في الأجزاء المصنعة باستخدام الحاسب الآلي، يوجد دائمًا خيار اختيار المواد ويعتمد ذلك بشكل مباشر على متطلبات المشروع والتصميم. نظرًا لأننا سنناقش تصنيع المعادن مقابل تصنيع البلاستيك، فسوف ينصب تركيزنا على الخصائص التي تأتي بها كل من المواد وما هي التحديات التي تواجه تصنيع البلاستيك والمعادن.
عند إنشاء الأجزاء، من الضروري اختيار المواد المناسبة. قد يؤدي استبدال الأجزاء التي كانت مصنوعة سابقًا من المعدن بالبلاستيك إلى منتجات ذات جودة أعلى وزيادة الإنتاجية. هل المعدن جيد؟ أم أنه من الأفضل اختيار الراتنج؟ من أجل اتخاذ القرار الصحيح، يجب أن تفهم خصائص كل مادة.
ومن خلال فهم خصائص المواد، يمكنك تحديد المواد التي تلبي متطلبات الجزء وتكون فعالة من حيث التكلفة أيضًا.
على الرغم من أن المعادن والبلاستيك يشار إليها بشكل شائع، إلا أن خصائصها تختلف بشكل كبير اعتمادًا على المادة.
المعادن مقابل الآلات البلاستيكية
في العقود الأخيرة، تطورت التكنولوجيا في صناعة البلاستيك، وتم تطوير العديد من المواد البلاستيكية التي تتميز بمقاومة ممتازة للحرارة ومتانة. يمكن الآن استخدام المواد البلاستيكية الهندسية شديدة المقاومة للحرارة والمواد البلاستيكية الهندسية الفائقة كبدائل للأجزاء ذات درجة الحرارة العالية مثل تلك الموجودة حول المحركات، والتي لم تكن ممكنة في السابق إلا مع المعدن.
في حين أن المفهوم الأساسي للتصنيع باستخدام الحاسب الآلي يظل كما هو، إلا أن هناك بعض الاعتبارات الأساسية عند العمل بمواد مختلفة:
- الأدوات: هناك حاجة إلى أدوات قطع مختلفة للمعادن والبلاستيك بسبب خصائصها المختلفة. تتطلب المعادن أدوات أقوى وأكثر متانة للتعامل مع قوى القطع العالية المعنية.
- سرعات التصنيع والأعلاف: سيتم أيضًا تعديل السرعة ومعدل التغذية الذي تعمل به آلة CNC بناءً على صلابة المادة. كلما كانت المادة أصعب، كانت السرعة والتغذية أبطأ. على سبيل المثال، يحتاج الفولاذ إلى سرعة وتغذية أبطأ مقارنة بالألمنيوم عند التصنيع. بشكل عام، تحتاج المواد المعدنية إلى سرعة ومعدل تغذية أبطأ مقارنة بالبلاستيك. باستثناء أن بعض المواد البلاستيكية الهندسية الفائقة مثل FR4 أو اللدائن الهندسية بالإضافة إلى الألياف تكون أصعب من المعدن العادي، لذا فهي تحتاج إلى سرعة وتغذية أبطأ عندما يقوم هذا النوع من المواد البلاستيكية بعملية التصنيع.
- التبريد والتشحيم: يمكن أن تولد الآلات الحرارة، واعتمادًا على المادة، يمكن استخدام تقنيات التبريد مثل السوائل أو الضباب لمنع التشويه أو الذوبان.
المواد: المعادن مقابل البلاستيك
تختلف الخصائص الأساسية للبلاستيك والمعدن بشكل كبير. إذا كان لديك فهم تقريبي لخصائص البلاستيك والمعدن، فسيكون من الأسهل اختيار المادة. وسنشرح خصائص البلاستيك والمعادن صنفًا بصنف، وكذلك الاختلافات في طرق المعالجة.
نسبة
إذا كان البلاستيك العادي 1، فإن الألومنيوم أثقل من 2 إلى 3 مرات، والحديد والنحاس أثقل من 8 إلى 9 مرات.
إن خصائص المواد البلاستيكية، وهي أخف من المعادن، مفيدة بطرق مثل تقليل وزن السيارات وتحسين كفاءة استهلاك الوقود.
التوصيل الكهربائي
يوصل الفولاذ الكهرباء، لكن البلاستيك لا يقوم بذلك، مما يجعله مناسبًا لتصنيع الأجزاء العازلة. من ناحية أخرى، يتم شحن البلاستيك بسهولة بالكهرباء وبالتالي يجذب الغبار.
بالإضافة إلى ذلك، تسمى بعض المواد البلاستيكية "البلاستيك الموصل" الذي يوصل الكهرباء.
مقاوم للحرارة
تتمتع راتنجات الأغراض العامة بمقاومة للحرارة أقل من المعادن. ولذلك، بشكل عام، فهو غير مناسب للاستخدام كأجزاء تستخدم في البيئات ذات درجة الحرارة العالية مثل تلك المحيطة بمحركات السيارات. ومع ذلك، مع تطور اللدائن الهندسية، يمكن استخدام المزيد والمزيد من اللدائن الهندسية مثل PEEK وPBS بالإضافة إلى الألياف كأجزاء عالية الحرارة حول المحركات لاستبدالها بالمعدن.
المقاومة تأثير
بشكل عام، المعدن لديه مقاومة تأثير أعلى من البلاستيك. ومع ذلك، هناك أيضًا مواد بلاستيكية تم زيادة قوتها بإضافة أشياء مثل الألياف الزجاجية. كما تم استخدام المواد البلاستيكية شديدة المقاومة للصدمات كمواد لمصدات السيارات.
مقاومة كيميائية
وباستثناء بعض الأنواع، تكون المعادن عرضة للأكسدة والصدأ. ومن ناحية أخرى، يتميز البلاستيك بأنه حساس للمذيبات العضوية، إلا أن هناك أنواعًا تتمتع بمقاومة كيميائية عالية. حتى لو كانت الأجزاء المعدنية تتطلب مقاومة للصدأ، فإن البلاستيك لا يحتاج إلى مقاومة للصدأ لأنه لا يصدأ.
درجة عالية من الحرية في الشكل
تتميز الراتنجات ذات الأغراض العامة بنقطة انصهار منخفضة، مما يجعلها أسهل في التشكيل من المعادن.
بالإضافة إلى ذلك، فهي تتميز بخصائص مناسبة للإنتاج الضخم، ويمكن أن تقلل من تكاليف إنتاج المنتج.
ومع ذلك، فإن الشكل المناسب والإنتاجية يختلفان اعتمادًا على طريقة القولبة، لذلك من المهم تحديد طريقة القولبة التي تناسب الجزء الذي تقوم بتصنيعه.
سهولة التلوين
يمكن طلاء أو طلاء كل من الراتنج والمعدن، ولكن يمكن تشكيل البلاستيك في حالة ملونة عن طريق خلط الأصباغ مع المادة. مناسبة لإنتاج كميات كبيرة من الأجزاء من نفس اللون.
الاستقرار الأبعاد
بالمقارنة مع المعادن، فإن البلاستيك أكثر حساسية للتغيرات في درجات الحرارة، وبالتالي كلما ارتفعت درجة الحرارة، زادت خصائصها مثل الصلابة.
التكلفة
غالبًا ما تتوفر راتنجات الأغراض العامة بأسعار أقل من المعادن. ومن ناحية أخرى، فإن المواد البلاستيكية عالية الأداء مثل اللدائن الهندسية غالبا ما تكون أكثر تكلفة من المعادن.
عملية تصنيع المعادن والبلاستيك
تتضمن عملية التصنيع باستخدام الحاسب الآلي ثلاث تقنيات رئيسية لتصنيع المعادن والبلاستيك:
- الطحن
- حفر
- تحول
الطحن
CNC الطحن يعتمد على الحركة الدورانية للقاطع الذي يتحرك على طول سطح المادة المعالجة ويقطعها. في هذه العملية، تظل قطعة العمل ثابتة. آلات الطحن، على عكس المخارط، تعمل بشكل رئيسي على الأسطح المسطحة. يتم تنفيذ العمل باستخدام قاطعة طحن متعددة النقاط، والتي من خلال فصل الطبقات غير الضرورية من قطعة العمل، تمنحها الأبعاد أو الأشكال أو الهيكل المطلوب.
حفر
أصبح الحفر باستخدام الحاسب الآلي ممكنًا بفضل استخدام أنواع خاصة من المثاقب، ولكن ليس هذا فقط. CNC حفر في بعض الأحيان يستخدم آلات الطحن أو المخارط لهذا الغرض. كل هذا يتوقف على نوع مادة العمل ونوع الثقب الذي نريد أو بالأحرى نحتاج إلى الحصول عليه.
بفضل إمكانية تحديد موضع المثقاب بدقة بالغة في أي مستوى، فمن الممكن عمل أي نوع من الثقوب بعمق وقطر محددين بدقة.
تحول
تحول CNC هي طريقة تصنيع تتضمن تقليل قطر الجسم وإعطائه شكلًا أسطوانيًا أو مخروطيًا. تتضمن هذه العملية أداة القطع. يتم تثبيت قطعة العمل على الجهاز ومن ثم إخضاعها لسرعة عالية ودوران مستمر. يتم تحريك أداة القطع نحوها لتوفير قوة التغذية اللازمة. يتحرك في خط مستقيم، ويقطع الطبقات اللاحقة.
هل يمكن استخدام نفس الآلة في تصنيع المعادن والبلاستيك؟
في معظم السيناريوهات، نعم يمكننا استخدام نفس الأجهزة ولكن هناك بعض العوامل المهمة التي يجب مراعاتها مثل:
اعتبارات خاصة بالمواد
إلى جانب الطحن والحفر والخراطة، هناك بعض العوامل الإضافية التي يجب مراعاتها في معالجة كل من المعادن والبلاستيك. هناك:
- معلمات القطع
- استراتيجيات التبريد
- اختيار الأدوات
معلمات القطع
تحدد معلمات القطع معدل التغذية والسرعة لتشغيل ماكينة CNC. نظرًا للميزات الصلبة، بشكل عام، تحتاج المواد المعدنية إلى سرعة ومعدل تغذية أبطأ مقارنة بالمواد البلاستيكية. سيساعد ذلك على تقليل تآكل الأداة وتوليد الحرارة المفرطة أثناء عملية التصنيع.
استراتيجيات التبريد
للحفاظ على عمر الأداة وسلامة الأجزاء، من الضروري التحكم في درجة الحرارة أثناء عملية التصنيع. لذلك، يلعب اختيار المبرد دورا حاسما هنا.
تبريد الفيضانات: إنها ممارسة شائعة حيث يتم استخدام كمية كبيرة من سائل التبريد في منطقة القطع. يساعد على تبديد الحرارة بشكل ملحوظ.
التبريد بالضباب: لتصنيع البلاستيك، يفضل استخدام تقنية التبريد بالرذاذ. في هذه الطريقة، نستخدم كمية أقل من سائل التبريد للتحكم في درجة الحرارة.
اختيار الأدوات
أي نوع من أداة قطع من الأفضل قطع المعادن والبلاستيك؟ وهذه نقطة حيوية أخرى يجب مراعاتها. نظرًا لأن المعادن قوية، فإنها تحتاج إلى أدوات أكثر مقاومة للتآكل مثل الكربيد. ومن ناحية أخرى، بالنسبة لتصنيع البلاستيك، يمكننا استخدام الأدوات الفولاذية أو المطلية بالماس.
مستويات الصعوبة: المعادن مقابل البلاستيك
هناك تصور عام بأن تصنيع المعادن أكثر صعوبة مقارنة بالبلاستيك ولكن تصنيع البلاستيك أكثر صعوبة. ويرجع ذلك إلى التفاوتات الدقيقة التي يصعب التحكم فيها. والسبب هو وجود إجهاد داخلي من البلاستيك نفسه؛ ونتيجة لذلك، من الممكن أن يحدث التشوه والتشقق، مما يؤدي في النهاية إلى عدم تحمل المنتج أو التخلص منه.
لحل هذه المشكلة، يحتاج المهندسون إلى المزيد من الخبرة في معالجة البلاستيك حتى يتمكنوا من إدارة كل التفاصيل التشغيلية. يتمتع مهندسو Boyi Technology بخبرة عملية تزيد عن 10 سنوات في معالجة المواد البلاستيكية. وهم يعرفون جيدًا كيفية التحكم في العملية جيدًا وصنع أجزاء بلاستيكية فريدة وعالية الجودة لعملائنا.
ضع أجزائك في الإنتاج اليوم
جميع التحميلات آمنة وسرية.
صعوبة أكبر:
على الرغم من أن المعادن أصلب بشكل عام، إلا أن تصنيع البلاستيك يمكن أن يكون صعبًا للغاية بسبب خصائصه. إليكم السبب:
- حساسية الحرارة: تتميز المواد البلاستيكية بنقاط انصهار أقل مقارنة بالمعادن. زيادة طفيفة في درجة الحرارة يمكن أن تشوه الأجزاء.
- خصائص المواد المتنوعة: للحصول على أفضل النتائج، من المهم اختيار أفضل المواد البلاستيكية. وسوف تساعدك على تقديم جزء مثالي دون ترك أي مشكلة.
تحديات الدقة في المعادن والبلاستيك:
من الصعب جدًا الحفاظ على التسامح المحكم في المواد البلاستيكية مقارنة بالمعادن في عملية التصنيع باستخدام الحاسب الآلي. ويرجع ذلك إلى سببين رئيسيين:
- تشوه المواد
- آثار الآلات
التوفر المحدود:
لا توفر جميع شركات التصنيع باستخدام الحاسب الآلي تصنيع البلاستيك باستخدام الحاسب الآلي بسبب نقص الخبرة الفنية.
احتياجات ما بعد المعالجة:
تحتاج الأجزاء البلاستيكية إلى تشطيب يدوي يتطلب مهارات وتكنولوجيا لتحقيق أفضل النتائج. من ناحية أخرى، المعادن هي مواد سهلة لتشطيب الأسطح. في عملية القطع، هناك فرص لحدوث نتوءات صغيرة على القطع. تتم إزالة هذه النتوءات باستخدام تقنية التشطيب اليدوي.
لمزيد من المعلومات حول ما هو deburring، يرجى الرجوع إلى هذا المورد.
تطبيقات التصنيع باستخدام الحاسب الآلي مع المعدن والبلاستيك
| الميزات | الآلات المعدنية | تصنيع البلاستيك |
| تطبيقات نموذجية | مكونات المحرك (المكابس والصمامات) أجزاء الفضاء الجوي (مكونات الجناح، معدات الهبوط) يزرع الطبية | النماذج الأولية والأجزاء ذات الحجم المنخفض المستهلك (الهواتف وأجهزة الكمبيوتر المحمولة) الأجهزة الطبية |
| تم التأكيد على خصائص المواد | قوي ومقاوم للحرارة | وزن خفيف |
| تقنيات التصنيع الأساسية | الطحن، الحفر، تحول | الطحن والحفر |
| معلمات القطع | سرعات أبطأ ومعدلات تغذية أقل | سرعات أعلى، ومعدلات تغذية أعلى |
| استراتيجيات التبريد | التبريد بالفيضانات (تدفق سائل التبريد العالي) شائع بالنسبة للفولاذ عالي الصلابة، استخدم تبريد الهواء بسبب التأثير ومراعاة التكلفة | التبريد بالضباب التبريد بالفيضانات (تدفق سائل التبريد العالي) |
| اختيار الأدوات | كربيد، فولاذ عالي السرعة | فولاذ عالي الجودة، مطلي بالماس |
| صعوبة | أكثر تحديا | صعب بسبب الحساسية للحرارة |
| التسامح الدقة | من الأسهل الحصول على تفاوتات صارمة | صعوبة في التحمل الشديد |
| المعالجة البعدية | تشطيب يدوي أقل | غالبًا ما تكون هناك حاجة إلى إزالة الأزيز والتنظيف |
الخاتمة
ومع ذلك، ظهرت مؤخرًا مواد راتنجية مثل اللدائن الهندسية واللدائن الهندسية الفائقة، التي تتميز بمقاومة ممتازة للحرارة ومتانة. ويستخدم الراتنج أيضًا في الأجزاء التي تتعرض لدرجات حرارة عالية، ويجري استبدال المعادن.
أصبح من الممكن الآن استخدام البدائل المعدنية للأجزاء في أنظمة المحركات، مثل قطارات نقل الحركة في السيارات، وناقلات الحركة، وأنظمة الإدارة الحرارية، والتي كان يُعتقد سابقًا أنه من المستحيل استبدالها.
Boyi تكنولوجيا الآلات الدقيقة
تقنية بويي هي شركة رائدة تقدم حلولاً متكاملة لكل من المعادن والبلاستيك خدمات التصنيع باستخدام الحاسب الآلي. لدينا أحدث آلات CNC لعمليات الطحن والخراطة. بالإضافة إلى ذلك، من خلال دمج الآلات ذات 5 محاور، يمكننا إنتاج الأجزاء المعقدة بشكل فعال وبدقة أعلى.
وفي الوقت نفسه، لدينا موظفون محنكون يتمتعون بعقود من الخبرة في هذا المجال حقن صب. ليست هناك حاجة للاستعانة بمصادر خارجية لأي شيء؛ من التصميم الى تشطيبات السطح نحن نقدم لك كل شيء في وقت تسليم سريع.
ضع أجزائك في الإنتاج اليوم
جميع التحميلات آمنة وسرية.
الأسئلة الشائعة
تصنيع البلاستيك باستخدام الحاسب الآلي أرخص من المعدن. وذلك لأن البلاستيك أقل صلابة ويحتاج إلى طاقة وأدوات أقل. كما أن هدر المواد منخفض أيضًا مقارنة بالتصنيع المعدني.
يعتمد اختيار المواد بشكل مباشر على متطلبات المشروع والتطبيق. يعد الألومنيوم أحد أكثر مواد التصنيع شيوعًا لأنه يوفر سهولة القطع والتشكيل. ومع ذلك، بالنسبة للتطبيقات عالية القوة مثل الفضاء الجوي، يعتبر الفولاذ والتيتانيوم خيارًا أفضل.
يوفر اختيار البلاستيك على الآلات المعدنية العديد من المزايا. على سبيل المثال، البلاستيك أخف وزنا مقارنة بالمعادن. هذه الميزة تجعلها مثالية للتطبيقات الحساسة للوزن. وفي الوقت نفسه، تتمتع بعض المواد البلاستيكية بمقاومة ممتازة للمواد الكيميائية والعزل.
الموسومة: دليل التصنيع باستخدام الحاسب الآلي
كُتبت هذه المقالة من قِبل مهندسين من فريق بويي للتكنولوجيا. فوكوان تشين مهندس محترف وخبير تقني يتمتع بخبرة 20 عامًا في مجال النماذج الأولية السريعة، وتصنيع الأجزاء المعدنية والبلاستيكية.
