Vật liệu gia công cơ khí đóng vai trò vô cùng quan trọng trong ngành chế tạo và sản xuất. Việc lựa chọn đúng loại vật liệu không chỉ ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm cuối cùng mà còn quyết định hiệu quả và chi phí gia công.

Trong bài viết này, chúng ta sẽ cùng tìm hiểu về các loại vật liệu gia công cơ khí phổ biến, đặc điểm, ứng dụng và cách lựa chọn vật liệu phù hợp cho các yêu cầu kỹ thuật khác nhau.

Vật liệu gia công cơ khí là gì?

Vật liệu gia công cơ khí là những loại vật liệu được chọn lựa và sử dụng trong quá trình chế tạo các chi tiết máy, thiết bị, và sản phẩm cơ khí. Những vật liệu này có tính chất đặc biệt như độ cứng, độ bền, khả năng chịu lực, và độ dẻo phù hợp với yêu cầu gia công.

Các loại vật liệu phổ biến trong gia công cơ khí bao gồm kim loại, hợp kim, nhựa kỹ thuật và vật liệu composite, được chọn tùy thuộc vào loại sản phẩm cần chế tạo và điều kiện sử dụng của sản phẩm cuối cùng.

Chọn lựa vật liệu gia công cơ khí phù hợp là một yếu tố quan trọng để đảm bảo chất lượng và hiệu quả của quá trình sản xuất. Mỗi loại vật liệu có đặc điểm riêng, ví dụ như thép có độ bền cao và khả năng chịu nhiệt tốt, trong khi nhựa lại nhẹ và dễ gia công. 

Do đó, việc lựa chọn vật liệu không chỉ dựa trên đặc tính cơ học mà còn phải xét đến yếu tố chi phí và khả năng gia công của từng loại vật liệu, giúp tối ưu hóa cả quá trình và kết quả cuối cùng.

Các loại vật liệu gia công cơ khí phổ biến

Có 2 dạng vật liệu gia công cơ khí được sử dụng phổ biến hiện nay là: Kim loại và phi kim loại.

Vật liệu gia công cơ khí kim loại

Kim loại là loại vật liệu được sử dụng rộng rãi trong gia công cơ khí CNC nhờ vào những tính chất ưu việt như độ cứng và độ bền ấn tượng, khả năng chịu nhiệt vượt trội và khả năng dẫn điện tốt.

1. Sắt

Sắt là một trong những vật liệu gia công cơ khí được sử dụng rộng rãi nhất trong gia công cơ khí hiện nay. Với giá thành hợp lý, độ cứng và độ dẻo cao cùng khả năng chịu lực tốt, sắt luôn là lựa chọn ưu tiên trong nhiều ứng dụng.

Đây là vật liệu được dùng trong việc gia công các sản phẩm thông dụng như tủ, kệ, bàn ghế, đến các vật liệu trong ngành xây dựng cầu đường, máy móc, ô tô, …

Hiện nay, sắt chủ yếu được phân loại thành hai dạng:

• Sắt nguyên chất: là sắt được tinh chế từ quặng sắt, loại bỏ các tạp chất.
• Hợp kim của sắt: là sắt nguyên chất được pha trộn với các kim loại khác, với hai hợp kim phổ biến nhất là gang và thép.

Với hơn 95% tổng lượng kim loại được gia công trên toàn cầu, sắt rất phù hợp với các phương pháp gia công CNC như phay CNC, tiện CNC, cắt plasma CNC, cắt laser CNC…

2. Nhôm

Khi nhắc đến vật liệu gia công cơ khí, nhôm là một trong những chất liệu không thể thiếu. Nhôm được ưa chuộng nhờ vào đặc tính nhẹ nhưng lại có độ bền cao và khả năng chống ăn mòn tốt.

Ngoài ra, nhôm còn có khả năng dẫn nhiệt và dẫn điện hiệu quả, đồng thời có nhiệt độ nóng chảy thấp, điều này khiến nó trở thành lựa chọn lý tưởng trong nhiều ngành công nghiệp. 

Nhôm được sử dụng rộng rãi để gia công các sản phẩm từ đồ gia dụng như muỗng, thìa, đũa cho đến các chi tiết quan trọng trong máy móc, thiết bị hàng không.

Trong gia công cơ khí, nhôm thường được chia thành hai loại chính:

• Hợp kim nhôm đúc: có hàm lượng nhôm cao, giòn và khó uốn.
• Hợp kim nhôm biến dạng: có hàm lượng nhôm thấp, dễ uốn và có độ dẻo cao.

Các phương pháp gia công cơ khí phổ biến cho nhôm bao gồm phay CNC, cắt máy oxy-gas CNC, cắt plasma CNC và cắt laser CNC.

3. Đồng

Đồng là một vật liệu gia công cơ khí CNC nổi bật nhờ khả năng dẫn nhiệt và dẫn điện tốt. Bên cạnh đó, đồng cũng rất dễ dàng trong việc tạo hình, có thể dát mỏng, uốn cong mà không gặp nhiều khó khăn. 

Hai loại đồng phổ biến hiện nay là đồng nguyên chất và các hợp kim của đồng như đồng đỏ, đồng đen, đồng thau. Đồng được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp, bao gồm sản xuất đồ nội thất, chế tác tượng, sản xuất dây điện và động cơ máy móc, thiết bị.

Để gia công đồng, các phương pháp phổ biến thường được sử dụng là cắt plasma CNC và cắt laser CNC.

4. Gang

Gang là một hợp kim của sắt, trong đó hàm lượng carbon chiếm hơn 2,14%. Loại vật liệu này nổi bật với khả năng đúc tốt và nhiệt độ nóng chảy cao. Tuy nhiên, gang có nhược điểm là độ giòn lớn và khả năng chịu va đập kém.

Vì những đặc điểm này, gang thường được sử dụng trong các ứng dụng như sản xuất bánh răng, bánh đà, trục cán, trục khuỷu, và các chi tiết cơ khí khác.

5. Thép

Thép là hợp kim của sắt và carbon, cùng với một số nguyên tố khác. Với đặc tính bền bỉ, thép trở thành vật liệu lý tưởng cho việc chế tạo các công cụ phục vụ trong ngành xây dựng, đóng tàu, làm cầu và nhiều ứng dụng khác.

Trong gia công cơ khí, thép thường được sử dụng dưới các dạng sau:

• Thép carbon: bao gồm sắt, carbon và các nguyên tố như Si, P, Mn…
• Thép hợp kim: là thép carbon đã được bổ sung thêm các nguyên tố như N, B, Ta, Cu, Mo, V, W,…

Quá trình gia công thép có thể thực hiện qua nhiều phương pháp khác nhau, bao gồm ăn mòn điện hóa, cắt oxy-gas CNC, cắt plasma CNC, cắt laser CNC, v.v.

Xem thêm: Máy tiện CNC cơ khí là gì? Các loại máy tiện cơ khí phổ biến nhất

6. Inox

Inox là hợp kim của sắt, trong đó có ít nhất 10,5% crôm. Nhờ vào thành phần này, inox sở hữu độ bền cao, khả năng chịu lực và nhiệt tốt. Một trong những ưu điểm nổi bật của inox là khả năng chống gỉ và ít bị tác động bởi các yếu tố môi trường.

Trong gia công cơ khí, hai loại inox phổ biến nhất là Inox 201 và Inox 304:

• Inox 201: thích hợp cho việc gia công các sản phẩm trong nhà như tay vịn cầu thang, bàn ghế, giường tủ, xoong nồi, v.v.
• Inox 304: có chất lượng vượt trội hơn so với Inox 201, thường được sử dụng cho các công trình ngoài trời như lan can ban công, cột cờ, hàng rào, cửa nhà, giá treo đồ, v.v.

Một số phương pháp gia công inox phổ biến gồm có ăn mòn, cắt plasma CNC, và cắt laser CNC.

Vật liệu gia công cơ khí phi kim loại

Bên cạnh kim loại nói trên thì một số phim kim loại cũng thường được sử dụng làm vật liệu gia công cơ khí.

1. Vật liệu composite

Vật liệu composite là một loại vật liệu được tạo thành từ sự kết hợp của hai hoặc nhiều thành phần khác nhau.

Trong gia công cơ khí, có hai loại composite phổ biến: composite cốt hạt và composite cốt sợi.

• Composite cốt hạt: thường được sử dụng trong sản xuất bê tông, phục vụ cho các công trình xây dựng.
• Composite cốt sợi: có đặc tính dẻo ở nền và bền chắc ở phần cốt. Loại vật liệu này thường được ứng dụng trong việc chế tạo vỏ tàu biển, vỏ ô tô, các chi tiết máy và nhiều ứng dụng khác.

2. Chất dẻo

Chất dẻo, với những ưu điểm nổi bật như khối lượng nhẹ, độ bền cao, khả năng cách điện, là vật liệu được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực đời sống hàng ngày.

Trong gia công cơ khí, một số loại chất dẻo phổ biến bao gồm:

• Chất dẻo bền: như PE và PP, thường được dùng để sản xuất các sản phẩm như chai lọ, cốc, bao bì…
• Chất dẻo trong suốt: như PS và PMMA, được ứng dụng trong việc chế tạo kính, thước đo, chai nhựa, hộp đựng…
• Chất dẻo PVC: chủ yếu được sử dụng để sản xuất vỏ dây điện, ống nước…
• Keo dán.

Ngoài ra, một số chất dẻo có khả năng chịu nhiệt cao, như tetolit, polyamit, bakelit… cũng được sử dụng để chế tạo các chi tiết máy trong ngành công nghiệp.

3. Cao su

Cao su là một vật liệu có tính đàn hồi, khả năng cách điện và chống thấm. Loại vật liệu này được chia thành hai nhóm: cao su thường và cao su cứng.

• Cao su thường (hay còn gọi là cao su dẻo): có chứa từ 1% đến 5% lưu huỳnh.
• Cao su cứng: chứa hàm lượng lưu huỳnh cao hơn, có độ cứng lớn hơn, khả năng chống axit và ăn mòn rất tốt.

Ứng dụng phổ biến nhất của cao su là trong việc chế tạo lốp xe. Tuy nhiên, trong ngành sản xuất công nghiệp, cao su còn được sử dụng để sản xuất các loại ống dẫn khí, ống chịu áp lực, và ống cao su.

Xem thêm: Tổng hợp các mã lệnh trong máy tiện CNC Fanuc đầy đủ từ A-Z

Tầm quan trọng của việc lựa chọn đúng vật liệu gia công cơ khí

Việc lựa chọn đúng vật liệu gia công cơ khí đóng vai trò cực kỳ quan trọng trong quá trình sản xuất và chế tạo. Một sự lựa chọn vật liệu phù hợp không chỉ giúp đảm bảo chất lượng sản phẩm mà còn ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất và chi phí sản xuất.

Dưới đây là một số lý do chính cho tầm quan trọng của việc chọn vật liệu đúng trong gia công cơ khí:

Đảm bảo độ bền và tính năng sản phẩm: Vật liệu phù hợp giúp sản phẩm có độ bền cao, khả năng chịu lực, chịu nhiệt, chống ăn mòn và các yếu tố môi trường khác, từ đó kéo dài tuổi thọ và hiệu quả sử dụng.

Tối ưu hóa chi phí sản xuất: Lựa chọn vật liệu đúng giúp tiết kiệm chi phí về lâu dài, giảm thiểu sự lãng phí và tăng hiệu quả trong quá trình gia công. Các vật liệu chất lượng kém hoặc không phù hợp có thể dẫn đến hư hỏng, hao tổn hoặc phải gia công lại, làm tăng chi phí.

Đảm bảo tính chính xác và yêu cầu kỹ thuật: Mỗi loại vật liệu có những đặc tính riêng biệt, và việc chọn đúng vật liệu sẽ đảm bảo khả năng gia công chính xác theo các yêu cầu kỹ thuật. Điều này cực kỳ quan trọng trong các ngành công nghiệp yêu cầu độ chính xác cao như chế tạo linh kiện điện tử, ô tô, hàng không,…

Tối ưu hóa quá trình gia công: Mỗi vật liệu có các đặc tính riêng (như độ cứng, tính dẻo, khả năng gia công cơ học,…), và việc chọn đúng vật liệu sẽ giúp tối ưu hóa các phương pháp gia công, giảm thiểu sự hao mòn của dụng cụ cắt và tăng năng suất làm việc.

Đảm bảo tính an toàn và hiệu quả hoạt động: Sản phẩm được chế tạo từ vật liệu không phù hợp có thể gây ra sự cố trong quá trình sử dụng, ảnh hưởng đến sự an toàn của người sử dụng và hiệu quả hoạt động của hệ thống. Vì vậy, lựa chọn vật liệu đúng giúp giảm thiểu các nguy cơ và đảm bảo an toàn.

Việc lựa chọn đúng vật liệu gia công cơ khí đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo chất lượng sản phẩm, tối ưu hóa chi phí sản xuất và nâng cao hiệu suất làm việc. Sự hiểu biết về các tính chất và ứng dụng của từng loại vật liệu sẽ giúp các nhà sản xuất có thể lựa chọn được giải pháp tối ưu, đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật và bảo đảm hiệu quả trong quá trình gia công. 

Liên hệ với TULOCTECH để được tư vấn, giải đáp chi tiết hơn về máy CNC cũng như giá máy CNC bao nhiêu? nhé!

• Trụ Sở Chính: 451 Lý Thường Kiệt, Phường 9, Quận Tân Bình, TP.HCM ( Số mới 373/1/133 Lý Thường Kiệt, Phường 9, Quận Tân Bình, TP. HCM)
• Chi nhánh TLT – Hồ Chí Minh: 197 Võ Văn Bích, X. Tân Thạnh Đông, H. Củ Chi, TP. HCM
• Chi Nhánh TLT – Hà Nội: Km 6 Võ Văn Kiệt, Thôn Đoài, X.Nam Hồng, H. Đông Anh, Thủ đô Hà Nội
• Chi nhánh TLT – Bắc Ninh: Đ. Lê Thái Tổ, P. Võ Cường, TP. Bắc Ninh (Kế bên Honda, đối diện Toyota)
• Hotline: 1900.98.99.06