Najczęściej obrabiane materiały metodą CNC — od podstaw do eksperta

Wybór właściwego materiału jest decydujący dla powodzenia każdego projektu obróbki metali. Nowoczesne metody produkcyjne sterowane CNC umożliwiają precyzyjną obróbkę szerokiej gamy materiałów. Jednakże każdy materiał ma swoje specyficzne właściwości, zalety i wyzwania.

W BudExpert pracujemy z najróżniejszymi materiałami i wiemy dokładnie, które strategie obróbki są optymalne dla którego materiału.

W tym przewodniku przeprowadzimy Państwa od podstaw najczęściej stosowanych materiałów CNC do zaawansowanej wiedzy eksperckiej. Dowiedzą się Państwo, które materiały nadają się do jakich zastosowań, jak się zachowują i na co zwracać uwagę przy obróbce. Ta wiedza pomoże Państwu dokonać najlepszego wyboru materiału dla Pańśtwa projektu.

Najważniejsze stale w obróbce metali CNC

Stal w swoich różnych stopach jest zdecydowanie najczęściej obrabianym materiałem w metodach CNC. Jej różnorodność  jest imponująca, od prostej stali konstrukcyjnej po specjalne stale wysokostopowe.

Stal konstrukcyjna niestopowa i niskostopowa

Stale konstrukcyjne takie jak S235, S355 lub St37 są standardowymi materiałami do zastosowań strukturalnych. Oferują doskonały stosunek wytrzymałości, obrabialności i kosztów. Te stale można bez problemu ciąć, giąć i spawać.

Wyzwaniem przy stali konstrukcyjnej jest ochrona antykorozyjna. Nieobrobiony materiał szybko rdzewieje, dlatego obróbki powierzchni takie jak cynkowanie, malowanie proszkowe czy lakierowanie są niezbędne.

Stale ulepszone cieplnie dla wyższych wymagań

Stale ulepszone cieplnie takie jak C45, 42CrMo4 lub 34CrNiMo6 są obrabiane cieplnie, aby osiągnąć wyższe wytrzymałości przy dobrej ciągliwości. Te stale są stosowane, gdy elementy są narażone na wyższe obciążenia mechaniczne.

Obróbka stali ulepszonych cieplnie wymaga dostosowanych parametrów. Przy laserowym cięciu rur i profili z takich materiałów musimy redukować prędkość cięcia i dostosowywać moc lasera.

Stale ulepszone cieplnie dobrze się spawają, ale często wymagają podgrzewania wstępnego, aby uniknąć pęknięć zimnych. Dzięki naszemu spawaniu MIG i odpowiedniej wiedzy procesowej wytwarzamy wysokowytrzymałe konstrukcje blaszane również z tych wymagających materiałów.

Stal konstrukcyjna o szczególnych właściwościach

Stale odporne na warunki atmosferyczne takie jak stal Corten (np. S355J2W) tworzą ochronną warstwę rdzy i nie wymagają dodatkowej obróbki powierzchni. Te stale znajdują coraz szersze zastosowanie w architekturze.

Stale drobnoziarniste oferują wyższe wytrzymałości przy mniejszej wadze oraz ulepszoną spawalność. Są idealne dla lekkich konstrukcji, gdzie oszczędność w zakresie wagi jest niezwykle ważna.

Dlaczego stal nierdzewna jest materiałem premium w obróbce CNC?

Stal nierdzewna łączy wytrzymałość mechaniczną z doskonałą odpornością na korozję. Ta kombinacja czyni ją doskonałym wyborem dla niezliczonych zastosowań.

Austenityczna stal nierdzewna jako wszechstronny materiał

Serie 304 (1.4301) i 316 (1.4401/1.4404) są zdecydowanie najczęściej stosowanymi stalami nierdzewnymi. Są niemagnetyczne, doskonale odporne na korozję i dobrze spawalne. Dodatek molibdenu w serii 316 zwiększa odporność na chlorki i czyni je idealnymi dla środowisk morskich lub przemysłu chemicznego.

Szczególną cechą stali austenitycznych jest ich umocnienie na zimno: przy gięciu materiał w obszarze gięcia staje się wyraźnie twardszy i mocniejszy. Należy to uwzględnić przy konstrukcji, ale oferuje to również zalety dla wytrzymałości mechanicznej gotowych konstrukcji blaszanych.

Ferrytyczna stal nierdzewna dla specjalnych wymagań

Ferrytyczne stale nierdzewne takie jak 1.4016 są magnetyczne, tańsze niż warianty austenityczne i oferują dobrą odporność na korozję przy niższych wymaganiach. Dobrze nadają się do zastosowań dekoracyjnych i wykończenia wnętrz.

Martenzytyczna i duplex stal nierdzewna

Martenzytyczne stale nierdzewne takie jak 1.4057 mogą być hartowane i osiągają wysokie wytrzymałości, ale są trudniejsze do spawania. Znajdują zastosowanie w budowie maszyn i dla części zużywalnych.

Stale duplex łączą właściwości stali ferrytycznych i austenitycznych: wysoką wytrzymałość przy doskonałej odporności na korozję.

Jaką rolę odgrywa aluminium we współczesnej produkcji CNC?

Aluminium jest po stali drugim najważniejszym materiałem konstrukcyjnym. Oferuje ono połączenie niskiej wagi, dobrej odporności na korozję i doskonałej obrabialności, co czyni je niezbędnym dla wielu branż.

Stopy aluminium i ich właściwości

Czyste aluminium jest rzadko stosowane. Dopiero przez stopowanie z elementami takimi jak magnez, krzem, miedź czy cynk aluminium osiąga wytrzymałości potrzebne do zastosowań technicznych.

Seria 5000 (stopy AlMg) takie jak AlMg3 (EN AW-5754) oferuje dobrą wytrzymałość przy doskonałej odporności na korozję i spawalności.

Seria 6000 (AlMgSi) takie jak EN AW-6060 lub 6082 jest utwardzalna i osiąga wyższe wytrzymałości. Te stopy są idealne dla profili wyciskanych i znajdują zastosowanie w naszych konstrukcjach rurowych i profilowych.

Specyfika obróbki aluminium

Przy cięciu laserowym blach z aluminium musimy radzić sobie z wysoką refleksyjnością materiału. Nowoczesne lasery światłowodowe radzą sobie z tym bez problemu, ale parametry znacznie różnią się od tych dla stali.

Spawanie aluminium wymaga szczególnej staranności. Warstwa tlenkowa topi się dopiero przy znacznie wyższych temperaturach niż materiał podstawowy. Przy spawaniu MIG prądem przemiennym lub specjalnymi programami impulsowymi przebijamy tę warstwę niezawodnie.

Zastosowania i zalety

Konstrukcje aluminiowe oferują znaczące korzyści wagowe. Możliwa jest oszczędność wagi do 60% w porównaniu ze stalą przy jednoczesnej odporności na korozję bez powłoki ochronnej.

W BudExpert produkujemy z aluminium między innymi obudowy blaszane dla przemysłu elektroniki i telekomunikacji. Również w budowie pojazdów i dla zastosowań mobilnych aluminium jest często pierwszym wyborem.

Jakie materiały specjalne rozszerzają możliwości obróbki CNC?

Obok standardowych materiałów istnieją materiały dla specjalnych zastosowań. W BudExpert dysponujemy odpowiednią ekspertyzą, aby obrabiać również wymagające materiały.

Miedź i stopy miedzi

Miedź zachwyca doskonałą przewodnością elektryczną i cieplną. Mosiądz (miedź-cynk) i brąz (miedź-cyna) oferują dodatkowo dobre właściwości mechaniczne i odporność na korozję.

Obróbka materiałów miedzianych jest wymagająca. Przy cięciu laserowym wysoka przewodność cieplna stanowi wyzwanie — dużo energii jest szybko odprowadzane. Nowoczesne systemy laserowe radzą sobie z tym, ale wymagają dostosowanych parametrów.

Stopy miedzi dobrze się gną i formują. Spawanie wymaga wysokiego doprowadzania ciepła ze względu na szybkie odprowadzanie ciepła. Dzięki spawaniu MIG i gazom ochronnym bogatym w hel osiągamy spektakularne rezultaty.

Tytan i stopy tytanu

Tytan łączy wysoką wytrzymałość z niską wagą i doskonałą odpornością na korozję. Wysoka cena ogranicza zastosowanie do specjalnych aplikacji w lotnictwie i kosmonautyce, technice medycznej lub chemii.

Cięcie strumieniem wody jest dla tytanu często najlepszym wyborem, ponieważ nie następuje termiczne oddziaływanie. Cięcie laserowe jest możliwe, ale wymaga ostrożności, ponieważ tytan przy wysokich temperaturach tytan reaguje z tlenem i azotem.

Tworzywa sztuczne i materiały kompozytowe

Chociaż metale są naszym głównym obszarem działalności, coraz częściej obrabiamy również tworzywa sztuczne i materiały kompozytowe. Nasze cięcie strumieniem wody jest idealne dla takich materiałów, ponieważ nie występuje obciążenie termiczne i można ciąć praktycznie wszystkie materiały.

Tworzywa sztuczne wzmacniane włóknem (GFK, CFK) zyskują na znaczeniu w konstrukcjach lekkich. Konstrukcje hybrydowe łączą struktury metalowe i kompozytowe włókniste i wykorzystują zalety obu klas materiałów.

Podsumowanie

Wybór materiału jest jedną z najważniejszych decyzji w każdym projekcie. Od prostej stali konstrukcyjnej przez stal nierdzewną i aluminium po materiały specjalne — każdy materiał ma swoje mocne strony i idealne obszary zastosowania.

W BudExpert wnosimy wieloletnią wiedzę w obróbce najróżniejszych materiałów. Znamy specyfikę każdego materiału i optymalnie dostosowujemy nasze procesy.

Najczęściej zadawane pytania (FAQ)

Jaka jest różnica między stalą konstrukcyjną a stalą nierdzewną?

Stal konstrukcyjna jest zasadniczo stopem żelazo-węgiel z niewielkimi udziałami innych elementów. Jest tania, dobrze spawalna i mechanicznie wytrzymała, ale ma tendencję do korodowania.

Stal nierdzewna zawiera co najmniej 10,5% chromu, co tworzy ochronną warstwę tlenku chromu i zapewnia odporność na korozję. Dodatkowo nikiel, molibden i inne elementy mogą poprawić jej właściwości.

Stal nierdzewna jest droższa, ale często nie wymaga obróbki powierzchni i jest bardziej higieniczna, dlatego jest preferowana w przemyśle farmaceutycznym i chemicznym.

Dlaczego aluminium jest lżejsze od stali, ale mimo to stabilne?

Aluminium ma tylko około jedną trzecią gęstości stali (2,7 g/cm³ w porównaniu do 7,85 g/cm³). Chociaż absolutna wytrzymałość aluminium jest niższa niż stali, to wytrzymałość właściwa (wytrzymałość na jednostkę masy) jest porównywalna lub nawet wyższa.

Poprzez stopowanie i obróbkę cieplną, stopy aluminium mogą osiągnąć wytrzymałości wystarczające dla wielu zastosowań konstrukcyjnych przy niższej wadze.