この包括的なガイドでは、CNC 加工で使用される 25 の最も一般的な材料を比較し、用途に適した材料を選択するのに役立ちます。
CNC 加工では、ほぼあらゆる金属やプラスチックから部品を製造できます。そのため、CNC フライス加工と旋削加工によって製造される部品には、非常に幅広い材料が利用可能です。用途に適したものを選択することは非常に難しい場合があり、利用可能な各材料の利点と最適な用途を理解することが重要になる場合があります。
この記事では、機械的特性と熱的特性、コスト、一般的な (そして最適な) 用途の観点から、最も一般的な CNC 材料を比較します。
適切な CNC 材料を選択するにはどうすればよいですか?
CNC 加工する部品を設計する場合、適切な材料を選択することが重要です。カスタム パーツに適切な材料を選択するために従うことをお勧めする基本的な手順を次に示します。
材料要件を定義します。これには、コストや表面仕上げだけでなく、機械的、熱的、またはその他の材料要件も含まれます。パーツをどのように使用するか、どのような環境で使用するかを検討してください。
候補材料を特定する: 設計要件のすべて (またはほとんど) を満たす候補材料をいくつか特定します。
最適な材料を選択する: 通常、ここでは 2 つ以上の設計要件 (機械的性能とコストなど) の間で妥協する必要があります。
この記事では、ステップ 2 に焦点を当てます。以下に示す情報を使用すると、プロジェクトの予算を抑えながら、用途に最適な材料を特定できます。
CNC 用の材料を選択するための Hubs のガイドラインは何ですか?
以下の表は、材料メーカーから提供されたデータシートを調べて収集した、最も一般的な CNC 材料の関連特性をまとめたものです。私たちは金属とプラスチックを 2 つの異なるカテゴリーに分類します。
金属は主に、高い強度、硬度、耐熱性が必要な用途に使用されます。プラスチックは、幅広い物理的特性を備えた軽量の材料であり、耐薬品性や電気絶縁機能を目的としてよく使用されます。
CNC 材料の比較では、機械的強度 (引張降伏強度として表されます)、機械加工性 (機械加工の容易さが CNC の価格に影響します)、コスト、硬度 (主に金属の場合)、および耐熱性 (主にプラスチックの場合) に焦点を当てます。
以下のインフォグラフィックは、特定のエンジニアリング ニーズに適合する CNC 材料を素早く特定するためのクイック リファレンスとして使用できます。
アルミニウムとは何ですか?丈夫で経済的な合金
アルミニウム6061製コンポーネント
アルミニウム合金は、優れた強度対重量比、高い熱伝導性と電気伝導性、そして腐食に対する自然な保護を備えています。これらは機械加工が容易で、大量生産でのコスト効率が高く、多くの場合、プロトタイプや他の種類の部品を製造する場合に最も経済的な選択肢となります。
アルミニウム合金は通常、鋼よりも強度と硬度が低いですが、陽極酸化することができ、表面に硬い保護層を形成します。
さまざまな種類のアルミニウム合金を分類してみましょう。
❖ アルミニウム 6061 は、最も一般的な汎用アルミニウム合金であり、優れた強度対重量比と優れた機械加工性を備えています。
❖ アルミニウム 6082 は、6061 と同様の組成と材料特性を持っています。(英国規格に準拠しているため) ヨーロッパでより一般的に使用されています。
❖ アルミニウム 7075 は、軽量化が重要な航空宇宙用途で最も一般的に使用される合金です。疲労特性に優れ、熱処理により鋼に匹敵する強度と硬度を実現します。
❖ アルミニウム 5083 は、他のほとんどのアルミニウム合金よりも強度が高く、海水に対する優れた耐性を備えています。これにより、建設および海洋用途に最適になります。溶接にも最適です。
材料特性:
❖ アルミニウム合金の一般的な密度: 2.65 ～ 2.80 g/cm3
❖ 陽極酸化処理が可能
❖ 非磁性
ステンレス鋼とは何ですか?強くて耐久性のある合金
ステンレス鋼304製の部品
ステンレス鋼合金は、高強度、高延性、優れた耐摩耗性と耐食性を備えており、溶接、機械加工、研磨が容易です。それらの組成に応じて、（本質的に）非磁性または磁性のいずれかになります。
当社がプラットフォームで提供しているステンレス鋼の種類を詳しく見てみましょう。
❖ ステンレス鋼 304 は、最も一般的なステンレス鋼合金です。優れた機械的特性と良好な機械加工性を備えています。ほとんどの環境条件や腐食性媒体に対して耐性があります。
❖ ステンレス鋼 316 も、304 と同様の機械的特性を持つ、もう 1 つの一般的なステンレス鋼合金です。ただし、特に塩水 (海水など) に対する耐食性と耐薬品性が高いため、より過酷な環境に対処するのに適していることがよくあります。
❖ ステンレス鋼 2205 二相鋼は、最高の強度 (一般的なステンレス鋼合金の 2 倍) と優れた耐食性を備えています。石油やガスの分野で多くの用途に使用され、極限環境で使用されています。
❖ ステンレス鋼 303 は、靭性に優れていますが、304 に比べて耐食性が低くなります。優れた機械加工性により、航空宇宙用のナットやボルトの製造など、大量生産の用途によく使用されます。
❖ ステンレス鋼 17-4 (SAE グレード 630) は、304 に匹敵する機械的特性を持っています。非常に高度に析出硬化することができ (工具鋼に匹敵)、優れた耐薬品性を備えているため、非常に高性能の用途に適しています。風力タービン用のブレードの製造など。
材料特性:
❖ 通常の密度: 7.7 ～ 8.0 g/cm3
❖ 非磁性ステンレス鋼合金: 304、316、303
❖ 磁性ステンレス鋼合金: 2205 二相、17-4
軟鋼とは何ですか?汎用合金
軟鋼 1018 製の部品
軟鋼低炭素鋼としても知られており、優れた機械的特性、優れた機械加工性、良好な溶接性を備えています。比較的低コストであるため、メーカーは治具や治具などの多くの汎用用途に使用しています。軟鋼は腐食や化学的損傷を受けやすいです。
プラットフォームで利用できる軟鋼の種類を詳しく見てみましょう。
❖ 軟鋼 1018 は、機械加工性、溶接性が良好で、靭性、強度、硬度に優れた汎用合金です。最も一般的に使用される軟鋼合金です。
❖ 軟鋼 1045 は、良好な溶接性、良好な機械加工性、高い強度と耐衝撃性を備えた中炭素鋼です。
❖ 軟鋼 A36 は、溶接性に優れた一般的な構造用鋼です。さまざまな産業および建設用途に適しています。
材料特性:
❖ 通常の密度: 7.8-7.9 g/cm3
❖ 磁気
合金鋼とは何ですか?より丈夫で耐摩耗性の高い合金
合金鋼製の部品
合金鋼には炭素に加えて他の合金元素が含まれており、その結果、硬度、靱性、疲労耐性、耐摩耗性が向上します。軟鋼と同様に、合金鋼は腐食や化学物質による攻撃を受けやすいです。
❖ 合金鋼 4140 は、全体的な機械的特性が優れており、優れた強度と靭性を備えています。この合金は多くの工業用途に適していますが、溶接には推奨されません。
❖ 合金鋼 4340 は、良好な靭性、耐摩耗性、疲労強度を維持しながら、高レベルの強度と硬度に熱処理できます。この合金は溶接可能です。
材料特性:
❖ 通常の密度: 7.8-7.9 g/cm3
❖ 磁気
工具鋼とは何ですか?非常に丈夫で耐久性のある合金
工具鋼から機械加工された部品
工具鋼耐久性が高い限り、非常に高い硬度、剛性、耐摩耗性、耐熱性を備えた金属合金です。熱処理。これらは、金型、スタンプ、金型などの製造ツール (その名前の由来) を作成するために使用されます。
Hubs が提供する工具鋼を詳しく見てみましょう。
❖ 工具鋼 D2 は、425°C の温度まで硬度を維持する耐摩耗合金です。切削工具や金型の製造によく使用されます。
❖ 工具鋼 A2 は、良好な靭性と高温での優れた寸法安定性を備えた空気焼入れされた汎用工具鋼です。射出成形金型の製造によく使用されます。
❖ 工具鋼 O1 は、65 HRC の高硬度を持つ油焼き入れ合金です。ナイフや刃物などによく使われます。
材料特性:
❖ 通常の密度: 7.8 g/cm3
❖ 一般的な硬度: 45-65 HRC
真鍮とは何ですか？導電性と化粧品の合金
真鍮C36000部品
真鍮は、優れた機械加工性と優れた導電性を備えた金属合金であり、低摩擦が必要な用途に最適です。建築目的で使用される装飾用の真鍮パーツ (金のディテール) がよく見つかります。
Hubsでご提供している真鍮はこちらです。
❖ 真鍮 C36000 は、高い引張強度と自然耐食性を備えた材料です。最も容易に機械加工できる材料の 1 つであるため、大量生産の用途によく使用されます。
材料特性:
❖ 通常の密度: 8.4 ～ 8.7 g/cm3
❖ 非磁性
ABSとは何ですか?プロトタイピング用熱可塑性プラスチック
ABS製パーツ
ABSは、良好な機械的特性、優れた衝撃強度、高い耐熱性、良好な機械加工性を備えた最も一般的な熱可塑性材料の 1 つです。
ABS は密度が低いため、軽量の用途に最適です。CNC 加工された ABS 部品は、射出成形による量産前のプロトタイプとしてよく使用されます。
材料特性:
❖ 通常の密度: 1.00 ～ 1.05 g/cm3
ナイロンとは何ですか？エンジニアリング熱可塑性プラスチック
ナイロン製の部分
ナイロン(別名ポリアミド (PA)) は、優れた機械的特性、良好な衝撃強度、高い耐薬品性と耐摩耗性により、エンジニアリング用途によく使用される熱可塑性プラスチックです。水や湿気を吸収しやすいのです。
ナイロン 6 とナイロン 66 は、CNC 加工で最も一般的に使用されるグレードです。
材料特性:
❖ 通常の密度: 1.14 g/cm3
ポリカーボネートとは何ですか?衝撃強度を備えた熱可塑性プラスチック
ポリカーボネート製の部品
ポリカーボネートは、高い靭性、優れた機械加工性、および優れた衝撃強度 (ABS より優れている) を備えた熱可塑性プラスチックです。通常は透明ですが、さまざまな色に染めることができます。これらの要素により、流体デバイスや自動車のガラスなどの幅広い用途に最適です。
材料特性:
❖ 通常の密度: 1.20 ～ 1.22 g/cm3
POM（デルリン）とは何ですか？最も加工しやすいCNCプラスチック
POM（デルリン）製パーツ
POMは一般に商品名デルリンで知られており、プラスチックの中で最も加工性の高いエンジニアリング熱可塑性プラスチックです。
高精度、高剛性、低摩擦、高温での優れた寸法安定性、および非常に低い吸水性が必要なプラスチック部品を CNC 加工する場合、POM (デルリン) が最適な選択肢となることがよくあります。
材料特性:
❖ 通常の密度: 1.40 ～ 1.42 g/cm3
PTFE（テフロン）とは何ですか？極度の温度に耐える熱可塑性プラスチック
PTFE製部品
PTFE一般にテフロンとして知られる、優れた耐薬品性と耐熱性を備え、既知の固体の中で最も低い摩擦係数を備えたエンジニアリング熱可塑性プラスチックです。これは、摂氏 200 度を超える動作温度に耐えることができる数少ないプラスチックの 1 つであり、優れた電気絶縁体です。また、純粋な機械的特性も備えており、アセンブリ内のライニングやインサートとしてよく使用されます。
材料特性:
❖ 通常の密度: 2.2 g/cm3
HDPEとは何ですか?屋外および配管用熱可塑性プラスチック
HDPE製の部品
高密度ポリエチレン (HDPE)高い強度重量比、高い衝撃強度、優れた耐候性を備えた熱可塑性プラスチックです。HDPEは軽量で屋外での使用や配管に適しています。ABS と同様に、射出成形の前にプロトタイプを作成するためによく使用されます。
材料特性:
❖ 通常の密度: 0.93 ～ 0.97 g/cm3
ピークとは何ですか?金属に代わるプラスチック
PEEKから製造された部品
ピークは、優れた機械的特性、非常に広範囲の温度にわたる熱安定性、およびほとんどの化学薬品に対する優れた耐性を備えた高性能エンジニアリング熱可塑性プラスチックです。
PEEK は、強度重量比が高いため、金属部品の代替としてよく使用されます。医療グレードも用意されているため、PEEK は生物医学用途にも適しています。
材料特性:
❖ 通常の密度: 1.32 g/cm3
よくある質問
❖ 金属の CNC 加工の利点は何ですか?
金属は、高い強度、硬度、および/または極端な温度に対する信頼性の高い耐性を必要とする製造用途に最適です。
記事の出典:https://www.hubs.com/knowledge-hub/?topic=CNC+マシニング
投稿日時: 2023 年 5 月 10 日