Bewerkbaarheid van werkstukmaterialen bij CNC-bewerking

De bewerkbaarheid geeft aan hoe gemakkelijk een materiaal tot de gewenste vorm, afmetingen en afwerking kan worden bewerkt. Dit heeft een directe invloed op de bewerkingstijd, de slijtage van het gereedschap, de oppervlakteafwerking en de kosten van het onderdeel. Het materiaal moet echter ook voldoen aan de eisen die aan het onderdeel worden gesteld op het gebied van sterkte, gewicht, corrosiebestendigheid en geleidbaarheid, dus bij de juiste keuze moet een evenwicht tussen beide aspecten worden gevonden. Een ervaren CNC-bewerkingsdienst kan u helpen die balans voor uw onderdeel te vinden.

Kort antwoord: Messing (C360) en aluminium (6061, 7075) zijn de metalen die het gemakkelijkst met CNC te bewerken zijn. Koolstofstaal en gelegeerd staal (1018, 1045, 4140) en roestvrij staal van de kwaliteit 303 zijn redelijk gemakkelijk te bewerken. Standaard roestvrij staalsoorten (304, 316) en zuiver koper (C110) zijn moeilijker te bewerken, en titanium (kwaliteit 5) is het moeilijkste van de hier besproken metalen. Deze hardere metalen worden nog steeds op grote schaal gebruikt vanwege hun corrosiebestendigheid, geleidbaarheid of sterkte-gewichtsverhouding.

Wat verspaanbaarheid inhoudt

Een metaal met een goede bewerkbaarheid laat zich snel verspanen, zorgt voor minder snelle slijtage van het gereedschap en levert een glad oppervlak op. Een slechte bewerkbaarheid betekent trager verspanen, snellere slijtage van het gereedschap en hogere kosten wanneer u een opdracht plaatst bij een CNC-bewerkingsbedrijf. De belangrijkste factoren zijn hardheid (hardere metalen slijten gereedschappen sneller), warmte (sommige metalen houden warmte vast bij het snijgereedschap, waardoor dit beschadigd raakt) en verharding tijdens het snijden (sommige metalen, zoals roestvrij staal en titanium, worden harder naarmate ze worden gesneden).

CNC-metalen voor CNC-bewerking en hun eigenschappen

1. Messing (C360) – uitstekende bewerkbaarheid

Messing C360 laat zich zeer snel verspanen, breekt in kleine, zuivere spanen en zorgt voor een glad oppervlak met minimale slijtage van het gereedschap. Het heeft een lage wrijving, een goede corrosiebestendigheid en een aantrekkelijk uiterlijk, en wordt gebruikt voor kleponderdelen, fittingen, koppelingen en decoratieve onderdelen. C360 bevat lood, dus voor onderdelen die in contact komen met drinkwater kan loodvrij messing nodig zijn.

2. Aluminium (6061, 7075) – uitstekende bewerkbaarheid

Aluminium is het meest gebruikte CNC-bewerkt metaal en laat zich veel sneller snijden dan staal, waardoor de kosten laag blijven. Het weegt ongeveer een derde van het gewicht van staal, is van nature corrosiebestendig en geleidt warmte goed. 6061 is de standaardkwaliteit voor algemeen gebruik. 7075 is veel sterker en laat zich nog steeds goed bewerken, waardoor het geschikt is voor onderdelen die aan hoge belastingen worden blootgesteld. Typische toepassingen zijn onder meer behuizingen, beugels, koellichamen, onderdelen voor de lucht- en ruimtevaart en prototypes.

3. Koolstofstaal en gelegeerd staal (1018, 1045, 4140) – goede bewerkbaarheid

Deze staalsoorten bieden een hoge sterkte en taaiheid tegen lage materiaalkosten, maar de meeste hebben een coating nodig om roestvorming te voorkomen. 1018 is goedkoop en gemakkelijk te bewerken en te lassen. 1045 is sterker, maar iets moeilijker te bewerken. 4140 kan in zijn zachtere toestand worden bewerkt en daarna warmtebehandeld, of kant-en-klaar gehard worden aangeschaft. Typische toepassingen zijn assen, tandwielen, mallen en opspanningen.

4. Roestvrij staal (303, 304, 316) – redelijke bewerkbaarheid

Roestvrij staal biedt sterkte en een uitstekende corrosiebestendigheid, maar is moeilijker te bewerken dan koolstofstaal. Het wordt harder tijdens het snijden en houdt warmte vast bij het gereedschap, waardoor scherpe gereedschappen en een lagere snijsnelheid nodig zijn. 303 is de gemakkelijkst te bewerken kwaliteit, maar is iets minder corrosiebestendig en wordt niet aanbevolen voor laswerk. 304 is de meest gangbare kwaliteit. 316 is het best bestand tegen zout water en chemicaliën, maar is van de drie het moeilijkst te bewerken. Typische toepassingen zijn onder meer medische apparatuur, voedselverwerking en scheepsonderdelen.

5. Koper (C110) – redelijke bewerkbaarheid

Koper wordt gekozen vanwege zijn elektrische en thermische geleidbaarheid, niet omdat het gemakkelijk te bewerken is. Het is zacht en kleverig, vormt lange spanen die aan het gereedschap blijven kleven en vereist zeer scherp gereedschap. C110 is de standaardkwaliteit voor stroomrails, elektrische contacten, warmtewisselaars en RF-apparatuur.

6. Titanium (kwaliteit 2, kwaliteit 5) – moeilijk te bewerken

Titanium is ideaal voor onderdelen die licht en zeer sterk moeten zijn, maar het is van alle hier besproken metalen het moeilijkst te bewerken. Het houdt warmte vast bij het snijgereedschap en zorgt ervoor dat gereedschap snel verslijt, waardoor het langzaam en met veel koelvloeistof moet worden bewerkt, wat de kosten opdrijft. Het is corrosiebestendig en veilig voor gebruik in het menselijk lichaam, en wordt gebruikt voor onderdelen in de lucht- en ruimtevaart, medische implantaten en hoogwaardige onderdelen. Kwaliteit 5 wordt het meest gebruikt. Kwaliteit 2 is zachter en gemakkelijker te bewerken, maar minder sterk.

Bewerkbaarheid van gangbare CNC-kunststoffen

Kunststoffen laten zich snel snijden met minimale slijtage van het gereedschap, maar ze kunnen smelten door de warmte die bij het snijden ontstaat, vervormen onder de snijdruk en van afmeting veranderen bij temperatuurschommelingen, waardoor het moeilijker is om nauwkeurige afmetingen te behouden. Scherp gereedschap, lichte sneden en goede koeling leveren de beste resultaten op.

• Acetaal (Delrin): Acetaal is stijf, heeft een lage wrijving en behoudt zijn vorm goed. Het wordt gebruikt voor tandwielen, bussen en precisieonderdelen.

• Nylon: Nylon is sterk en slijtvast, maar neemt vocht op, waardoor het enigszins van afmeting kan veranderen. Het wordt gebruikt voor tandwielen, slijtplaten en afstandhouders.

• ABS: ABS is goedkoop en gemakkelijk te verven, waardoor het populair is voor prototypes, behuizingen en afdekkingen.

• Polycarbonaat en acryl: beide zijn doorzichtige kunststoffen. Polycarbonaat krast gemakkelijk en acryl kan barsten als het te krachtig wordt gesneden. Ze worden gebruikt voor afdekkingen, ramen en vitrines.

• PEEK: PEEK is sterk en bestand tegen hitte en chemicaliën, maar het is duur. Het wordt gebruikt voor onderdelen in de lucht- en ruimtevaart en de medische sector.

Hoe kies je het juiste metaal voor CNC-bewerking?

Het beste metaal is het metaal dat tegen de laagste totale kosten aan uw prestatie-eisen voldoet.

Hoe vind je een evenwicht tussen bewerkbaarheid en de eisen die aan het onderdeel worden gesteld?

Het beste materiaal voldoet aan uw prestatie-eisen tegen de laagste totale kosten:

1. Definieer de functie: Maak een overzicht van de belastingen, spanningen en slijtage waaraan het onderdeel moet kunnen weerstaan.

2. Controleer de omgeving: vocht, chemicaliën, hitte en blootstelling aan de buitenlucht beperken je keuzemogelijkheden.

3. Houd rekening met het gewicht: Aluminium en titanium zijn ideaal wanneer elke gram telt.

4. Zoek een evenwicht tussen bewerkbaarheid en budget: Metalen die moeilijker te bewerken zijn, leiden tot een langere bewerkingstijd, meer slijtage van het gereedschap en hogere kosten; kies ze daarom alleen als dat echt nodig is.

5. Plan de afwerking: Anodiseren (voor aluminium) en galvaniseren (voor staal) kunnen de corrosie- en slijtvastheid van een goedkoper metaal verbeteren.

6. Houd rekening met het volume: Maak een prototype van je productiemateriaal als je de prestaties in de praktijk wilt testen.

CNC-bewerking, prototypen en productie met Norck

Norck biedt CNC-bewerking op maat, van unieke prototypes tot grootschalige productie, volgens ISO 9001:2015-gecertificeerde processen. Tot de diensten behoren 3- en 5-assig frezen, draaien en frees-draaien, slijpen, honen en vonkverspaning, evenals ontbramen, afwerking, galvaniseren en assemblage. Norck verwerkt aluminium, staalsoorten, speciale legeringen, kunststoffen en composietmaterialen, biedt DFM-analyses met materiaalaanbevelingen en beschikt over een productienetwerk in de VS en Europa dat klanten bedient in de lucht- en ruimtevaart, defensie, robotica, medische sector, automobielindustrie, energiesector, elektronica en de industriële sector.

Conclusie

Messing en aluminium zijn de gemakkelijkst te bewerken metalen, koolstofstaal biedt een goede balans tussen sterkte en kosten, en roestvrij staal, koper en titanium zijn moeilijker te bewerken, maar onmisbaar wanneer hun eigenschappen van belang zijn. Kunststoffen zoals acetaal, nylon en ABS laten zich snel bewerken en zijn geschikt voor lichtgewicht of goedkope onderdelen. Bij de juiste keuze wordt een evenwicht gevonden tussen de bewerkbaarheid en de functie die het onderdeel moet vervullen.

Moet uw onderdeel worden bewerkt? Upload uw CAD-bestand of technische tekening om een offerte aan te vragen, of vraag een ingenieur om een DFM-beoordeling en materiaalaanbeveling te vragen.