CNC 기계
산업 제조
CNC 가공은 거의 모든 금속 또는 플라스틱으로 부품을 생산할 수 있습니다. 이 경우 CNC 밀링 및 터닝을 통해 생산되는 부품에 사용할 수 있는 재료가 매우 다양합니다. 응용 프로그램에 적합한 것을 선택하는 것은 상당히 어려울 수 있으며 사용 가능한 각 재료의 장점과 최상의 용도를 이해하는 것이 중요할 수 있습니다.
이 기사에서는 기계적 및 열적 특성, 비용 및 일반적인(최적의) 응용 분야 측면에서 가장 일반적인 CNC 재료를 비교합니다.
CNC 가공할 부품을 설계할 때 올바른 재료를 선택하는 것이 중요합니다. 다음은 맞춤형 부품에 적합한 재료를 선택하기 위해 따라야 할 기본 단계입니다.
재료 요구 사항 정의:여기에는 기계, 열 또는 기타 재료 요구 사항과 비용 및 표면 마감이 포함될 수 있습니다. 부품을 어떻게 사용할지, 어떤 환경에서 사용할지 고려하세요.
후보 재료 식별:디자인 요구 사항의 전부(또는 대부분)를 충족하는 몇 가지 후보 재료를 찾아냅니다.
가장 적합한 재료 선택:여기에서는 일반적으로 두 가지 이상의 설계 요구 사항(예:기계적 성능 및 비용) 간에 절충이 필요합니다.
이 기사에서는 2단계에 중점을 둘 것입니다. 아래에 제공된 정보를 사용하여 프로젝트 예산을 유지하면서 응용 프로그램에 가장 적합한 자료를 식별할 수 있습니다.
아래 표에는 재료 제조업체에서 제공한 데이터시트를 검토하여 수집한 가장 일반적인 CNC 재료의 관련 특성이 요약되어 있습니다. 우리는 금속과 플라스틱을 두 가지 범주로 나눕니다.
금속은 주로 고강도, 경도 및 내열성이 요구되는 용도에 사용됩니다. 플라스틱은 다양한 물리적 특성을 지닌 경량 소재로, 내화학성 및 전기 절연 기능으로 자주 사용됩니다.
CNC 재료를 비교할 때 기계적 강도(인장 항복 강도로 표시), 가공성(가공 용이성이 CNC 가격에 영향을 미침), 비용, 경도(주로 금속의 경우) 및 온도 저항(주로 플라스틱의 경우)에 중점을 둡니다.
다음은 빠른 참조로 사용할 수 있는 인포그래픽입니다. 특정 엔지니어링 요구 사항에 맞는 CNC 재료를 빠르게 식별하기 위해:
| 자료 | 성적 | 강도* | 경도+ | 가공성 | 비용 | 일반 애플리케이션 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 알루미늄 | 6061 | 중간 | 중간 | ★★★★★ | $ | 범용 항공기 부품 자동차 부품 자전거 프레임 식품 용기 |
| 6082 | 중간 | 중간 | ★★★★★ | $ | 범용 자동차 부품 식품 용기 | |
| 7075 | 높음 | 중간 | ★★★★ | $$$ | 항공기 및 항공우주 부품 자동차 부품 해양 애플리케이션 스포츠 장비 | |
| 5083 | 중간 | 낮음 | ★★★★★ | $$ | 해양 애플리케이션 건설 압력 용기 | |
| 스테인리스 스틸 | 304 | 높음 | 중간 | ★★ | $$$ | 범용 의료 기기 식품 산업 해양 응용 화학 처리 |
| 316 | 높음 | 중간 | ★★ | $$$$ | 음식 준비 장비 해양 애플리케이션 건축 외과 임플란트 화학 용기 | |
| 2205 이중 | 높음 | 높음 | ★ | $$$$$ | 석유 및 가스 해양 응용 화학 처리 열교환기 | |
| 303 | 높음 | 높음 | ★★★ | $$$$ | 항공기 부품 기계 부품 너트, 볼트, 기어, 부싱 | |
| 17-4 | 높음 | 매우 높음 | ★★ | $$$$$ | 터빈 블레이드 해양 애플리케이션 화학 용기 석유 및 가스 원자력 애플리케이션 | |
| 연강 | 1018 | 중간 | 중간 | ★★★ | $$ | 범용 기계 부품 지그 및 고정구 |
| 1045 | 중간 | 높음 | ★★ | $$$ | 범용 기계 부품 | |
| A36 | 높음 | 중간 | ★★★ | $$ | 건설 기계 부품 지그 및 고정구 | |
| 합금강 | 4140 | 중간 | 높음 | ★★ | $$$ | 범용 기계 부품 도구 |
| 4340 | 높음 | 높음 | ★★ | $$$ | 항공기 착륙 장치 동력 전달 도구 | |
| 공구강 | D2 | 높음 | 매우 높음 | ★ | $$$$ | 냉간 가공 도구 다이 및 스탬프 절단 도구 및 칼 |
| A2 | 높음 | 매우 높음 | ★ | $$$$ | 냉간 가공 도구 다이 및 스탬프 절단 도구 및 칼 | |
| O1 | 높음 | 매우 높음 | ★ | $$$$ | 냉간 가공 금형 및 스탬프 | |
| 황동 | C36000 | 중간 | 중간 | ★★★★★ | $$ | 기계 부품 밸브 및 노즐 아키텍처 |
| 자료 | 강도* | 작동 온도+ | 가공성 | 비용 | 일반 애플리케이션 |
|---|---|---|---|---|---|
| ABS | 중간 | 최대 60oC | ★★★ | $$ | 자동차 전자 인클로저 파이프 및 부속품 소비자 제품 |
| 나일론 | 높음 | 최대 100oC | ★ | $$ | 자동차 부품 기계 부품 패스너 |
| 폴리카보네이트(PC) | 높음 | 최대 120oC | ★★ | $$ | 건축용 자동차 전자 인클로저 식품 용기 |
| POM(델린) | 중간 | 최대 82oC | ★★★★ | $$ | 기계 부품 전자 인클로저 부싱 및 부속품 |
| PTFE(테플론) | 낮음 | 최대 260oC | ★★★★ | $$ | 고온 응용 화학 처리 전자 인클로저 식품 처리 |
| HDPE | 낮음 | 최대 80oC | ★ | $$ | 화학 용기 파이프 및 부속품 소비재 |
| 피크 | 높음 | 최대 260oC | ★★ | $$$$ | 의료 응용 화학 가공 식품 가공 고압 밸브 |
알루미늄 합금은 중량 대비 강도가 우수하고 열 및 전기 전도성이 높으며 부식에 대한 자연 보호 기능이 있습니다. 기계 가공이 용이하고 대량으로 비용 효율적이기 때문에 프로토타입 및 기타 유형의 부품을 생산하는 데 가장 경제적인 옵션이 되는 경우가 많습니다.
알루미늄 합금은 일반적으로 강철보다 강도와 경도가 낮지만 양극 산화 처리되어 표면에 단단한 보호층을 생성할 수 있습니다.
알루미늄 합금의 여러 유형을 분석해 보겠습니다.
알루미늄 6061은 중량 대비 강도가 우수하고 기계 가공성이 우수한 가장 일반적인 범용 알루미늄 합금입니다.
알루미늄 6082는 6061과 유사한 구성 및 재료 특성을 가지고 있습니다. 유럽에서 더 일반적으로 사용됩니다(영국 표준을 준수하므로).
알루미늄 7075는 중량 감소가 중요한 항공우주 분야에서 가장 일반적으로 사용되는 합금입니다. 피로 특성이 우수하고 고강도 및 경도까지 열처리가 가능하여 강재에 필적합니다.
알루미늄 5083은 대부분의 다른 알루미늄 합금보다 강도가 높고 해수에 대한 내성이 뛰어납니다. 따라서 건설 및 해양 응용 분야에 최적입니다. 용접에도 탁월한 선택입니다.
알루미늄 합금의 일반적인 밀도:2.65-2.80g/cm3
양극 처리 가능
비자성
스테인리스강 합금은 고강도, 고연성, 우수한 내마모성 및 내식성을 가지며 쉽게 용접, 기계 가공 및 광택 처리할 수 있습니다. 구성에 따라 (본질적으로) 비자성 또는 자성일 수 있습니다.
플랫폼에서 제공하는 스테인리스 스틸의 유형을 분석해 보겠습니다.
스테인리스 스틸 304는 가장 일반적인 스테인리스 스틸 합금입니다. 기계적 성질이 우수하고 가공성이 우수합니다. 대부분의 환경 조건과 부식성 매체에 내성이 있습니다.
스테인리스 스틸 316은 304와 유사한 기계적 특성을 가진 또 다른 일반적인 스테인리스 스틸 합금입니다. 그러나 특히 염수 용액(예:해수)에 대해 부식 및 내화학성이 더 높기 때문에 더 가혹한 환경을 처리하는 데 더 나은 경우가 많습니다.
스테인레스 스틸 2205 Duplex는 가장 높은 강도(일반 스테인레스 스틸 합금의 2배)와 우수한 내식성을 가지고 있습니다. 석유 및 가스 분야의 많은 응용 분야와 함께 극한 환경에서 사용됩니다.
스테인리스 303은 인성이 우수하지만 304에 비해 내식성이 낮습니다. 가공성이 우수하여 항공우주용 너트, 볼트 등의 대량 생산에 많이 사용됩니다.
스테인레스 스틸 17-4(SAE 등급 630)는 304에 필적하는 기계적 특성을 가지고 있습니다. 매우 높은 정도로 석출 경화될 수 있고(공구강과 비교) 우수한 내화학성을 갖고 있어 다음과 같은 매우 고성능 응용 분야에 적합합니다. 풍력 터빈용 블레이드 제조용
재료 특성:
일반적인 밀도:7.7-8.0g/cm3
비자성 스테인리스 스틸 합금:304, 316, 303
마그네틱 스테인리스 스틸 합금:2205 Duplex, 17-4
연강은 저탄소강이라고도 하며 기계적 특성, 기계 가공성 및 용접성이 우수합니다. 상대적으로 저렴하기 때문에 제조업체는 지그 및 고정 장치와 같은 많은 범용 응용 프로그램에 사용합니다. 연강은 부식 및 화학적 손상에 취약합니다.
플랫폼에서 사용할 수 있는 연강의 유형을 분석해 보겠습니다.
연강 1018은 가공성 및 용접성이 우수하고 인성, 강도 및 경도가 우수한 범용 합금입니다. 가장 일반적으로 사용되는 연강 합금입니다.
연강 1045는 용접성, 기계가공성, 강도 및 내충격성이 우수한 중탄소강입니다.
연강 A36은 용접성이 좋은 일반적인 구조용 강입니다. 다양한 산업 및 건설 분야에 적합합니다.
일반적인 밀도:7.8-7.9g/cm3
자기
합금강은 탄소 외에 다른 합금 원소를 포함하여 경도, 인성, 피로 및 내마모성을 향상시킵니다. 연강과 마찬가지로 합금강은 부식 및 화학 물질의 공격에 취약합니다.
합금강 4140은 강도와 인성이 좋으며 전반적인 기계적 특성이 좋습니다. 이 합금은 많은 산업 분야에 적합하지만 용접에는 권장되지 않습니다.
합금강 4340은 우수한 인성, 내마모성 및 피로 강도를 유지하면서 높은 수준의 강도와 경도로 열처리할 수 있습니다. 이 합금은 용접 가능합니다.
일반적인 밀도:7.8-7.9g/cm3
자기
공구강은 열처리를 받는 한 매우 높은 경도, 강성, 내마모성 및 내열성을 갖는 금속 합금입니다. 그들은 다이, 스탬프 및 몰드와 같은 제조 도구(따라서 이름)를 만드는 데 사용됩니다.
Hubs에서 제공하는 공구강을 분석해 보겠습니다.
공구강 D2는 425°C의 온도까지 경도를 유지하는 내마모성 합금입니다. 일반적으로 절삭공구 및 금형 제조에 사용됩니다.
공구강 A2는 고온에서 인성과 치수 안정성이 우수한 공기 경화형 범용 공구강입니다. 일반적으로 사출 성형 금형을 제조하는 데 사용됩니다.
공구강 O1은 65HRC의 고경도 오일 경화 합금입니다. 칼과 절단 도구에 일반적으로 사용됩니다.
일반적인 밀도:7.8g/cm3
일반적인 경도:45-65 HRC
황동은 가공성이 좋고 전기 전도성이 우수한 금속 합금으로 마찰이 적은 응용 분야에 이상적입니다. 건축 목적으로 사용되는 장식용 황동 부품을 종종 찾을 수 있습니다(금 디테일(.
다음은 Hubs에서 제공하는 황동입니다.
황동 C36000은 인장강도가 높고 자연식성이 우수한 소재입니다. 가장 쉽게 가공할 수 있는 재료 중 하나이므로 고용량 애플리케이션에 자주 사용됩니다.
일반적인 밀도:8.4-8.7g/cm3
비자성
ABS는 우수한 기계적 특성, 우수한 충격 강도, 높은 내열성 및 우수한 기계 가공성을 제공하는 가장 일반적인 열가소성 재료 중 하나입니다.
ABS는 밀도가 낮아 경량 애플리케이션에 이상적입니다. CNC 가공 ABS 부품은 사출 성형으로 대량 생산하기 전에 프로토타입으로 사용되는 경우가 많습니다.
재료 특성:
일반적인 밀도:1.00-1.05g/cm3
나일론(일명 폴리아미드(PA))은 우수한 기계적 특성, 우수한 충격 강도, 높은 내화학성 및 내마모성으로 인해 엔지니어링 응용 분야에 자주 사용되는 열가소성 수지입니다. 물과 습기에 약합니다.
나일론 6과 나일론 66은 CNC 가공에 가장 일반적으로 사용되는 재종입니다.
일반적인 밀도:1.14g/cm3
폴리카보네이트는 고인성, 가공성, 충격강도(ABS보다 우수)를 가진 열가소성 수지입니다. 일반적으로 투명하지만 다양한 색상으로 염색될 수 있습니다. 이러한 요소로 인해 유체 장치 또는 자동차 글레이징을 비롯한 광범위한 응용 분야에 이상적입니다.
재료 특성:
일반적인 밀도:1.20-1.22g/cm3
POM은 일반적으로 상품명 Delrin으로 알려져 있으며 플라스틱 중 가장 높은 가공성을 갖는 엔지니어링 열가소성 수지입니다.
POM(Delrin)은 높은 정밀도, 높은 강성, 낮은 마찰, 고온에서의 우수한 치수 안정성 및 매우 낮은 흡수성을 요구하는 플라스틱 부품을 CNC 가공할 때 종종 최상의 선택입니다.
재료 특성:
일반적인 밀도:1.40-1.42g/cm3
일반적으로 테플론으로 알려진 PTFE는 내화학성 및 내열성이 우수하고 알려진 고체 중 마찰 계수가 가장 낮은 엔지니어링 열가소성 수지입니다. 섭씨 200도 이상의 작동 온도를 견딜 수 있는 몇 안 되는 플라스틱 중 하나이며 뛰어난 전기 절연체입니다. 또한 순수한 기계적 특성을 가지며 어셈블리의 라이닝 또는 인서트로 자주 사용됩니다.
일반적인 밀도:2.2g/cm3
고밀도 폴리에틸렌(HDPE)은 중량 대비 강도가 높고 충격 강도가 높으며 내후성이 우수한 열가소성 수지입니다. HDPE는 경량으로 옥외 사용 및 배관에 적합합니다. ABS와 마찬가지로 사출 성형 전에 프로토타입을 만드는 데 자주 사용됩니다.
재료 특성:
일반적인 밀도:0.93-0.97 g/cm3
PEEK는 우수한 기계적 특성, 매우 광범위한 온도 범위에서 열 안정성, 대부분의 화학물질에 대한 탁월한 내성을 갖춘 고성능 엔지니어링 열가소성 수지입니다.
PEEK는 높은 강도 대 중량비로 인해 금속 부품을 대체하는 데 자주 사용됩니다. 의료 등급도 제공되므로 PEEK는 생물 의학 응용 분야에도 적합합니다.
일반적인 밀도:1.32g/cm3
이는 해당 응용 분야에 따라 크게 다르지만 전반적으로 알루미늄 6061은 CNC 가공을 위한 가장 일반적이고 가장 저렴한 금속입니다.
POM(Delrin)은 CNC 가공에 가장 경제적인 플라스틱입니다. 이는 부분적으로 열가소성 수지의 우수한 가공성 덕분입니다.
금속은 고강도, 경도 및/또는 극한 온도에 대한 안정적인 저항이 필요한 제조 응용 분야에 이상적입니다.
3D 프린팅에서 더 일반적이지만 플라스틱은 특수 재료 요구 사항이 있는 경량 부품을 생산하려는 경우 CNC 가공에 이상적입니다. 플라스틱은 또한 프로토타입을 생산하는 데 사용할 수 있습니다(특히 사출 성형으로 대량 생산을 시작하기 전).
CNC 기계
재료의 중요성:내부식성에 적합한 재료 선택 해양 플랫폼에는 거의 50,000피트의 튜빙, 20,000개 이상의 유체 시스템 구성 요소, 10,000개 이상의 피팅, 최대 8,000개의 기계적 연결이 있을 수 있습니다. 그렇기 때문에 재료를 선택할 때 내식성 금속을 선택하는 것이 중요합니다. 부식 관리에 도움이 되는 재료를 지정할 때 고려해야 할 여러 측면이 있습니다. 많은 고려 사항이 재료 자체를 넘어섭니다. 재료 및 제조의 초기 품질은 유체 시스템 구성 요소의 수명에 중요하지만 재료 과학 전문 지식과 재료 선택 의사 결정을
CNC 가공은 모든 제품 제조 산업의 핵심입니다. 산업 제조 및 프로토타이핑에서 가장 일반적으로 사용되는 프로세스입니다. 현재 귀하의 비즈니스를 위한 고품질 CNC 머시닝 서비스를 찾고 있다면 두 가지 이유가 있을 수 있습니다. 1. 제품 제조를 위한 제3자 파트너를 찾고 있거나 2. 긴급 상황이며 즉시 CNC 서비스가 필요합니다. 어느 쪽이든 적합한 CNC 가공 공급업체를 선택하는 것은 비즈니스를 위해 반드시 내려야 하는 중요한 결정입니다. 귀하의 비즈니스에 적합한 CNC 공급업체를 선택하면 많은 작업을 줄이고 장기적으로