CNC加工在材料的選擇上非常多元,絕大多數的金屬、塑膠、木材、皮革等,都可以利用CNC技術進行加工。因此在加工之前,必須先了解不同材料的特性、成本與適用時機,才能替產品找出做適合的加工材料。讓我們帶你從茫茫材料海中,選出適合你的 CNC加工材料。
1. 金屬
鋁
鋁的重量輕、高強度、高硬度、高熱阻、導電性佳、耐蝕、無磁性等特性,再加上容易加工製造且成本低廉,不論是製作客製化產品,或是樣品,鋁都是經濟實惠的加工材料選項。良好的導熱性,讓鋁經常作為散熱材料使用。
鋁是工業上常用的金屬,許多工業的零件裁切,都需要CNC加工技術的協助。鋁的重量很輕,適合用在運輸工具、3C家電、建築、食品包裝、運動器材、機械五金等對於重量具有要求的工業上。
不鏽鋼
不鏽鋼是由數種金屬,以不同的比例,組合而成的合金鋼。主要包含碳、鐵、鉻、鎳、鉬等金屬,其中鉻的比例必大於10.5%,才能稱為不鏽鋼。利用鉻元素抗氧化的特性,可以防止鐵生鏽;鎳元素能抵抗酸抗鹼;錳元素降低加工成本;鉬元素的硬度及強度高,且更加耐腐蝕,但相對成本也較高。
不鏽鋼具高強度、高延展性、耐磨耗、耐蝕,且易焊接、易加工、易拋光。不同比例的不鏽鋼,具有不同的特性與用途。因此在選擇加工材料之前,必須先了解不同編號的不鏽鋼,具備的特性與適用的場合。
編號 | 201 | 204 | 304 | 316 | 430 |
鉻元素(Cr) | 18% | ||||
鎳元素(Ni) | 3.5% | 2% | 8% | 10% | 0% |
錳元素(Mn) | 5.5% | 8% | 2% | 2% | 1% |
鉬元素(Mo) | 0% | 0% | 0% | 2.5% | 0% |
抗腐蝕 | ★★★ | ★★★ | ★★★★ | ★★★★★ | ★★★ |
強度 | ★★★ | ★★★ | ★★★★ | ★★★★ | ★★★ |
特性 | 工業級
✓價格低 ✕易生鏽 |
工業級 | 食品級
✓用途最廣 |
醫療級
✓耐腐蝕 ✓不具磁性 ✕價格高 |
食品級
✓具磁性 ✓價格低 ✓抗腐蝕 ✕易生鏽 |
常見用途 | 鐵窗
鐵門 梁柱 |
餐具
容器 家具 欄杆 醫療器材 |
外科手術器具
肥料生產設備 食品工業 沿海設施 高架鍋具 |
汽車零件
廚房用具 洗碗機 洗衣機內層 |
不鏽鋼在CNC加工上主要運用在醫療、食品、飲料、航太等對於零件有高強度要求的產品上。不同標號的不鏽鋼材料,在工業上有不同用途,因此在CNC加工前,必須了解各個材料的特性,才能選出適用的不鏽鋼種類。
軟鋼
軟鋼又稱作低碳鋼,是指碳含量低於0.25%的鋼材。和一般的材料相比,軟鋼的強度低、硬度低。延展性強、抗拉強度低、耐磨,加上成本低,容易加工成型、焊接等特性,使軟鋼的運用相當廣泛。利用CNC加工的技術,軟鋼在工業上,可用於機械零件、鋼筋、鏈條、鉚釘、螺栓、鐵絲、馬口鐵等,對延展性需求較大的零件上。
黃銅
黃銅是由銅、鋅所組成的銅合金,具延展性、耐磨性、耐腐蝕,且易加工、易導電,因此在CNC加工上,常用於精密儀器的製造,與船舶相關零件的生產。漂亮的金黃色光澤,具有藝術價值,使其常用於樂器、工藝製品、衛浴設備等用途。
2. 塑膠材料
塑膠由於重量輕、絕緣,在工業上常用於化學阻抗或非絕緣等用途。塑膠材料的種類很多,以下將介紹幾種在CNC加工上經常使用的塑膠材料,包含ABS、PC、POM、鐵氟龍、HDPE、PEEK等。
ABS
ABS為丙烯腈(Acrylonitrile)、丁二烯(Butadiene)、苯乙烯(Styrene)三種化合物結合而成的材料,取其英文字首合稱為ABS,中文全名為「丙烯腈-丁二烯-苯乙烯」。
ABS結合了三種化合物的材料特性,具有耐油、穩定性高、強韌、耐衝擊、透明無色、流動性佳、低密度等特性。在CNC加工上,常用於電子電器外殼、汽車零件、機械工具、樂高、衣物扣子、櫥櫃、文具、安全帽、電池盒等。
PC
全名聚碳酸酯(Polycarbonate),是一種具高韌性、耐衝擊強度高(較ABS高)、透明無色、耐熱,且容易加工、容易上色的塑膠材料。在CNC加工上,常用於CD/ VCD光碟、桶裝水瓶、嬰兒奶瓶、樹脂鏡片、防彈玻璃、車頭燈罩、動物籠子、手機外殼等。
POM
POM(Polyoxymethylene)又稱Derlin,是一種單聚甲醛樹脂,拉抗強度高、耐衝擊,對於汽油、溶劑與其他化學物質,抵抗力強,具備與金屬類似的物理性質,是所有塑膠材料中,最容易加工的一個。Derlin是常見的CNC加工材料上,經常用於汽車、家電、建築、電子、衛生用品等領域。也是塑膠材質中,最適合進行CNC加工的材質。
鐵氟龍
PTEE(Polytetrafluoroethene)俗稱鐵氟龍,具極佳的耐候性、絕緣性、耐磨、不沾黏、抗酸鹼,因而有塑膠之王的美譽。也是塑膠中少數能忍受200℃高溫的塑膠材料。鐵氟龍在CNC加工上,常用於航太、醫療、食品、電子、石化、煤炭、汽車、紡織、機械等用途上。
參考資料:https://www.liakoptfe.com.tw/zh-TW/blogs/whatisteflon
HDPE
高密度聚乙烯HDPE(High Density Polyethylene),化學性物質的耐受度良好、韌性強、彈力強、耐候性佳等特性,且容易加工、成本低、可與食物接觸。HDPE在CNC加工上常用於戶外遊樂設施、管路、砧板、齒輪、軸承等用途。
PEEK
聚醚醚酮PEEK(Polyetheretherketone)具極高的耐熱性、耐化學性,可耐超過260℃的高溫,可以在惡劣的環境中長時間使用。PEEK相較於其他塑膠材料,價格較高,在CNC加工上,常用於食品、醫療、生物科技、航太、石油、天然氣等領域。
3. 木材
木材因為美麗的自然紋路與材料質感,使用廣泛,具導熱慢、保溫性、重量輕、堅固耐用,部分木材具天然香氛,讓許多室內設計都會使用到木材。然而易腐蝕、易燃、易蟲蛀、易折斷、變形等缺點,是利用木材作為CNC加工材料前必須考量到的。
木材是常見的CNC加工材料,從家具、櫥櫃、桌椅、門把,均運用CNC加工技術。而許多觀光公廠的文創飾品的裝飾加工,近年來也引進了CNC雕刻機進行來製作鑰匙圈等紀念品。
4. 皮革
皮革是經過特殊過程處理動物皮膚,製成的一種工藝材料。分為真皮(真實動物皮革製成)與人造革。皮革具耐用,容易加工、染色,不易產生靜電等特性,缺點是容易發霉、變形、需保養。常用於服飾、皮鞋、皮包、樂器、沙發、工業等用途。
CNC雕刻機在皮革的運用主要是裝飾,如同木製文創世品,透過CNC加工,也可以在皮革的表面裝飾,製作客製化的飾品。
結語
從金屬、塑膠、木材到皮革,CNC加工適用的材料種類非常多元,也讓CNC加工技術成為工業上非常重要的加工技術,從機械材料的製作,到日常的加工,CNC加工技術包辦工業發展與日常生活大小事。
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