Dieser umfassende Leitfaden vergleicht die 25 am häufigsten bei der CNC-Bearbeitung verwendeten Materialien und hilft Ihnen bei der Auswahl des richtigen Materials für Ihre Anwendung.
Mit der CNC-Bearbeitung können Teile aus nahezu jedem Metall oder Kunststoff hergestellt werden.Daher steht für Teile, die durch CNC-Fräsen und Drehen hergestellt werden, eine große Auswahl an Materialien zur Verfügung.Die Auswahl des richtigen Materials für Ihre Anwendung kann eine ziemliche Herausforderung sein, und es kann entscheidend sein, die Vorteile und besten Einsatzmöglichkeiten jedes verfügbaren Materials zu verstehen.
In diesem Artikel vergleichen wir die gängigsten CNC-Materialien im Hinblick auf mechanische und thermische Eigenschaften, Kosten und typische (und optimale) Anwendungen.
Wie wählt man die richtigen CNC-Materialien aus?
Wenn Sie ein Teil für die CNC-Bearbeitung entwerfen, ist die Auswahl der richtigen Materialien von entscheidender Bedeutung.Hier sind die grundlegenden Schritte, die wir zur Auswahl der richtigen Materialien für Ihre kundenspezifischen Teile empfehlen.
Definieren Sie die Materialanforderungen: Dazu können mechanische, thermische oder andere Materialanforderungen sowie Kosten und Oberflächenbeschaffenheit gehören.Überlegen Sie, wie Sie Ihre Teile verwenden und in welcher Umgebung sie sich befinden.
Identifizieren Sie geeignete Materialien: Legen Sie einige geeignete Materialien fest, die alle (oder die meisten) Ihrer Designanforderungen erfüllen.
Wählen Sie das am besten geeignete Material: Hier ist in der Regel ein Kompromiss zwischen zwei oder mehreren Designanforderungen erforderlich (z. B. mechanische Leistung und Kosten).
In diesem Artikel konzentrieren wir uns auf Schritt zwei.Anhand der unten aufgeführten Informationen können Sie die Materialien identifizieren, die für Ihre Anwendung am besten geeignet sind, und gleichzeitig das Budget Ihres Projekts einhalten.
Was sind die Richtlinien von Hubs für die Materialauswahl für CNC?
In den folgenden Tabellen fassen wir die relevanten Eigenschaften der gängigsten CNC-Materialien zusammen, die wir anhand der Datenblätter der Materialhersteller ermittelt haben.Wir unterteilen Metalle und Kunststoffe in zwei verschiedene Kategorien.
Metalle werden hauptsächlich in Anwendungen eingesetzt, die eine hohe Festigkeit, Härte und thermische Beständigkeit erfordern.Kunststoffe sind leichte Materialien mit vielfältigen physikalischen Eigenschaften, die häufig wegen ihrer chemischen Beständigkeit und elektrischen Isolationsfähigkeit eingesetzt werden.
Bei unserem Vergleich von CNC-Materialien konzentrieren wir uns auf die mechanische Festigkeit (ausgedrückt als Zugstreckgrenze), die Bearbeitbarkeit (die einfache Bearbeitung beeinflusst die CNC-Preise), die Kosten, die Härte (hauptsächlich für Metalle) und die Temperaturbeständigkeit (hauptsächlich für Kunststoffe).
Hier ist eine Infografik, die Sie als Kurzreferenz verwenden können, um schnell CNC-Materialien zu identifizieren, die bestimmte technische Anforderungen erfüllen:
Was ist Aluminium?Die robuste, wirtschaftliche Legierung
Eine Komponente aus Aluminium 6061
Aluminiumlegierungen zeichnen sich durch ein hervorragendes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht, eine hohe thermische und elektrische Leitfähigkeit und einen natürlichen Korrosionsschutz aus.Sie sind einfach zu bearbeiten und kosteneffizient in großen Mengen, was sie oft zur wirtschaftlichsten Option für die Herstellung von Prototypen und anderen Arten von Teilen macht.
Während Aluminiumlegierungen typischerweise eine geringere Festigkeit und Härte als Stähle aufweisen, können sie eloxiert werden, wodurch eine harte Schutzschicht auf ihrer Oberfläche entsteht.
Lassen Sie uns die verschiedenen Arten von Aluminiumlegierungen aufschlüsseln.
❖ Aluminium 6061 ist die am häufigsten verwendete Aluminiumlegierung mit einem guten Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht und ausgezeichneter Bearbeitbarkeit.
❖ Aluminium 6082 hat eine ähnliche Zusammensetzung und ähnliche Materialeigenschaften wie 6061. Es wird in Europa häufiger verwendet (da es den britischen Standards entspricht).
❖ Aluminium 7075 ist die Legierung, die am häufigsten in Luft- und Raumfahrtanwendungen verwendet wird, bei denen es auf Gewichtsreduzierung ankommt.Es weist ausgezeichnete Ermüdungseigenschaften auf und kann durch Wärmebehandlung eine hohe Festigkeit und Härte erreichen, wodurch es mit Stählen vergleichbar ist.
❖ Aluminium 5083 hat eine höhere Festigkeit als die meisten anderen Aluminiumlegierungen und eine außergewöhnliche Beständigkeit gegenüber Meerwasser.Dies macht es optimal für Bau- und Schiffsanwendungen.Es ist auch eine ausgezeichnete Wahl zum Schweißen.
Materialeigenschaften:
❖ Typische Dichte von Aluminiumlegierungen: 2,65–2,80 g/cm3
❖ Kann eloxiert werden
❖ Nicht magnetisch
Was ist Edelstahl?Die starke, langlebige Legierung
Ein Teil aus Edelstahl 304
Edelstahllegierungen zeichnen sich durch hohe Festigkeit, hohe Duktilität sowie hervorragende Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit aus und lassen sich leicht schweißen, bearbeiten und polieren.Abhängig von ihrer Zusammensetzung können sie entweder (im Wesentlichen) unmagnetisch oder magnetisch sein.
Lassen Sie uns die Arten von Edelstahl, die wir auf der Plattform anbieten, aufschlüsseln.
❖ Edelstahl 304 ist die am häufigsten verwendete Edelstahllegierung.Es verfügt über hervorragende mechanische Eigenschaften und eine gute Bearbeitbarkeit.Es ist beständig gegen die meisten Umweltbedingungen und korrosiven Medien.
❖ Edelstahl 316 ist eine weitere gängige Edelstahllegierung mit ähnlichen mechanischen Eigenschaften wie 304. Er verfügt jedoch über eine höhere Korrosions- und Chemikalienbeständigkeit, insbesondere gegenüber Salzlösungen (z. B. Meerwasser), sodass er oft besser für rauere Umgebungen geeignet ist.
❖ Edelstahl 2205 Duplex hat die höchste Festigkeit (doppelt so hoch wie herkömmliche Edelstahllegierungen) und eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit.Es wird in extremen Umgebungen eingesetzt, mit vielen Anwendungen in der Öl- und Gasindustrie.
❖ Edelstahl 303 weist im Vergleich zu 304 eine hervorragende Zähigkeit, aber eine geringere Korrosionsbeständigkeit auf. Aufgrund seiner hervorragenden Bearbeitbarkeit wird er häufig in Großserienanwendungen eingesetzt, beispielsweise bei der Herstellung von Muttern und Schrauben für die Luft- und Raumfahrt.
❖ Edelstahl 17-4 (SAE-Klasse 630) hat mechanische Eigenschaften, die mit 304 vergleichbar sind. Er kann bis zu einem sehr hohen Grad ausscheidungsgehärtet werden (vergleichbar mit Werkzeugstählen) und verfügt über eine ausgezeichnete chemische Beständigkeit, wodurch er für sehr leistungsstarke Anwendungen geeignet ist. beispielsweise die Herstellung von Rotorblättern für Windkraftanlagen.
Materialeigenschaften:
❖ Typische Dichte: 7,7–8,0 g/cm3
❖ Nichtmagnetische Edelstahllegierungen: 304, 316, 303
❖ Magnetische Edelstahllegierungen: 2205 Duplex, 17-4
Was ist Weichstahl?Die Allzwecklegierung
Ein Teil aus Weichstahl 1018
Weichstählewerden auch als kohlenstoffarme Stähle bezeichnet und zeichnen sich durch gute mechanische Eigenschaften, gute Bearbeitbarkeit und gute Schweißbarkeit aus.Da sie relativ kostengünstig sind, werden sie von Herstellern für viele allgemeine Anwendungen wie Vorrichtungen und Vorrichtungen eingesetzt.Weichstähle sind anfällig für Korrosion und chemische Schäden.
Lassen Sie uns die auf der Plattform verfügbaren Arten von Baustählen aufschlüsseln.
❖ Weichstahl 1018 ist eine Allzwecklegierung mit guter Bearbeitbarkeit und Schweißbarkeit sowie ausgezeichneter Zähigkeit, Festigkeit und Härte.Es ist die am häufigsten verwendete Weichstahllegierung.
❖ Weichstahl 1045 ist ein Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt mit guter Schweißbarkeit, guter Bearbeitbarkeit und hoher Festigkeit und Schlagfestigkeit.
❖ Weichstahl A36 ist ein üblicher Baustahl mit guter Schweißbarkeit.Es eignet sich für eine Vielzahl von Industrie- und Bauanwendungen.
Materialeigenschaften:
❖ Typische Dichte: 7,8–7,9 g/cm3
❖ Magnetisch
Was ist legierter Stahl?Die härtere, verschleißfeste Legierung
Ein Teil aus legiertem Stahl
Legierte Stähle enthalten neben Kohlenstoff weitere Legierungselemente, was zu einer verbesserten Härte, Zähigkeit, Ermüdungs- und Verschleißfestigkeit führt.Ähnlich wie Weichstähle sind legierte Stähle anfällig für Korrosion und Angriffe durch Chemikalien
❖ Der legierte Stahl 4140 hat insgesamt gute mechanische Eigenschaften mit guter Festigkeit und Zähigkeit.Diese Legierung eignet sich für viele industrielle Anwendungen, wird jedoch nicht zum Schweißen empfohlen.
❖ Der legierte Stahl 4340 kann auf ein hohes Maß an Festigkeit und Härte wärmebehandelt werden, während seine gute Zähigkeit, Verschleißfestigkeit und Ermüdungsfestigkeit erhalten bleiben.Diese Legierung ist schweißbar.
Materialeigenschaften:
❖ Typische Dichte: 7,8–7,9 g/cm3
❖ Magnetisch
Was ist Werkzeugstahl?Die außergewöhnlich zähe und widerstandsfähige Legierung
Ein aus Werkzeugstahl gefertigtes Teil
Werkzeugstählesind Metalllegierungen mit außergewöhnlich hoher Härte, Steifigkeit, Abriebfestigkeit und thermischer Beständigkeit, solange sie dieser Belastung ausgesetzt sindWärmebehandlung.Sie werden zur Herstellung von Fertigungswerkzeugen (daher der Name) wie Matrizen, Stempeln und Formen verwendet.
Lassen Sie uns die Werkzeugstähle, die wir bei Hubs anbieten, aufschlüsseln.
❖ Werkzeugstahl D2 ist eine verschleißfeste Legierung, die ihre Härte bis zu einer Temperatur von 425 °C behält.Es wird häufig zur Herstellung von Schneidwerkzeugen und Matrizen verwendet.
❖ Werkzeugstahl A2 ist ein luftgehärteter Allzweck-Werkzeugstahl mit guter Zähigkeit und ausgezeichneter Dimensionsstabilität bei erhöhten Temperaturen.Es wird häufig zur Herstellung von Spritzgussformen verwendet.
❖ Werkzeugstahl O1 ist eine ölgehärtete Legierung mit einer hohen Härte von 65 HRC.Es wird häufig für Messer und Schneidwerkzeuge verwendet.
Materialeigenschaften:
❖ Typische Dichte: 7,8 g/cm3
❖ Typische Härte: 45-65 HRC
Was ist Messing?Die leitfähige und kosmetische Legierung
Ein Teil aus Messing C36000
Messingist eine Metalllegierung mit guter Bearbeitbarkeit und ausgezeichneter elektrischer Leitfähigkeit und eignet sich daher ideal für Anwendungen, die eine geringe Reibung erfordern.Oft findet man kosmetische Messingteile, die für architektonische Zwecke verwendet werden (Golddetails).
Hier ist das Messing, das wir bei Hubs anbieten.
❖ Messing C36000 ist ein Material mit hoher Zugfestigkeit und natürlicher Korrosionsbeständigkeit.Da es sich um eines der am leichtesten bearbeitbaren Materialien handelt, wird es häufig für großvolumige Anwendungen verwendet.
Materialeigenschaften:
❖ Typische Dichte: 8,4–8,7 g/cm3
❖ Nicht magnetisch
Was ist ABS?Der Prototyping-Thermoplast
Ein Teil aus ABS
Absist eines der gebräuchlichsten thermoplastischen Materialien mit guten mechanischen Eigenschaften, ausgezeichneter Schlagzähigkeit, hoher Hitzebeständigkeit und guter Bearbeitbarkeit.
ABS hat eine geringe Dichte und ist daher ideal für Leichtbauanwendungen.CNC-bearbeitete ABS-Teile werden oft als Prototypen vor der Massenproduktion im Spritzgussverfahren verwendet.
Materialeigenschaften:
❖ Typische Dichte: 1,00–1,05 g/cm3
Was ist Nylon?Der technische Thermoplast
Ein Teil aus Nylon
Nylon(auch bekannt als Polyamid (PA)) ist ein Thermoplast, der aufgrund seiner hervorragenden mechanischen Eigenschaften, seiner guten Schlagzähigkeit und seiner hohen Chemikalien- und Abriebfestigkeit häufig für technische Anwendungen verwendet wird.Es ist anfällig für Wasser- und Feuchtigkeitsaufnahme.
Nylon 6 und Nylon 66 sind die Qualitäten, die bei der CNC-Bearbeitung am häufigsten verwendet werden.
Materialeigenschaften:
❖ Typische Dichte: 1,14 g/cm3
Was ist Polycarbonat?Der Thermoplast mit Schlagzähigkeit
Ein Teil aus Polycarbonat
Polycarbonat ist ein Thermoplast mit hoher Zähigkeit, guter Bearbeitbarkeit und ausgezeichneter Schlagzähigkeit (besser als ABS).Es ist normalerweise transparent, kann aber in verschiedenen Farben eingefärbt werden.Diese Faktoren machen es ideal für eine Vielzahl von Anwendungen, einschließlich Fluidgeräten oder Automobilverglasungen.
Materialeigenschaften:
❖ Typische Dichte: 1,20–1,22 g/cm3
Was ist POM (Delrin)?Der am besten bearbeitbare CNC-Kunststoff
Ein Teil aus POM (Delrin)
POM ist allgemein unter dem Handelsnamen Delrin bekannt und ist ein technischer Thermoplast mit der besten Bearbeitbarkeit unter den Kunststoffen.
POM (Delrin) ist oft die beste Wahl bei der CNC-Bearbeitung von Kunststoffteilen, die hohe Präzision, hohe Steifigkeit, geringe Reibung, ausgezeichnete Dimensionsstabilität bei erhöhten Temperaturen und eine sehr geringe Wasseraufnahme erfordern.
Materialeigenschaften:
❖ Typische Dichte: 1,40–1,42 g/cm3
Was ist PTFE (Teflon)?Der Thermoplast für extreme Temperaturen
Ein Teil aus PTFE
PTFE, allgemein bekannt als Teflon, ist ein technischer Thermoplast mit ausgezeichneter chemischer und thermischer Beständigkeit und dem niedrigsten Reibungskoeffizienten aller bekannten Feststoffe.Es ist einer der wenigen Kunststoffe, der Betriebstemperaturen über 200 Grad Celsius standhält und ein hervorragender elektrischer Isolator ist.Darüber hinaus verfügt es über rein mechanische Eigenschaften und wird häufig als Auskleidung oder Einlage in einer Baugruppe verwendet.
Materialeigenschaften:
❖ Typische Dichte: 2,2 g/cm3
Was ist HDPE?Der Thermoplast für den Außenbereich und Rohrleitungen
Ein Teil aus HDPE
Polyethylen hoher Dichte (HDPE)ist ein Thermoplast mit einem hohen Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht, hoher Schlagzähigkeit und guter Witterungsbeständigkeit.HDPE ist leicht und eignet sich für den Einsatz im Freien und für Rohrleitungen.Wie ABS wird es häufig zur Herstellung von Prototypen vor dem Spritzgießen verwendet.
Materialeigenschaften:
❖ Typische Dichte: 0,93–0,97 g/cm3
Was ist PEEK?Der Kunststoff ersetzt Metall
Ein aus PEEK hergestelltes Teil
SPÄHENist ein technischer Hochleistungsthermoplast mit hervorragenden mechanischen Eigenschaften, thermischer Stabilität über einen sehr weiten Temperaturbereich und hervorragender Beständigkeit gegenüber den meisten Chemikalien.
Aufgrund seines hohen Festigkeits-Gewichts-Verhältnisses wird PEEK häufig als Ersatz für Metallteile verwendet.Es sind auch medizinische Qualitäten erhältlich, sodass PEEK auch für biomedizinische Anwendungen geeignet ist.
Materialeigenschaften:
❖ Typische Dichte: 1,32 g/cm3
Häufig gestellte Fragen
❖ Welche Vorteile bietet die CNC-Bearbeitung von Metallen?
Metalle eignen sich ideal für Fertigungsanwendungen, die eine hohe Festigkeit, Härte und/oder zuverlässige Beständigkeit gegenüber extremen Temperaturen erfordern.
Die Quelle des Artikels:https://www.hubs.com/knowledge-hub/?topic=CNC+machining
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 10. Mai 2023