كيف تختار المواد المناسبة للتصنيع باستخدام الحاسب الآلي؟

يقارن هذا الدليل الشامل أكثر 25 مادة مستخدمة في التصنيع باستخدام الحاسب الآلي ويساعدك على اختيار المادة المناسبة لتطبيقك.

يمكن أن ينتج عن التصنيع باستخدام الحاسب الآلي أجزاء من أي معدن أو بلاستيك تقريبًا.في هذه الحالة ، هناك مجموعة كبيرة من المواد المتاحة للأجزاء المنتجة عبر الطحن والتحويل باستخدام الحاسب الآلي.يمكن أن يكون اختيار الخيار المناسب للتطبيق الخاص بك تحديًا كبيرًا ، ويمكن أن يكون فهم مزايا وأفضل استخدامات كل مادة متاحة أمرًا بالغ الأهمية.

في هذه المقالة ، نقارن بين مواد CNC الأكثر شيوعًا ، من حيث الخصائص الميكانيكية والحرارية والتكلفة والتطبيقات النموذجية (والأمثل).

كيف تختار مواد CNC المناسبة؟

عندما تقوم بتصميم جزء ليتم تشكيله باستخدام الحاسب الآلي ، فإن اختيار المواد المناسبة أمر ضروري.فيما يلي الخطوات الأساسية التي نوصي باتباعها لتحديد المواد المناسبة لأجزاءك المخصصة.

تحديد متطلبات المواد: يمكن أن تشمل هذه المتطلبات الميكانيكية أو الحرارية أو غيرها من المتطلبات المادية ، بالإضافة إلى التكلفة وإنهاء السطح.ضع في اعتبارك كيف ستستخدم أجزائك ونوع البيئة التي ستكون فيها.

تحديد المواد المرشحة: حدد بعض المواد المرشحة التي تفي بجميع (أو معظم) متطلبات التصميم الخاصة بك.

حدد أنسب المواد: عادة ما يكون الحل الوسط مطلوبًا هنا بين اثنين أو أكثر من متطلبات التصميم (على سبيل المثال ، الأداء الميكانيكي والتكلفة).

في هذه المقالة ، سوف نركز على الخطوة الثانية.باستخدام المعلومات الواردة أدناه ، يمكنك تحديد المواد الأكثر ملاءمة لتطبيقك ، مع الحفاظ على مشروعك في حدود الميزانية.

ما هي إرشادات Hubs لاختيار المواد لـ CNC؟

في الجداول أدناه ، نلخص الخصائص ذات الصلة لمواد CNC الأكثر شيوعًا ، والتي تم جمعها من خلال فحص أوراق البيانات المقدمة من مصنعي المواد.نقوم بتقسيم المعادن والبلاستيك إلى فئتين متميزتين.

تستخدم المعادن بشكل أساسي في التطبيقات التي تتطلب قوة وصلابة ومقاومة حرارية عالية.البلاستيك عبارة عن مواد خفيفة الوزن لها مجموعة واسعة من الخصائص الفيزيائية ، وغالبًا ما تستخدم لمقاومتها الكيميائية وقدراتها في العزل الكهربائي.

في مقارنتنا لمواد CNC ، نركز على القوة الميكانيكية (معبرًا عنها على أنها قوة الخضوع للشد) ، والتشغيل الآلي (تؤثر سهولة المعالجة على أسعار CNC) ، والتكلفة ، والصلابة (بشكل أساسي للمعادن) ومقاومة درجة الحرارة (بشكل أساسي للبلاستيك).

فيما يلي رسم بياني يمكنك استخدامه كمرجع سريع للتعرف بسرعة على مواد CNC التي تناسب احتياجات هندسية محددة:

ما هو الألمنيوم؟سبيكة متينة واقتصادية

مكون مصنوع من الألومنيوم 6061

تتميز سبائك الألومنيوم بنسبة ممتازة من القوة إلى الوزن ، وتوصيل حراري وكهربائي عالي ، وحماية طبيعية ضد التآكل.من السهل تصنيعها آليًا وفاعليتها من حيث التكلفة بكميات كبيرة ، مما يجعلها الخيار الأكثر اقتصادا لإنتاج نماذج أولية وأنواع أخرى من الأجزاء.

في حين أن سبائك الألومنيوم عادة ما تكون أقل قوة وصلابة من الفولاذ ، إلا أنه يمكن معالجتها بأكسيد ، مما يخلق طبقة واقية صلبة على سطحها.

دعونا نحلل الأنواع المختلفة من سبائك الألومنيوم.

❖ الألومنيوم 6061 هو أكثر سبائك الألومنيوم شيوعًا للاستخدام العام ، مع نسبة قوة إلى وزن جيدة وقدرة ميكانيكية ممتازة.

❖ الألومنيوم 6082 له تركيبة وخصائص مادية مماثلة لـ 6061. إنه أكثر شيوعًا في أوروبا (لأنه يتوافق مع المعايير البريطانية).

❖ الألومنيوم 7075 هو السبائك الأكثر استخدامًا في تطبيقات الفضاء حيث يكون تقليل الوزن أمرًا بالغ الأهمية.تتميز بخصائص إجهاد ممتازة ويمكن معالجتها بالحرارة إلى قوة وصلابة عالية ، مما يجعلها قابلة للمقارنة بالفولاذ.

❖ الألومنيوم 5083 له قوة أعلى من معظم سبائك الألومنيوم الأخرى ومقاومة استثنائية لمياه البحر.هذا يجعلها مثالية للتطبيقات الإنشائية والبحرية.إنه أيضًا اختيار ممتاز للحام.

الخصائص المادية:

الكثافة النموذجية لسبائك الألومنيوم: 2.65-2.80 جم / سم 3

❖ يمكن أن يكون مؤكسدا

❖ غير مغناطيسي

ما هو الفولاذ المقاوم للصدأ؟سبيكة قوية ومتينة

قطعة من الستانلس ستيل عيار 304

تتمتع سبائك الفولاذ المقاوم للصدأ بقوة عالية وليونة عالية ومقاومة ممتازة للتآكل والتآكل ويمكن لحامها بسهولة وتشكيلها وصقلها.اعتمادًا على تكوينها ، يمكن أن تكون (بشكل أساسي) غير مغناطيسية أو مغناطيسية.

دعونا نحلل أنواع الفولاذ المقاوم للصدأ التي نقدمها على المنصة.

❖ الفولاذ المقاوم للصدأ 304 هو أكثر سبائك الفولاذ المقاوم للصدأ شيوعًا.لها خصائص ميكانيكية ممتازة وآلية جيدة.إنه مقاوم لمعظم الظروف البيئية والوسائط المسببة للتآكل.

❖ الفولاذ المقاوم للصدأ 316 هو سبيكة أخرى شائعة من الفولاذ المقاوم للصدأ لها خواص ميكانيكية مماثلة لـ 304. وهي تتميز بمقاومة عالية للتآكل والمقاومة الكيميائية ، خاصة للمحاليل الملحية (على سبيل المثال مياه البحر) ، لذلك غالبًا ما تكون أفضل للتعامل مع البيئات الأكثر قسوة.

❖ الفولاذ المقاوم للصدأ 2205 على الوجهين لديه أعلى قوة (ضعف قوة سبائك الفولاذ المقاوم للصدأ الشائعة) ومقاومة ممتازة للتآكل.يتم استخدامه في البيئات القاسية ، مع العديد من التطبيقات في مجال النفط والغاز.

❖ يتميز الفولاذ المقاوم للصدأ 303 بصلابة ممتازة ، ولكنه أقل مقاومة للتآكل مقارنة بـ 304. نظرًا لقدرته الممتازة على التشغيل الآلي ، فإنه غالبًا ما يستخدم في التطبيقات ذات الحجم الكبير ، مثل إنتاج الصواميل والمسامير للفضاء.

❖ الفولاذ المقاوم للصدأ 17-4 (درجة SAE 630) له خواص ميكانيكية تضاهي 304. يمكن أن يكون مقوى بالترسيب بدرجة عالية جدًا (يمكن مقارنته بفولاذ الأدوات) وله مقاومة كيميائية ممتازة ، مما يجعله مناسبًا للتطبيقات عالية الأداء للغاية ، مثل تصنيع شفرات توربينات الرياح.

الخصائص المادية:

❖ الكثافة النموذجية: 7.7-8.0 جم / سم 3

❖ سبائك غير مغناطيسية من الفولاذ المقاوم للصدأ: 304 ، 316 ، 303

❖ سبائك مغناطيسية من الفولاذ المقاوم للصدأ: 2205 دوبلكس ، 17-4

ما هو الفولاذ الطري؟سبائك الأغراض العامة

جزء مصنوع من Mild Steel 1018

فولاذ خفيفيُعرف أيضًا باسم الفولاذ منخفض الكربون وله خصائص ميكانيكية جيدة وقابلية كبيرة للتشغيل وقابلية لحام جيدة.نظرًا لأنها منخفضة التكلفة نسبيًا ، يستخدمها المصنعون للعديد من التطبيقات ذات الأغراض العامة ، مثل الرقص والتركيبات.الفولاذ الخفيف عرضة للتآكل والتلف الكيميائي.

دعونا نحلل أنواع الفولاذ الخفيف المتوفرة على المنصة.

❖ الفولاذ الطري 1018 عبارة عن سبيكة للاستخدام العام تتمتع بإمكانية جيدة في الماكينة وقابلية اللحام ومتانة وقوة وصلابة ممتازة.إنها سبائك الفولاذ الطري الأكثر استخدامًا.

❖ الفولاذ الطري 1045 عبارة عن فولاذ كربوني متوسط ​​مع قابلية لحام جيدة وقابلية آلية جيدة وقوة عالية ومقاومة للتأثير.

❖ الفولاذ الطري A36 هو فولاذ هيكلي شائع مع قابلية لحام جيدة.إنها مناسبة لمجموعة متنوعة من التطبيقات الصناعية والإنشائية.

الخصائص المادية:

❖ الكثافة النموذجية: 7.8-7.9 جم / سم 3

❖ مغناطيسي

ما هو سبائك الصلب؟سبيكة أكثر صلابة ومقاومة للاهتراء

جزء مصنوع من سبائك الصلب

تحتوي سبائك الفولاذ على عناصر سبائك أخرى بالإضافة إلى الكربون ، مما يؤدي إلى تحسين الصلابة والمتانة والتعب ومقاومة التآكل.على غرار الفولاذ الخفيف ، فإن سبائك الفولاذ عرضة للتآكل وهجمات المواد الكيميائية

❖ سبائك الصلب 4140 لها خصائص ميكانيكية عامة جيدة ، مع قوة وصلابة جيدة.هذه السبيكة مناسبة للعديد من التطبيقات الصناعية ولكنها غير موصى بها للحام.

❖ يمكن معالجة سبائك الصلب 4340 بالحرارة لمستويات عالية من القوة والصلابة ، مع الحفاظ على متانتها الجيدة ومقاومة التآكل وقوة التعب.هذه السبيكة قابلة للحام.

الخصائص المادية:

❖ الكثافة النموذجية: 7.8-7.9 جم / سم 3

❖ مغناطيسي

ما هي أداة الصلب؟سبيكة صلبة ومقاومة بشكل استثنائي

جزء مُشَكَّل من أداة الصلب

أدوات الصلبهي سبائك معدنية تتمتع بصلابة وتيبس وتآكل ومقاومة حرارية عالية بشكل استثنائي ، طالما أنها تخضعالمعالجة الحرارية.يتم استخدامها لإنشاء أدوات التصنيع (ومن هنا الاسم) مثل القوالب والطوابع والقوالب.

دعنا نكسر أدوات الفولاذ التي نقدمها في Hubs.

❖ أداة الصلب D2 عبارة عن سبيكة مقاومة للاهتراء تحافظ على صلابتها حتى درجة حرارة 425 درجة مئوية.يستخدم بشكل شائع لتصنيع أدوات القطع والقوالب.

❖ أداة الصلب A2 عبارة عن فولاذ للأغراض العامة مقوى بالهواء مع صلابة جيدة وثبات أبعاد ممتاز في درجات حرارة مرتفعة.يستخدم بشكل شائع لتصنيع قوالب الصب بالحقن.

❖ أداة الفولاذ O1 عبارة عن سبيكة مقواة بالزيت بصلابة عالية تبلغ 65 HRC.تستخدم عادة للسكاكين وأدوات القطع.

الخصائص المادية:

❖ الكثافة النموذجية: 7.8 جم / سم 3

❖ صلابة نموذجية: 45-65 HRC

ما هو النحاس؟سبيكة موصلة ومستحضرات التجميل

جزء نحاسي C36000

نحاسعبارة عن سبيكة معدنية ذات قدرة ميكانيكية جيدة وموصلية كهربائية ممتازة ، مما يجعلها مثالية للتطبيقات التي تتطلب احتكاكًا منخفضًا.غالبًا ما تجد قطعًا نحاسية تجميلية تستخدم للأغراض المعمارية (تفصيل الذهب).

هذا هو النحاس الذي نقدمه في Hubs.

❖ النحاس C36000 مادة ذات قوة شد عالية ومقاومة طبيعية للتآكل.إنها واحدة من أكثر المواد التي يسهل تشغيلها آليًا ، لذا فهي تستخدم غالبًا للتطبيقات ذات الحجم الكبير. 

الخصائص المادية:

❖ الكثافة النموذجية: 8.4-8.7 جم / سم 3

❖ غير مغناطيسي

ما هو نظام ABS؟النماذج الأولية لدن بالحرارة

جزء مصنوع من ABS

عضلات المعدةهي واحدة من أكثر مواد اللدائن الحرارية شيوعًا التي تقدم خصائص ميكانيكية جيدة ، وقوة تأثير ممتازة ، ومقاومة عالية للحرارة ، وإمكانية تشغيل جيدة.

تتميز ABS بكثافة منخفضة ، مما يجعلها مثالية للتطبيقات خفيفة الوزن.غالبًا ما تُستخدم أجزاء ABS المشغلة باستخدام الحاسب الآلي كنماذج أولية قبل الإنتاج الضخم مع قولبة الحقن.

الخصائص المادية:

❖ الكثافة النموذجية: 1.00-1.05 جم / سم 3

ما هو النايلون؟اللدائن الحرارية الهندسية

جزء مصنوع من النايلون

نايلون(المعروف أيضًا باسم البولي أميد (PA)) هو لدن حراري يستخدم غالبًا للتطبيقات الهندسية ، نظرًا لخصائصه الميكانيكية الممتازة وقوة تأثيره الجيدة ومقاومته العالية للمواد الكيميائية والتآكل.إنه عرضة لامتصاص الماء والرطوبة.

النايلون 6 والنايلون 66 هما الدرجات الأكثر استخدامًا في التصنيع باستخدام الحاسب الآلي.

الخصائص المادية:

❖ الكثافة النموذجية: 1.14 جم / سم 3

ما هو البولي كربونات؟اللدائن الحرارية ذات قوة التأثير

قطعة مصنوعة من البولي كربونات

البولي كربونات هو لدائن حرارية ذات صلابة عالية وقابلية آلية جيدة وقوة تأثير ممتازة (أفضل من ABS).عادة ما يكون شفافًا ، ولكن يمكن صبغه بمجموعة متنوعة من الألوان.هذه العوامل تجعلها مثالية لمجموعة واسعة من التطبيقات ، بما في ذلك أجهزة فلويديك أو زجاج السيارات.

الخصائص المادية:

❖ الكثافة النموذجية: 1.20-1.22 جم / سم 3

ما هو بوم (ديلرين)؟البلاستيك CNC الأكثر قابلية للتشغيل

جزء مصنوع من POM (Delrin)

يُعرف POM عمومًا بالاسم التجاري Delrin ، وهو عبارة عن بلاستيك حراري هندسي يتمتع بأعلى قدرة ميكانيكية بين البلاستيك.

غالبًا ما يكون POM (Delrin) هو الخيار الأفضل عند تصنيع الأجزاء البلاستيكية باستخدام الحاسب الآلي التي تتطلب دقة عالية وصلابة عالية واحتكاكًا منخفضًا واستقرارًا ممتازًا للأبعاد في درجات حرارة مرتفعة وامتصاص ماء منخفض جدًا.

الخصائص المادية:

❖ الكثافة النموذجية: 1.40-1.42 جم / سم 3

ما هو PTFE (تفلون)؟لدن بالحرارة القصوى

جزء مصنوع من مادة PTFE

PTFE، المعروف باسم Teflon ، هو بلاستيك حراري هندسي يتمتع بمقاومة كيميائية وحرارية ممتازة وأقل معامل احتكاك لأي مادة صلبة معروفة.إنه أحد البلاستيكات القليلة التي يمكنها تحمل درجات حرارة التشغيل فوق 200 درجة مئوية وهو عازل كهربائي رائع.كما أن لها خصائص ميكانيكية نقية وغالبًا ما تستخدم كبطانة أو إدراج في التجميع.

الخصائص المادية:

❖ الكثافة النموذجية: 2.2 جم / سم 3

ما هو الـ HDPE؟البلاستيك الحراري للأماكن الخارجية والأنابيب

جزء مصنوع من HDPE

البولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE)هي مادة بلاستيكية حرارية ذات نسبة عالية من القوة إلى الوزن ، وقوة تأثير عالية ومقاومة جيدة للطقس.HDPE خفيف الوزن ومناسب للاستخدام الخارجي والأنابيب.مثل ABS ، غالبًا ما يتم استخدامه لإنشاء نماذج أولية قبل قولبة الحقن.

الخصائص المادية:

❖ الكثافة النموذجية: 0.93-0.97 جم / سم 3

ما هو نظرة خاطفة؟البلاستيك ليحل محل المعدن

قطعة مصنعة من PEEK

نظرة خاطفةهي مادة بلاستيكية حرارية هندسية عالية الأداء تتمتع بخصائص ميكانيكية ممتازة واستقرار حراري على نطاق واسع جدًا من درجات الحرارة ومقاومة ممتازة لمعظم المواد الكيميائية.

غالبًا ما يستخدم PEEK لاستبدال الأجزاء المعدنية نظرًا لنسبة القوة إلى الوزن العالية.تتوفر الدرجات الطبية أيضًا ، مما يجعل PEEK مناسبًا أيضًا للتطبيقات الطبية الحيوية.

الخصائص المادية:

❖ الكثافة النموذجية: 1.32 جم / سم 3

أسئلة مكررة

❖ ما هي مزايا التصنيع باستخدام الحاسب الآلي بالمعادن؟

تعتبر المعادن مثالية لتطبيقات التصنيع التي تتطلب قوة عالية وصلابة و / أو مقاومة موثوقة لدرجات الحرارة القصوى.

مصدر المقال:https://www.hubs.com/knowledge-hub/؟topic=CNC+machining