Trong những năm gần đây, vật liệu phi kim loại đang mang lại giá trị đồng tiền tốt hơn bằng cách cung cấp các tính chất vật lý tương tự như kim loại với chi phí thấp hơn và quy trình gia công dễ dàng hơn.
Nếu bạn đã quyết định chọn vật liệu cho dự án của mình, chẳng hạn như thép hoặc xốp, hãy đảm bảo rằng bạn chọn loại phụ phù hợp vì chúng có thể khác nhau rất nhiều về đặc tính. Ví dụ, xốp cứng và xốp khắc có các mục đích và bộ phận hoàn thiện hoàn toàn khác nhau.
Nhiều vật liệu, chẳng hạn như vật liệu tổng hợp, gỗ và thậm chí cả kim loại tạo ra một lượng bụi khổng lồ khi trải qua các quy trình gia công CNC. Loại bụi này có thể gây hại cho lực lượng lao động và thậm chí cả bộ phận đã hoàn thiện trong nhiều trường hợp như hàng không vũ trụ, linh kiện máy bay và ứng dụng R&D. Khi chọn vật liệu sẽ tạo ra bụi, hãy tuân theo quy trình loại bỏ bụi thích hợp để đảm bảo an toàn cho nơi làm việc và bảo vệ tính toàn vẹn của các bộ phận.
Không có vật liệu nào có thể được coi là hoàn toàn tốt nhất khi nói đến gia công cơ khí. Điều này là do các vật liệu khác nhau có tính chất và mục đích đa dạng. Vật liệu như nhôm có thể nói là được sử dụng rộng rãi nhất bởi đặc tính của chúng rất linh hoạt và phù hợp với hầu hết các yêu cầu.
Tất cả các tài liệu có sẵn và các yếu tố để chọn tài liệu phù hợp với công việc có vẻ như là kiến thức khó tiếp thu. Tuy nhiên, một khi bạn xem qua tất cả thông tin này và hiểu nó, kết quả của dự án sẽ rất đáng kinh ngạc. Vật liệu phù hợp không chỉ giúp loại bỏ lỗi bộ phận mà còn mang lại khả năng vận hành mượt mà và chính xác hơn bất kỳ thứ gì khác.
Cũng cần hiểu rằng lợi ích của vật liệu phù hợp sẽ chỉ đúng nếu bạn đang sử dụng các dịch vụ gia công phù hợp. Cơ khí Intech là giải pháp tốt nhất hiện có về vấn đề này. Chúng tôi là nhà cung cấp dịch vụ gia công CNC có thể xử lý mọi yêu cầu và cung cấp mọi vật liệu có thể mà bạn có thể cần.
Gia công CNC là những quy trình có tính linh hoạt cao. Bạn không bị giới hạn chỉ trong một vài lựa chọn, có rất nhiều loại vật liệu gia công CNC. Vật liệu chính xác bạn nên sử dụng cho một dự án có thể phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố.
Bài viết này sẽ giúp đưa ra quyết định hiện tại khi lựa chọn giữa các vật liệu Gia công CNC. Với thông tin được cung cấp ở đây, bạn có thể tạo dự án gia công CNC tốt nhất mà không gặp bất kỳ sự cố nào.
Các yếu tố ảnh hưởng đến việc lựa chọn vật liệu gia công CNC
Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến quyết định sử dụng vật liệu CNC nào. Sau khi xem xét các yếu tố này cho kịch bản cụ thể của bạn, bạn có thể dễ dàng chọn tài liệu nào sẽ sử dụng.
- Mục đích
Đầu tiên và quan trọng nhất, mục đích của thành phần sẽ liệt kê các vật liệu mà bạn có thể sử dụng cho nó. Ví dụ, nếu bạn làm đồ chơi, bạn không thể thực sự sử dụng vật liệu kim loại. Nếu bạn đang chế tạo các bộ phận liên quan đến cách điện, thì bạn bị hạn chế sử dụng các bộ phận có độ dẫn điện thấp.
- Trong nhà so với ngoài trời
Các thành phần ngoài trời yêu cầu vật liệu có khả năng chống lại các điều kiện thời tiết như nắng, tia UV, mưa và các yếu tố khác. Những bộ phận này yêu cầu đặc tính vật liệu chắc chắn và thiết kế mạnh mẽ. Mặt khác, các bộ phận được sử dụng trong nhà có điều kiện môi trường được kiểm soát không có nắng hoặc mưa. Do đó, có nhiều lựa chọn hơn cho vật liệu trong nhà.
- Tải trọng
Tính ứng suất mà chi tiết đó phải chịu. Nhiều nhà sản xuất quên tính đến ứng suất chịu tải trên bộ phận, dẫn đến hỏng bộ phận hoàn toàn. Nếu bộ phận được cho là chịu ứng suất cao, thì nó yêu cầu các vật liệu bền như kim loại, hợp kim hoặc vật liệu nhựa có độ bền cao.
- Kích thước dung sai
Mọi vật liệu đều có dung sai kích thước sẽ ảnh hưởng đến độ chính xác tổng thể của bộ phận được sản xuất. Đối với hầu hết các trường hợp, dung sai kích thước có thể không đủ quan trọng để xem xét. Tuy nhiên, một số ứng dụng như nghiên cứu và phát triển hoặc thiết bị y tế đòi hỏi các bộ phận có độ chính xác cao. Điều quan trọng cần lưu ý là sự khoan dung phải trả giá. Nếu bạn yêu cầu dung sai cực thấp, máy CNC có thể thực hiện được nhưng sẽ yêu cầu dụng cụ cắt chuyên dụng và nhiều thời gian hơn, chi phí chồng chất
Nếu độ chính xác là mối quan tâm đối với yêu cầu của bạn, hãy sử dụng vật liệu có dung sai kích thước phù hợp. Ngoài ra, hãy nhớ rằng việc tính toán dung sai phù hợp ban đầu sẽ rẻ hơn so với việc trả tiền cho việc thay đổi kích thước bộ phận sau này.
- Khả năng gia công
Vật liệu có độ cứng cao và độ bền cao có vẻ như là cách lý tưởng để sử dụng. Tuy nhiên, chúng thường khó gia công bằng máy và đòi hỏi thời gian lâu hơn và gây hao mòn nhiều hơn cho dụng cụ cắt. Do đó, nếu bạn muốn sản xuất nhanh và bảo trì tối thiểu, sử dụng vật liệu có khả năng gia công tốt là cách tốt hơn.
- Phạm vi nhiệt độ
Xem xét phạm vi nhiệt độ hoạt động cho sản phẩm cuối cùng và các điều kiện môi trường của nó. Vật liệu gia công CNC sẽ có thể xử lý nhiệt độ vận hành này một cách dễ dàng cùng với một số bù trừ nhiệt độ do các biến thể có thể xảy ra vào các thời điểm.
Vật liệu không chỉ xử lý nhiệt độ hoạt động mà còn thay đổi nhiệt độ. Ví dụ, một số vật liệu nhựa có thể xử lý nhiệt độ hoạt động nhất định, nhưng bị hỏng hoặc cong vênh khi nhiệt độ thay đổi thường xuyên.
Đừng quên, các quy trình gia công CNC như phay CNC sử dụng các công cụ cắt có thể nóng lên đáng kể. Do đó, hãy đảm bảo rằng vật liệu của bạn có thể xử lý các nhiệt độ này trong quá trình xử lý mà không bị biến dạng.
- Kháng hóa chất
Kháng hóa chất cũng quan trọng như khả năng chịu nhiệt độ cao. Nếu các bộ phận gia công CNC của bạn sẽ được sử dụng trong môi trường phản ứng hóa học như phòng thí nghiệm hoặc cơ sở nghiên cứu, thì điều quan trọng là phải chọn vật liệu kháng hóa chất. Ví dụ, sử dụng vật liệu kim loại trong môi trường axit không bao giờ là một ý tưởng hay.
- Chống ăn mòn
Đối với điều kiện môi trường có độ ẩm cao, hãy chú trọng đến đặc tính chống ăn mòn của vật liệu. Vật liệu có khả năng chống ăn mòn kém có thể bị rỉ sét và xuống cấp dễ dàng. Nếu bạn yêu cầu kim loại có độ bền cao nhưng môi trường làm việc có độ ẩm cao, thì việc thay thế chúng bằng hợp kim chống ăn mòn có thể là một lựa chọn tốt.
- Trọng lượng
Trọng lượng của vật liệu và khả năng chịu trọng lượng của nó là những yếu tố quan trọng đối với hầu hết các dự án. Trong các trường hợp sử dụng mà bộ phận sẽ chịu trọng lượng lớn, điều quan trọng là phải chọn vật liệu đủ chắc chắn. Những vật liệu này sẽ có trọng lượng cao hơn. Trong trường hợp đáng lo ngại về trọng lượng của bộ phận, sử dụng vật liệu có tỷ lệ cường độ trên trọng lượng cao là một cách thực hành tốt.
- Độ bền và sức mạnh
Sản xuất một bộ phận là không đủ, điều quan trọng là bộ phận đó phải tồn tại trong tuổi thọ dự kiến của nó. Do đó, hãy đánh giá các yêu cầu về độ bền và độ bền của ứng dụng và chọn vật liệu đáp ứng các đặc điểm này. Đây là những yếu tố bạn nên xem xét:
- Độ bền kéo: Độ bền kéo là lượng lực căng mà vật liệu có thể xử lý trước khi bị phá vỡ.
- Khả năng chống mài mòn: Khả năng chống mài mòn hoặc chống mài mòn làm cho vật thể chống lại sự hao mòn tự nhiên trong suốt tuổi thọ của nó.
- Sức mạnh bền bỉ: Sức mạnh bền bỉ cho biết mức độ căng thẳng mà một vật thể có thể hấp thụ. Nếu độ bền của bộ phận cao, hãy sử dụng vật liệu chống va đập.
- Hoàn thiện bề mặt
Khi tính thẩm mỹ là mối quan tâm, điều quan trọng là phải chọn vật liệu có thể mang lại độ hoàn thiện bề mặt cao. Ví dụ, kim loại có thể được làm nhẵn để có bề mặt bóng hoặc có thể được xử lý bề mặt mờ. Điều tương tự không xảy ra đối với nhiều vật liệu làm từ nhựa.
- Chi phí nguyên vật liệu
Cuối cùng, chi phí là yếu tố quyết định quyết định vật liệu bạn có thể chọn để gia công CNC. Trong trường hợp ngân sách dự án bị hạn chế, bạn chỉ có thể chọn nhựa và gốm sứ. Kim loại và hợp kim của chúng, trong khi có các tính chất vật lý đặc biệt, là những vật liệu CNC đắt tiền.
Các vật liệu gia công cơ khí CNC phổ biến hiện nay
Để hiểu các loại và tính chất của vật liệu CNC, chúng được chia thành các loại cơ bản: kim loại, nhựa, gỗ, bọt, gốm sứ và vật liệu tổng hợp. Chúng ta hãy lần lượt nghiên cứu các loại khác nhau này cùng với các vật liệu CNC cụ thể thuộc loại đó.
1 - Kim loại
Các bộ phận kim loại có thể mang lại độ chính xác và độ chắc chắn tốt nhất trong số tất cả các vật liệu gia công CNC. Tuy nhiên, chúng có chi phí cao và dễ bị tổn thương như ăn mòn do độ ẩm. Tuy nhiên, hợp kim kim loại loại bỏ những lỗ hổng này khá tốt. Dưới đây là các kim loại phổ biến và hợp kim của chúng được sử dụng trong gia công CNC:
- Nhôm
Hợp kim nhôm và nhôm là một số vật liệu phổ biến nhất được sử dụng trong các dự án gia công CNC. Nhôm được biết đến với tỷ lệ cường độ trên trọng lượng cao, nghĩa là các bộ phận bằng nhôm sẽ nhẹ nhưng có thể chịu được áp lực cao. Nó có khả năng gia công rất tốt và chi phí nguyên liệu thô thấp, dẫn đến các dự án sản xuất hàng loạt rẻ hơn so với các kim loại khác. Có nhiều loại hợp kim nhôm khác nhau có sẵn để phay CNC, chẳng hạn như: nhôm 6061, nhôm 7075, nhôm 6082, nhôm 5083
Các ứng dụng của gia công nhôm CNC là:
- Điện tử dân dụng
- Thiết bị y tế
- Khung hàng không vũ trụ
- Các thành phần của ô tô
- Thép
Thép là một hợp kim được làm từ sắt và cacbon, giúp cải thiện đáng kể các đặc tính về độ bền và khả năng chống ăn mòn của sắt. Nó được sử dụng rộng rãi trong gia công CNC ở các dạng khác nhau như tấm, thanh, xi lanh và khối. Có nhiều loại thép khác nhau với lượng cacbon khác nhau.
Một số loại phổ biến bao gồm: thép không gỉ, thép 1018, thép 12L14, thép carbon, thép cacbon 1045. Thép carbon chứa một lượng carbon cao so với các loại thép khác. Do đó, thép carbon có đặc tính cường độ và độ cứng cao, đồng thời giòn hơn.
Các đặc điểm của thép bao gồm độ bền rất cao, độ dẻo cao (khả năng kéo thành dây), khả năng gia công tuyệt vời, khả năng chống mài mòn cao, khả năng chống ăn mòn cao và độ hoàn thiện bề mặt tốt. Tuy nhiên, có thể tốn kém để sản xuất các bộ phận làm bằng thép với số lượng lớn.
Một vài ứng dụng của gia công thép CNC là:
- Các thành phần của ô tô
- Phụ Kiện Xe Hơi
- Lnh kiện máy bay
- Công cụ
- Thép không gỉ (Inox)
Thép không gỉ là một trong những loại thép được sử dụng rộng rãi nhất trong gia công CNC, với khối lượng tương đương với nhiều vật liệu khác như gỗ. Do đó, nó đòi hỏi một sự hiểu biết sơ qua về chính nó. Nó có nhiều loại khác nhau như Inox 303, Inox 304, Inox 316, Inox 416,...
Chất lượng được tìm kiếm nhiều nhất của thép không gỉ là khả năng chống mài mòn và mài mòn. Nó cung cấp độ chính xác cao khi sản xuất các bộ phận, nhưng có thể tốn kém cho mô hình sản xuất hàng loạt.
Các ứng dụng của gia công CNC thép không gỉ bao gồm:
- Ngành y tế
- Dụng cụ
- Chế tạo máy bay
- Tàu chở dầu và tàu
- Thực phẩm và đồ dùng và thiết bị phục vụ ăn uống
- Đồng thau
Đồng thau là một trong những vật liệu đắt tiền để CNC. Một số loại đồng thau phổ biến bao gồm C3604 và C3602. Đó là sự lựa chọn thích hợp hơn cho các dự án dựa trên nghệ thuật và thẩm mỹ không hạn chế về ngân sách dự án và không yêu cầu sản xuất hàng loạt.
Nó có bề mặt nhẵn có thể dễ dàng đánh bóng để trông khá cao cấp. Đồng thau là vật liệu dễ gia công, giảm chi phí vận hành khi sử dụng nó để gia công CNC. Những phẩm chất hấp dẫn khác của đồng thau là khả năng chống ăn mòn cao và ma sát thấp. Chất lượng tổng thể của Đồng thau làm cho nó có thể sử dụng được cho: thiết bị vệ sinh, ổ khóa, bản lề, dây kéo, van, ổ khóa...
- Titan
Titan là kim loại có độ dẻo dai rất cao. Do đó, nó thường được áp dụng trong các ứng dụng đòi hỏi độ bền và độ bền cao. Titanium cũng có độ cứng cao và khả năng chống ăn mòn cao. Ngoài ra, có thể sử dụng nhiều tùy chọn hoàn thiện bề mặt khác nhau cho titan.
Các ứng dụng phổ biến của titan gia công CNC là:
- Ngành công nghiệp hàng không vũ trụ
- Dụng cụ thể thao như gậy golf
- Những con dao
- Đồng hồ đeo tay
- Kính đeo
- Trang sức
- Tác phẩm điêu khắc
- Đồng
Đồng là một trong những vật liệu dẫn điện tốt nhất và là vật liệu phổ biến hơn cho gia công CNC. Điều này bao gồm cả tính dẫn điện và tính dẫn nhiệt. Ngoài ra, nó có độ dẻo và tính dễ uốn cao cùng với khả năng chống ăn mòn cao. Tuy nhiên, giá thành của đồng có thể khá cao so với các vật liệu khác bao gồm cả kim loại, khiến cho việc sản xuất hàng loạt các bộ phận kim loại trở nên khá đắt đỏ.
Các ứng dụng của đồng gia công CNC là:
- Van
- Đầu nối điện
- Bộ tản nhiệt
- Thành phần cách điện
- Trao đổi nhiệt
- Kim loại và hợp kim khác
Bên cạnh những vật liệu phổ biến này để gia công CNC, còn có các kim loại và hợp kim khác có thể tìm thấy ít ứng dụng hơn. Bao gồm: kẽm, magie, molypden, Vonfram, Kovar, niken
2 - Nhựa
Mặc dù kim loại có các tính chất vật lý tốt, nhưng chúng có thể khá đắt để sản xuất hàng loạt các bộ phận. Đối với sản xuất hàng loạt, nhựa có xu hướng là lựa chọn rẻ hơn. Các hợp chất nhựa dẻo thời hiện đại có thể cung cấp đủ độ bền và các tính chất vật lý khác khiến chúng trở thành vật liệu thay thế tốt cho kim loại. Dưới đây là các loại nhựa phổ biến được sử dụng trong gia công CNC:
- Acrylonitrile Butadiene Styrene (ABS)
Nhựa ABS là một trong những dạng nhựa phổ biến nhất được sử dụng trong gia công CNC. Nó là một loại nhựa nhiệt dẻo có tính chất vật lý tốt. Ngoài ra, nó rất dễ gia công bằng máy gia công CNC. So với nhiều loại nhựa khác, ABS giữ tốt trong một phạm vi nhiệt độ rộng. Chi phí nguyên liệu ABS rất thấp, làm cho nó rẻ cho sản xuất hàng loạt.
Các ứng dụng phổ biến của gia công cnc nhựa ABS bao gồm:
- Ống
- Phụ kiện
- Linh kiện chân không
- Bàn phím
- Nhà ở điện tử
- Nguyên mẫu
- Tòa nhà 3D
- Nhựa nhiệt dẻo Polyvinyl Clorua (PVC)
PVC là một loại nhựa được sử dụng rộng rãi khác trong gia công CNC và các phương pháp sản xuất hàng loạt khác. Chất lượng nổi bật của nó là độ bền và khả năng chống lại hóa chất, ăn mòn và thậm chí cả ngọn lửa. Nó rẻ để sử dụng, làm cho nó trở thành một vật liệu phù hợp với ngân sách hạn chế.
Các ứng dụng của gia công cnc nhựa PVC bao gồm:
- Ống
- Thiết bị y tế
- Nhà ở điện tử
- Vật liệu cách nhiệt
- Nội thất ngành công nghiệp ô tô
- Giày dép
- Bọc ghế
- Acet-Delrin (POM)
Polyoxymethylene thường được gọi là acetal, polyacetal, Delrin hoặc POM. Nó là một vật liệu nhựa nhiệt dẻo mang lại độ chính xác rất cao, độ ổn định kích thước cao và ma sát thấp. Nó được sử dụng để sản xuất hàng loạt các bộ phận thông qua gia công CNC và ép phun.
Một số ứng dụng phổ biến của gia công CNC cho Delrin là:
- Đồ chơi
- Dụng cụ thể thao
- Các bộ phận cơ khí như vít, xích, bánh răng, v.v.
- Mô hình quy mô nhỏ
- Trang thiết bị y tế
- Dây kéo
- Acrylic (PMMA)
Polymethyl Methacrylate, được gọi là PMMA hoặc Acrylic PMMA, là một vật liệu nhiệt dẻo phổ biến. Nó trong suốt về mặt thị giác, đặt tên cho nó là Kính acrylic. Một số thương hiệu đã đăng ký nhãn hiệu như Plexiglass, Lucite và Perspex sử dụng vật liệu này. Nó có độ bền kéo cao, độ bền uốn và khả năng chịu tia cực tím, chống trầy xước và chống mài mòn.
Các ứng dụng của acrylic cho gia công CNC bao gồm:
- Đèn LED
- Ngành kiến trúc
- Thiết bị điện tử
- Ứng dụng công nghiệp chăm sóc sức khỏe
- Các bộ phận ô tô như ánh sáng
- Polycarbonate (PC)
Polycarbonate (PC) tương tự như acrylic PMMA ở một mức độ nào đó, vì một số loại vật liệu polycarbonate nhất định có thể trong suốt bằng mắt thường. Chúng có khả năng gia công rất cao nên dễ dàng tạo khuôn thành các bộ phận khác nhau.
Các ứng dụng của gia công cnc nhựa polycarbonate bao gồm:
- Đèn vòm
- Thành phần cách điện
- Điện môi
- Bức tường âm thanh
- In 3d
- Đĩa DVD
- Kính mắt và kính râm
- Noryl (PPO)
Noryl là một vật liệu được tạo ra bằng cách trộn một loại nhựa dẻo như PPO hoặc PPE với polystyrene. Chúng có độ ổn định kích thước tốt, khả năng gia công và mật độ thấp. Ngoài ra, chúng có thể được thiết kế để chịu được nhiệt độ cao cùng với đặc tính cách điện.
Một số ứng dụng của gia công cnc nhựa Noryl là:
- Điện cực
- Thiết bị điện
- Máy bơm nước
- Polypropylen (PP)
Polypropylen (PP) là loại nhựa được sản xuất rộng rãi nhất sau polyetylen. Nó có độ chắc chắn cao, khả năng chịu nhiệt và kháng hóa chất. Độ bền và độ cứng cao của propylene giúp nó có thể được sử dụng cho các hệ thống đường ống dẫn nước tinh khiết. Nó cũng có khả năng chống lại sự rò rỉ và ăn mòn hóa học.
Một số ứng dụng của gia công cơ khí nhựa Propylene là:
- Hệ thống ống nước uống được
- Sưởi ấm thủy lực
- Thiết bị phòng thí nghiệm
- Nắp chai
- Chai
- Trống
- Bộ dẫn động loa
- Teflon (PTFE)
Polytetrafluoroethylene, thường được gọi là Teflon, là một loại polymer rất phổ biến. Nó là vật liệu kỵ nước không bị ảnh hưởng bởi nước hoặc các chất lỏng gốc nước khác. Nó có hệ số ma sát cực kỳ thấp, thấp hơn hầu hết các chất rắn khác.
Các ứng dụng của Teflon cho các dự án gia công cnc bao gồm:
- Dây cách điện
- Con dấu vòng bi
- Nhạc cụ
- Phụ kiện nhà bếp
- Polyetylen mật độ cao (HDPE)
Polyetylen mật độ cao (HDPE)HDPE, còn được gọi là PEHD, là một loại polymer nhiệt dẻo phổ biến. Nó có khả năng chống ăn mòn cao và tỷ lệ cường độ trên mật độ cao. Nó thường được tái chế và tiêu thụ với số lượng lớn trên toàn cầu.
Các ứng dụng của gia công cnc HDPE là:
- Ống
- Chai
- Jerrycans
- Bình sữa
- Polyetylen có trọng lượng phân tử cực cao (UHMWPE)
UHMWPE, còn được gọi là High Modulus Polyethylene, là một loại nhựa nhiệt dẻo. Nó có khả năng chống va đập tốt nhất trong số tất cả các vật liệu nhựa nhiệt dẻo. Nó cũng có độ dẻo dai rất cao. Nó có khả năng kháng hóa chất đối với hầu hết các axit và kiềm.
Các ứng dụng phổ biến của gia công cnc UHMWPE là:
- Sợi để nhảy dù và dây câu
- Vật liệu sinh học cấy ghép y tế
- Cơ sở hạ tầng biển
- Nylon
Ni lông là một loại nhựa nhiệt dẻo có kết cấu giống như lụa. Tính chất vật lý của nó có thể thay đổi đáng kể do việc bổ sung các vật liệu khác nhau. Một số loại phổ biến là nylon 6, nylon 66, nylon 510 và 1,6.
Các ứng dụng của gia công cnc Nylon bao gồm:
- Vít máy, bánh răng và miếng đệm
- Bộ phận tổng hợp ô tô
- Vũ khí
- Bàn chải đánh răng
- Máy xén dây
- Nhựa khác
Các loại nhựa khác có thể được gia công CNC là:
- Polyvinylidene florua (PVDF)
- Polyetherimide – Ultem (PEI)
- Polyether ether ketone (PEEK) – với khả năng chống lại các chất ăn mòn cao và nhiệt độ nóng chảy cao PEEK là vật liệu phổ biến cho các bộ phận và dự án gia công khác nhau.
- Phenol (Bakelite)
3 - Gỗ
Các loại gỗ như ván ép và gỗ đặc từng là vật liệu phổ biến cho gia công CNC. Tuy nhiên, các yếu tố môi trường, tính sẵn có và các yếu tố liên quan đến chi phí đã chuyển trọng tâm sang kim loại và nhựa. Mặc dù vậy, gỗ làm vật liệu gia công CNC tìm thấy một số ứng dụng trong các ngành công nghiệp như:
- Làm khung nội thất
- Chạm khắc
- Chân bàn, ghế, giường
- Miếng trang trí.
4 - Xốp
Lựa chọn vật liệu gia công CNC không chỉ giới hạn ở vật liệu cứng. Ngay cả những chất mềm hơn như xốp cũng là một vật liệu tuyệt vời để gia công CNC trong các ứng dụng công nghiệp. Điều này bao gồm cả bọt cứng và bọt khắc.
Một số ứng dụng phổ biến của gia công xốp CNC là:
- Yếu tố đóng gói
- Vật liệu cách nhiệt
- Đồ trang trí
- Đạo cụ
5 - Gốm sứ
gốm sứGốm sứ không chỉ đẹp về mặt thẩm mỹ mà các tính chất vật lý của chúng cũng khiến chúng trở nên tuyệt vời cho nhiều ứng dụng. Chúng là chất cách điện tốt cho nhiệt cũng như điện. Ngoài ra, chúng có độ bền nén rất cao.
Các ứng dụng phổ biến cho gia công CNC gốm là:
- Miếng trang trí
- Yếu tố cách điện
- Đồ trang sức
- Vỏ linh kiện điện
6 - Vật liệu tổng hợp
Vật liệu tổng hợp, chẳng hạn như FRP ngày nay đã trở nên phổ biến vì các tính chất vật lý đặc biệt của chúng, khả năng chịu tải trọng bề mặt xác định, tính chất cơ học, độ bền kéo và nhiều yếu tố khác. Chúng có thể là vật liệu phù hợp nếu công việc đòi hỏi một giải pháp chắc chắn, chi phí thấp.
Các ứng dụng của họ bao gồm:
- Các mảnh trang trí như đài phun nước
- Thay kính
- Các ứng dụng hàng không vũ trụ như radar và ăng-ten
- Ngành công nghiệp máy bay
- Các môn thể thao
- Cánh tuabin gió
Mẹo tối ưu hóa lựa chọn vật liệu cho gia công CNC
Dưới đây là một số mẹo sẽ cải thiện quy trình lựa chọn vật liệu cho bạn và tăng thêm giá trị cho dự án:
- Vật liệu thay thế
Nhiều người ngay lập tức chuyển sang kim loại khi họ nghĩ đến một dự án gia công CNC. Trong những năm gần đây, vật liệu phi kim loại đang mang lại giá trị đồng tiền tốt hơn bằng cách cung cấp các tính chất vật lý tương tự như kim loại với chi phí thấp hơn và quy trình gia công dễ dàng hơn.
- Chọn đúng loại vật liệu
Nếu bạn đã quyết định chọn vật liệu cho dự án của mình, chẳng hạn như thép hoặc xốp, hãy đảm bảo rằng bạn chọn loại phụ phù hợp vì chúng có thể khác nhau rất nhiều về đặc tính. Ví dụ, xốp cứng và xốp khắc có các mục đích và bộ phận hoàn thiện hoàn toàn khác nhau.
- Lọc bụi
Nhiều vật liệu, chẳng hạn như vật liệu tổng hợp, gỗ và thậm chí cả kim loại tạo ra một lượng bụi khổng lồ khi trải qua các quy trình gia công CNC. Loại bụi này có thể gây hại cho lực lượng lao động và thậm chí cả bộ phận đã hoàn thiện trong nhiều trường hợp như hàng không vũ trụ, linh kiện máy bay và ứng dụng R&D. Khi chọn vật liệu sẽ tạo ra bụi, hãy tuân theo quy trình loại bỏ bụi thích hợp để đảm bảo an toàn cho nơi làm việc và bảo vệ tính toàn vẹn của các bộ phận.
Vật liệu nào tốt nhất cho dự án gia công CNC?
Không có vật liệu nào có thể được coi là hoàn toàn tốt nhất khi nói đến gia công cơ khí. Điều này là do các vật liệu khác nhau có tính chất và mục đích đa dạng. Vật liệu như nhôm có thể nói là được sử dụng rộng rãi nhất bởi đặc tính của chúng rất linh hoạt và phù hợp với hầu hết các yêu cầu.
Tất cả các tài liệu có sẵn và các yếu tố để chọn tài liệu phù hợp với công việc có vẻ như là kiến thức khó tiếp thu. Tuy nhiên, một khi bạn xem qua tất cả thông tin này và hiểu nó, kết quả của dự án sẽ rất đáng kinh ngạc. Vật liệu phù hợp không chỉ giúp loại bỏ lỗi bộ phận mà còn mang lại khả năng vận hành mượt mà và chính xác hơn bất kỳ thứ gì khác.
Cũng cần hiểu rằng lợi ích của vật liệu phù hợp sẽ chỉ đúng nếu bạn đang sử dụng các dịch vụ gia công phù hợp. Cơ khí Intech là giải pháp tốt nhất hiện có về vấn đề này. Chúng tôi là nhà cung cấp dịch vụ gia công CNC có thể xử lý mọi yêu cầu và cung cấp mọi vật liệu có thể mà bạn có thể cần.
