Seçtiğiniz CNC işleme malzemeleri, yalnızca nihai parçanın işlevselliğini ve dayanıklılığını değil, aynı zamanda maliyetini, üretim süresini ve gerekli işleme tekniğini de belirler.
Seçebileceğiniz birçok farklı metal ve plastik türü var. Alüminyumun hafifliğini ve sağlamlığını mı, yoksa paslanmaz çeliğin korozyon direncini mi istiyorsunuz? PEEK gibi yüksek performanslı bir plastiğe mi ihtiyacınız var , yoksa ABS kabul edilebilir bir seçenek mi?
Bu kılavuz, CNC tezgahlarında en sık işlenen malzemeleri inceliyor, özelliklerinin işleme üzerindeki etkilerini tartışıyor ve en düşük maliyetle en iyi performansı elde etmek için seçimlerinizi iyileştirmenize yardımcı olacak pratik öneriler sunuyor.
CNC İşlemede Yaygın Kullanılan Malzemeler
İşleme sürecinde kullanılabilecek malzeme türleri neredeyse akla gelebilecek her türdendir, ancak endüstride öncelikle metaller ve plastikler en çok kullanılmaktadır.
CNC İşlemede Kullanılan Metal Malzemeler
CNC işlemede kullanılan metaller, mukavemetleri, dayanıklılıkları ve ısıya dayanıklılıkları nedeniyle en yaygın olanlardır.
- Alüminyum:Bu metal, abartısız bir şekilde, CNC tezgahlarında en sık işlenen metaldir. Diğer metallere kıyasla hafiftir, kolayca işlenebilir ve iyi bir mukavemet-ağırlık oranına sahiptir. 6061 yaygın ve çok yönlü bir alaşımdır, 7075 ise havacılık endüstrisinde kullanılan daha yüksek mukavemetli bir alaşımdır. Korozyona karşı direnci nedeniyle otomotiv, havacılık ve hatta tüketici elektroniği endüstrilerinde parçalarda kullanılır.
- Paslanmaz çelik:Bu metal, sağlamlığı ve korozyona ve paslanmaya karşı direnciyle bilinir. Bu nedenlerle tıp, gıda ve denizcilik sektörlerinde yoğun olarak kullanılır. 303 daha kolay işlenebilir bir kalitedir, 304 ve 316 ise daha dayanıklı kalitelerdir ve daha üstün korozyon direncine sahiptirler, ancak kesici takımlar için daha yıpratıcıdırlar.
- Pirinç: Bu metalin işlenmesinin de çok kolay olduğu bilinmektedir. İyi elektrik iletkenliğine, çok güzel bir estetik görünüme sahiptir ve işlenirken çok az sürtünme oluşturur. Bu nedenlerden dolayı vanalar, elektrik nozulları ve diğer bazı elektrikli donanımlar için kullanılır.
- Titanyum: Ağırlık-mukavemet oranı, sıcaklığa ve korozyona karşı direnci nedeniyle titanyum, havacılık ve tıbbi implant alanlarında vazgeçilmezdir. Bununla birlikte, titanyumun işlenmesi zordur ve ısı iletkenliği düşüktür. Bu nedenle, titanyum aletleri hızla aşındırır.
- Çelik (Karbon ve Alaşım): Çelik, en yüksek mukavemeti ve dayanıklılığı sağlar. Düşük karbonlu çelikler, genellikle yüksek karbonlu çeliklere göre işlenmesi daha kolaydır. 4140 gibi alaşımlı çelikler, daha ağır hizmet uygulamaları için kullanılır ve ayrıca ısıl işlemden geçirilebilir. Bu uygulamalar arasında miller ve dişliler bulunur.
CNC İşlemede Kullanılan Plastik Malzemeler
Hafif ve yalıtkan özelliklerinin yanı sıra aşındırıcı kimyasal ortamlara karşı direnç gösterme yetenekleri nedeniyle plastik, sıklıkla uygun bir malzeme seçimidir. Örneğin, hem prototipleme aşamasında hem de cihazların nihai üretiminde tıbbi cihazlarda ve elektronik cihazlarda yaygın olarak kullanılırlar.
- ABS (Akrilonitril Bütadien Stiren): ABS, en yaygın mühendislik plastiklerinden biridir. Ucuz, işlenmesi kolay ve hatta darbelere karşı dayanıklıdır; bu da hızlı prototiplemenin mühendislik dünyasında sıklıkla kullanılmasının birçok nedeninden biridir.
- Naylon (Poliamid): Son derece güçlü, dayanıklı ve aşınmaya dirençli olmasıyla bilinen naylon, düşük sürtünmeli bileşen parçaları üretmek için oldukça rağbet görmektedir. Bununla birlikte, naylonun yüksek emici özelliği nedeniyle, havadaki nem naylonu etkileyerek deformasyona neden olabilir.
- Delrin (POM): Delrin, yüksek boyutsal kararlılığı ve düşük sürtünmesi nedeniyle plastik hassas mühendislik uygulamaları için mükemmel bir malzemedir. Ayrıca, bağlantı elemanları ve burçlar gibi mühendislik parçaları söz konusu olduğunda metalin popüler bir alternatifi malzemedir.
- PEEK (Polietereterketon): Aşırı sıcaklıklara, kimyasal olarak aşındırıcı ortamlara ve çok zorlu koşullara dayanması gereken çok yüksek performanslı uygulamalar için (örneğin, tıp ve havacılık endüstrileri) PEEK olarak bilinen yüksek fiyatlı bir plastik kullanılır.
- Polikarbonat (PC): Polikarbonat aynı zamanda oldukça rağbet gören bir mühendislik plastiğidir. Şeffaftır, yüksek darbe dayanımıyla bilinir, genellikle çok çeşitli optik uygulamalarda kullanılır ve ayrıca güvenlik gözlüklerinde ve çeşitli sıvıları işleyen sistemlerde de kullanılır.
Malzeme Özellikleri ve Bunların CNC İşleme Üzerindeki Etkisi
CNC işleme yapılırken, temel malzeme özelliklerini bilmek, malzemenin kesici takım altında nasıl davranacağını tahmin etmeye yardımcı olur.
Sertlik
Sertlik, bir malzemenin deforme olmadan ne kadar gerilime dayanabileceğini gösterir.
- Etki: Malzeme çok sertse (örneğin sertleştirilmiş çelikler, titanyum), takım kırılmasını önlemek için kesme hızlarının önemli ölçüde düşürülmesi gerekecek, bu da işleme süresini ve maliyetlerini artıracaktır.
- Seçim İpucu: Malzeme çok fazla aşınmaya veya yıpranmaya maruz kalacaksa, daha yüksek bir sertlik seviyesi belirtin.
işlenebilirlik
İşlenebilirlik, belirli bir malzemenin kesilme kolaylığıdır. Çoğu zaman, serbest işlenebilir çeliklere (1212) %100 puan verilen karşılaştırmalı bir derecelendirmedir.
- Etki: Yüksek işlenebilirlik derecesine sahip malzemeler (örneğin Alüminyum 6061, Pirinç) işi çok daha hızlı, daha az takım aşınmasıyla ve daha ucuza üretir.
- Seçim İpucu: Tasarımınız izin veriyorsa, maliyetleri en aza indirmek için her zaman daha yüksek derecelendirmeye sahip malzemeleri kullanın.
Termal kararlılık
Bir malzemenin termal kararlılığı, ısıya karşı gösterdiği tepkidir.
- Etki: İşleme sırasında sürtünme ısısı oluşur. Plastik düşük termal kararlılığa sahipse, çok agresif bir şekilde işlendiğinde eriyebilir veya deforme olabilir. Titanyum gibi düşük termal iletkenliğe sahip metaller, kesici takıma çok fazla ısı yoğunlaştırarak ömrünü kısaltır.
- Seçim İpucu: Eğer işleme agresif bir şekilde yapılacaksa veya yüksek sıcaklık uygulaması söz konusuysa, yüksek termal kararlılığa sahip malzemeler seçilmelidir.
Gerilme direnci
Çekme dayanımı, bir malzemenin kırılmadan önce gerilme altında dayanabileceği stres miktarını ifade eder.
- Etki: Yüksek çekme dayanımına sahip bir malzeme işleme için seçilirse, işlemeyi zorlaştırması muhtemeldir.
- Seçim İpucu: Çekme dayanımının yapı için yeterli olduğundan emin olun, ancak bileşen yük taşıyıcı değilse, yeterli olandan daha fazla dayanım belirtmekten kaçının.
Farklı İşleme Malzemelerinin Maliyet Etkileri
CNC işlenmiş bir parçanın maliyeti nadiren sadece ham metal bloğunun maliyetidir. Ham madde maliyetleri, işleme süresi ve takım aşınmasının bir kombinasyonudur.
Hammadde Maliyeti
Bu, en belirgin husustur.
- Düşük Maliyetli: ABS, 6061 Alüminyum, Yumuşak Çelik.
- Orta Maliyetli Malzemeler: 304 Paslanmaz Çelik, Naylon, Polikarbonat.
- Yüksek Maliyetli: Titanyum, PEEK, Paslanmaz Çelik 316.
Gizli Maliyet: İşlenebilirlik
Bütçelerin sıklıkla aşıldığı nokta burasıdır. Bir titanyum bloğu, bir alüminyum bloğundan beş kat daha pahalı olabilir, ancak gerçek maliyet makine çalışma süresinden kaynaklanır. Titanyum, ekipmana zarar vermemek için yavaşça kesilmelidir; bu nedenle, alüminyumda 1 saatte kesilebilecek bir parça için makine 10 saat çalışabilir.
Eğer işleme için saatlik ücret ödüyorsanız, zamanın 10 kat artması ham madde maliyetini gölgede bırakır.
Alet Aşınması ve Değişimi
Cam elyaf takviyeli naylon veya sert metaller gibi aşındırıcı malzemeler, freze uçlarını ve matkap uçlarını hızla aşındırır. Bir makinistin işin ortasında körelmiş bir aleti değiştirmek için makineyi durdurması gerekiyorsa, bu arıza süresinin ve yeni aletin maliyetinin bedelini siz ödersiniz.
CNC İşleme İçin Malzeme Seçimini Optimize Etmeye Yönelik İpuçları
Tasarım aşamasında bu optimizasyon stratejilerini izleyerek maliyetleri ve teslim sürelerini azaltabilirsiniz.
1. Çok Fazla Detaylandırmayın
Tasarım için "en iyi" malzeme olarak 5. sınıf titanyumun seçilmesi, mutlaka kullanılması gerektiği anlamına gelmez. Mühendisler, aslında en uygun maliyetli malzemeleri kullanmalıdır. Eğer parça bir masanın üzerinde duracak ve sadece bir sensörü tutacaksa, yüksek kaliteli çeliğin pahalı bir versiyonuna gerek yoktur.
2. Kütük Boyutlarınızı Standartlaştırın
CNC işleme makinelerinde, makinistler hammaddelerini çubuk, mil ve levha boyutlarında temin ederler. Eğer bir tasarımda parçanın 51 mm genişliğinde olması gerekiyorsa, makinistin 60 mm'lik bir çubuk alıp 9 mm'sini frezelemesi gerekir. Eğer parça 49 mm genişliğinde olacak şekilde tasarlanmışsa, 50 mm'lik bir çubuk kullanabilirler ve malzeme israfı olmaz. Bu da işleme için daha az zaman gerektirir.
3. Son İşlemeyi Düşünün
Belirli bir yüzey sertliğine ihtiyaç duyuluyorsa ve parçanın kolayca işlenmesi gerekiyorsa, ikincil işlemler uygulanmalıdır. Yüzey sertleştirmede daha yumuşak çelikler kullanılabilir ve aynı durum, daha aşınmaya ve korozyona dayanıklı bir yüzey tabakası için anotlama işlemi uygulanabilen alüminyum için de geçerlidir.
4. Duvarlarınızın Kalınlığını Göz Önünde Bulundurun
Bu durum diğer tüm malzemeler için geçerli olsa da, plastikler söz konusu olduğunda daha da kritiktir. İşleme süreçleri düzensiz yüzey bitişleri oluşturabilir ve daha da tehlikelisi, duvar kalınlığı daha ince ise iş parçasında çatlaklara neden olabilir. Duvar kalınlığını gereğinden fazla büyük tutun ve kesici aletin darbesine dayanacak kadar yeterli olduğundan emin olun.
Sonuç
CNC işleme için doğru malzemeyi seçmek nadiren siyah-beyaz bir karardır. Bu, nihai ürünün fiziksel gereksinimleri ile üretimdeki ekonomik gerçekler arasında bir uzlaşmadır. İşlenebilirlik, maliyet ve mekanik özellikler arasındaki dengeyi anlayarak, yalnızca işlevsel değil, aynı zamanda üretimi verimli olan parçalar tasarlayabilirsiniz.
Alüminyumun çok yönlülüğüne, çeliğin dayanıklılığına veya Delrin'in hassasiyetine yönelmeniz fark etmeksizin, en önemli nokta üretim ortağınızı tasarım sürecinin başlarında dahil etmektir. Onların üretim sahasındaki deneyimleri, ilk yonga kesilmeden önce zaman ve para tasarrufu sağlayacak paha biçilmez bilgiler sunabilir.
Sıkça Sorulan Sorular
S: CNC işleme için en ucuz metal hangisidir?
A: Genellikle, Alüminyum 6061 en ucuzudur. Bazı yumuşak çeliklerin ham madde fiyatı pound başına daha düşük olsa da, Alüminyum çok daha hızlı kesilir, bu da toplam üretim maliyetini düşürür.
S: Kauçuk CNC tezgahında işlenebilir mi?
A: Çok zor. Kauçuk çok yumuşak ve esnek. Kesilmek yerine, kesici aletten uzaklaşma eğiliminde. Kauçuk benzeri malzemeler için, kalıp işleyip parçayı döküm yöntemiyle üretmek daha iyidir. Poliüretan (PU) gibi daha sert elastomerlerin dondurulması da daha iyi sonuç verir.
S: Titanyumun işlenmesi neden bu kadar pahalı?
A: Çünkü düşük ısı iletkenliğine sahip (çok ısınıyor) ve kesici takımlarla kimyasal olarak reaksiyona giriyor (bu da takımların aşınmasına neden oluyor). Ayrıca, fiziksel olarak kesilmesi zor olduğu için takımları daha hızlı aşındırıyor. Bu nedenle, makinistlerin yavaş hareket etmesi ve kesici takımları daha sık değiştirmesi gerekiyor.
S: Hassas toleransları korumak için en iyi plastik hangisidir?
A: Dar toleranslar için Asetal (Delrin/POM) en iyi plastiktir. Naylondan farklı olarak daha sert, boyutsal olarak sabit ve neme karşı dayanıklıdır.
