Gia công CNC đã cách mạng hóa ngành công nghiệp sản xuất, mang lại độ chính xác và tính linh hoạt trong việc sản xuất các bộ phận và bộ phận phức tạp. Một khía cạnh quan trọng của việc gia công CNC thành công là lựa chọn vật liệu phù hợp cho dự án của bạn. Việc lựa chọn vật liệu có thể tác động đến các yếu tố như độ bền, chi phí và tính dễ gia công. Trong bài viết này, chúng ta sẽ khám phá những cân nhắc chính để chọn vật liệu lý tưởng cho các dự án gia công CNC
1. Cách chọn vật liệu gia công CNC tốt nhất
Sự sẵn có của nhiều loại vật liệu để gia công CNC giúp các kỹ sư có thể tự do lựa chọn phương án tốt nhất cho nhu cầu cụ thể của mình. Việc lựa chọn vật liệu phù hợp phụ thuộc vào một số yếu tố, chẳng hạn như độ bền, độ bền, độ hoàn thiện bề mặt và hiệu quả chi phí. Do đó, điều cần thiết là phải hiểu các yếu tố khác nhau cần xem xét trước khi lựa chọn vật liệu CNC cho dự án của bạn. Điều này sẽ giúp bạn đưa ra quyết định sáng suốt và đảm bảo rằng dự án của bạn thành công.
1.1. Môi trường gia công
Điều quan trọng là phải xem xét môi trường gia công khi lựa chọn vật liệu CNC. Bởi vì các vật liệu khác nhau phản ứng khác nhau với các điều kiện gia công khác nhau, chẳng hạn như tốc độ cắt, vật liệu dụng cụ và chất làm mát. Môi trường gia công bao gồm các yếu tố như nhiệt độ, độ ẩm và sự hiện diện của chất gây ô nhiễm. Ví dụ, một số vật liệu có thể có xu hướng sứt mẻ hoặc nứt nếu nhiệt độ gia công quá cao, trong khi những vật liệu khác có thể bị mài mòn dụng cụ quá mức nếu tốc độ cắt quá cao. Tương tự, việc sử dụng chất làm mát hoặc chất bôi trơn nhất định có thể cần thiết để giảm nhiệt và ma sát trong quá trình gia công. Nhưng những thứ này có thể không tương thích với một số vật liệu nhất định và có thể dẫn đến ăn mòn hoặc các dạng hư hỏng khác. Do đó, tính đến môi trường gia công có thể giúp cải thiện năng suất, giảm chi phí và đảm bảo chất lượng của thành phẩm.
1.2. Trọng lượng
Điều cần thiết là phải xem xét trọng lượng của bộ phận để đảm bảo hiệu quả chi phí, hiệu suất và khả năng sản xuất. Các bộ phận nặng hơn đòi hỏi nhiều vật liệu hơn, có thể làm tăng chi phí sản xuất. Ngoài ra, các bộ phận nặng hơn có thể yêu cầu máy CNC lớn hơn và mạnh hơn để sản xuất, điều này làm tăng chi phí và thời gian sản xuất. Do đó, việc chọn vật liệu có mật độ thấp hơn, chẳng hạn như nhôm hoặc magie, có thể giúp giảm trọng lượng của bộ phận và giảm chi phí sản xuất.
1.3. Khả năng chịu nhiệt
Khả năng chịu nhiệt ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng chịu được nhiệt độ cao của vật liệu mà không bị biến dạng hoặc hư hỏng đáng kể. Trong quá trình gia công CNC, vật liệu được gia công trải qua nhiều chu trình gia nhiệt và làm mát khác nhau, đặc biệt khi nó được cắt, khoan hoặc phay. Những chu trình này có thể gây ra sự giãn nở nhiệt, cong vênh hoặc nứt ở những vật liệu không chịu nhiệt.
Chọn vật liệu CNC có khả năng chịu nhiệt tốt cũng có thể giúp cải thiện quy trình gia công và giảm chi phí sản xuất. Khi vật liệu có thể chịu được nhiệt độ cao, nó cho phép tốc độ cắt nhanh hơn và vết cắt sâu hơn. Điều này mang lại thời gian gia công ngắn hơn và giảm mài mòn trên dụng cụ. Các vật liệu khác nhau để gia công CNC có mức độ chịu nhiệt khác nhau và việc lựa chọn vật liệu phụ thuộc vào mục đích sử dụng của thành phẩm. Các vật liệu như nhôm và đồng thích hợp cho các ứng dụng tản nhiệt và quản lý nhiệt do tính dẫn nhiệt tốt của chúng. Nhưng thép không gỉ và titan lại lý tưởng cho các ứng dụng hàng không vũ trụ và y tế do điểm nóng chảy cao và khả năng chống ăn mòn.
1.4. Yêu cầu về độ dẫn điện và từ tính
Trong gia công CNC, những vật liệu có tính dẫn điện cao được ưa chuộng hơn vì chúng có thể tản nhiệt hiệu quả. Điều này đặc biệt quan trọng khi gia công kim loại, vì nhiệt sinh ra trong quá trình gia công có thể khiến vật liệu bị cong vênh hoặc biến dạng. Các vật liệu có độ dẫn điện cao, chẳng hạn như đồng và nhôm, có thể tản nhiệt hiệu quả, giúp ngăn ngừa những vấn đề này.
Đặc tính từ tính cũng rất quan trọng khi lựa chọn vật liệu CNC, đặc biệt là khi làm việc với các vật liệu sắt từ như sắt, niken và coban. Những vật liệu này có từ trường mạnh có thể ảnh hưởng đến quá trình cắt. Các vật liệu không có từ tính, chẳng hạn như titan và thép không gỉ, được ưu tiên sử dụng cho gia công CNC. Bởi vì chúng không bị ảnh hưởng bởi từ trường và do đó tạo ra vết cắt sạch hơn.
1.5. Độ cứng
Khả năng gia công đề cập đến mức độ dễ dàng cắt, khoan hoặc tạo hình vật liệu bằng máy công cụ CNC. Khi vật liệu CNC quá cứng, nó có thể khó cắt hoặc tạo hình, điều này có thể dẫn đến mài mòn dụng cụ quá mức, gãy dụng cụ hoặc độ hoàn thiện bề mặt kém. Ngược lại, vật liệu quá mềm có thể bị biến dạng hoặc lệch dưới lực cắt, dẫn đến độ chính xác về kích thước hoặc độ hoàn thiện bề mặt kém. Do đó, việc chọn vật liệu để gia công CNC có độ cứng phù hợp là rất quan trọng để đạt được các bộ phận gia công chính xác, chất lượng cao. Ngoài ra, độ cứng của vật liệu cũng có thể ảnh hưởng đến tốc độ và hiệu quả của quá trình gia công. Bởi vì vật liệu cứng hơn có thể yêu cầu tốc độ cắt chậm hơn hoặc dụng cụ cắt mạnh hơn.
1.6. Hoàn thiện bề mặt
Bề mặt hoàn thiện ảnh hưởng đến hiệu suất và hình thức của sản phẩm gia công cuối cùng. Ví dụ, một bộ phận có bề mặt nhám có thể chịu nhiều ma sát hơn, điều này có thể dẫn đến hao mòn sớm. Mặt khác, một bộ phận có bề mặt nhẵn sẽ có ít ma sát hơn, dẫn đến hiệu suất được cải thiện và tuổi thọ dài hơn. Ngoài ra, bề mặt hoàn thiện cũng đóng một vai trò quan trọng trong tính thẩm mỹ.
2. Các vật liệu tốt nhất cho các dự án gia công CNC
2.1. Nhôm (6061, 7075)
Nhôm được coi là một trong những vật liệu linh hoạt và có giá trị nhất trong gia công CNC. Nó có tỷ lệ sức mạnh trên trọng lượng đặc biệt, tính chất nhẹ, khả năng chống ăn mòn và vẻ ngoài màu bạc nổi bật. Vì vậy, nhôm rất được ưa chuộng để sử dụng trong nhiều ứng dụng.
Ngoài ra, các đặc tính nhiệt và điện thuận lợi của nó khiến nó trở nên lý tưởng để sử dụng trong nhiều ứng dụng quản lý nhiệt và điện tử. So với các kim loại CNC khác, chẳng hạn như titan và thép, nhôm tương đối dễ gia công, điều này khiến nó trở thành lựa chọn phổ biến của các nhà sản xuất.
Các loại nhôm 6061 và 7075 chất lượng cao đặc biệt phổ biến để sử dụng trong khung hàng không vũ trụ, bộ phận động cơ ô tô và thiết bị thể thao hạng nhẹ. Tuy nhiên, tính linh hoạt của nhôm có nghĩa là nó được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp và ứng dụng khác, bao gồm xây dựng, đóng gói và điện tử tiêu dùng.
2.2. Inox (316, 303, 304)
Inox có độ bền và độ dẻo dai cao, chống mài mòn, chống ăn mòn và có vẻ ngoài sáng bóng như nhôm. Hơn nữa, nó là một trong những kim loại có giá trung bình. Tuy nhiên, nó là vật liệu CNC khó gia công do độ cứng của nó.
Inox 316 SS rất hữu ích trong các ứng dụng hàng hải, thiết bị y tế và vỏ bọc ngoài trời nhờ khả năng chịu nhiệt và ăn mòn. Inox 303 và 314 có thành phần tương tự nhau và thường rẻ hơn và dễ gia công hơn 316. Công dụng chính của chúng bao gồm ốc vít (bu lông, ốc vít, ống lót, v.v.), phụ tùng ô tô và thiết bị gia dụng.
2.3. Thép cacbon và thép hợp kim
Thép carbon và các hợp kim liên quan có độ bền và khả năng gia công tuyệt vời, khiến chúng trở nên lý tưởng để sử dụng trong nhiều ứng dụng. Chúng cũng tương thích với các quy trình xử lý nhiệt khác nhau, nâng cao hơn nữa tính chất cơ học của chúng. Hơn nữa, thép carbon tương đối rẻ so với các kim loại CNC khác.
Tuy nhiên, điều đáng chú ý là thép cacbon và hợp kim của nó vốn không có khả năng chống ăn mòn, không giống như các vật liệu như thép không gỉ hoặc nhôm. Ngoài ra, vẻ ngoài thô ráp của chúng có thể không phù hợp cho các ứng dụng thẩm mỹ.
Tuy nhiên, thép carbon và hợp kim của nó có nhiều ứng dụng thực tế, bao gồm cả các ốc vít cơ khí và các bộ phận kết cấu như dầm. Bất chấp những hạn chế của chúng, những vật liệu này vẫn là lựa chọn phổ biến cho nhiều ứng dụng công nghiệp và sản xuất do độ bền, giá cả phải chăng và khả năng gia công của chúng.
2.4. Đồng thau
Đồng thau là một kim loại đa năng được biết đến với khả năng gia công tuyệt vời, khả năng chống ăn mòn và tính dẫn nhiệt và điện. Nó cũng có vẻ ngoài hấp dẫn nhờ hàm lượng đồng cũng như đặc tính ma sát bề mặt tuyệt vời. Đồng thau tìm thấy nhiều ứng dụng trong các ngành công nghiệp khác nhau. Ví dụ, nó thường được sử dụng trong các sản phẩm tiêu dùng, ốc vít có độ bền thấp, hệ thống ống nước và thiết bị điện. Đặc tính của nó làm cho nó trở thành sự lựa chọn lý tưởng để sản xuất các bộ phận đòi hỏi độ bền và sức mạnh trong khi vẫn giữ được tính thẩm mỹ.
2.5. Nhựa POM
Nhựa POM là một loại nhựa CNC rất linh hoạt với nhiều đặc tính mong muốn. Vật liệu này có độ dẻo dai tốt và hệ số ma sát thấp. Ngoài ra, nó có khả năng chống ẩm cao nên là sự lựa chọn tuyệt vời để sử dụng trong môi trường ẩm ướt. Một trong những ưu điểm chính của nhựa POMl là độ cứng của nó, giúp dễ dàng gia công với độ chính xác về chiều cao. Điều này làm cho nó trở thành lựa chọn phổ biến để sử dụng trong các bộ phận chính xác như vòng bi, bánh răng và van. Do đặc tính cơ học tuyệt vời và khả năng chống chịu cao với các yếu tố môi trường, Acetal là sự lựa chọn đáng tin cậy cho các ngành công nghiệp khác nhau, như ô tô, hàng không vũ trụ và hàng tiêu dùng.
Chọn vật liệu phù hợp cho dự án gia công CNC của bạn là một quyết định quan trọng ảnh hưởng đến hiệu suất, chi phí và thành công chung. Xem xét các yêu cầu cụ thể của ứng dụng của bạn, chẳng hạn như độ bền, trọng lượng và hình thức bên ngoài, để xác định vật liệu phù hợp nhất. Bằng cách hiểu các đặc tính của vật liệu gia công CNC thông thường, bạn có thể đưa ra quyết định sáng suốt để tạo ra các bộ phận được chế tạo chính xác, chất lượng cao cho dự án của mình.
