Um guia para escolher o melhor material CNC para usinagem

A usinagem CNC é um processo altamente preciso compatível com muitos materiais. Os materiais de usinagem CNC certos desempenham um papel importante na eficiência do processo de fabricação e na qualidade e função de uma peça usinada. No entanto, escolher o caminho certo da multidão pode ser um desafio.

Este artigo explica como selecionar o material CNC apropriado para o seu projeto.

Guia de 3 etapas para seleção de material de usinagem CNC

Antes de mergulhar no artigo, abaixo está uma breve introdução ao guia de 3 etapas que a maioria dos maquinistas de CNC usa para selecionar um material. No entanto, observe que esta é uma introdução, pois cada etapa será totalmente explicada nas seções subsequentes.

· Etapa 1:priorize seus requisitos de peças

Os requisitos das peças são a parte principal da usinagem CNC e definem o modelo para o tipo de material que você pode usar. Os requisitos comuns incluem a aplicação da peça, ou seja, o ambiente onde ela será usada, propriedades presumidas como leveza, resistência à tração e seu orçamento.

· Etapa 2:identificar materiais em potencial

A priorização de materiais com base no requisito de peças acima fará com que você identifique alguns materiais que podem atender a todos ou a maioria deles. Faça uma lista desses materiais.

· Etapa 3:escolha o material mais adequado

Escolha o material mais adequado fazendo um compromisso entre os requisitos da peça. Por exemplo, você pode escolher o custo sobre o desempenho mecânico se seu orçamento não estiver dentro do intervalo.

Etapa nº 1:considere os requisitos de sua peça ao selecionar materiais de usinagem CNC

Abaixo está um estudo intensivo dos requisitos de peças aplicáveis ​​a qualquer projeto de usinagem CNC.

· Aplicações de peças

Certifique-se de que o material CNC que você usa é compatível com a aplicação ou ambiente pretendido. Por exemplo, vamos comparar o aço inoxidável e o aço carbono destinados à fabricação de peças estruturais utilizadas em ambiente marinho. Ambos os materiais são usináveis. No entanto, o aço inoxidável será mais adequado por ser resistente à corrosão. Se você olhar para um ambiente seco normal, o aço carbono seria mais adequado, pois é mais forte e durável.

· Peso parcial

Certifique-se de que os materiais que você está considerando tenham o peso certo solicitado com base em sua aplicação. Maior não significa melhor. Por exemplo, o alumínio e outros materiais de baixa densidade atraem fortemente as indústrias automotiva e aeroespacial devido à sua leveza e resistência.

· Propriedades da peça

Os materiais CNC certos terão as propriedades necessárias que auxiliam na usinagem eficaz sem perda de função. Portanto, você deve considerar as propriedades da peça que você pode considerar.

Usinabilidade

A usinabilidade mostra a compatibilidade do material com o processo de usinagem CNC. O material certo deve ser altamente usinável, levando a um aumento na eficiência da produção e à redução de peças CNC destruídas. Metais macios como alumínio, cobre, latão e plásticos são materiais altamente usináveis.

Metais duros e plásticos resistentes, como metal ou fibra de carbono, têm baixa usinabilidade. Portanto, isso resultará em baixa produtividade e eficiência de produção devido à necessidade de controlar a máquina CNC velocidade de corte e taxas de avanço . Eles também podem danificar as peças metálicas ou exigir ferramentas de corte especiais, como no caso do titânio.

Força

Existem diferentes medidas de resistência de metal e plástico, e você deve considerar o seguinte ao procurar o material perfeito para o seu projeto:

• Resistência à tração : A resistência do material a uma força de tração
• Compressão ou suporte de carga: A resistência do material a uma carga constante
• Resistência: A capacidade do material de resistir ao rasgo
• Elasticidade: A capacidade do material de retornar à sua forma original após a remoção da carga

Conheça o limite de resistência tolerável das peças que deseja fabricar e escolha um material que ressoe com esses limites. Além disso, você pode acessar on-line para obter informações técnicas abrangentes sobre a resistência de diferentes materiais ou conversar com nosso pessoal.

Resistência ao calor

A resistência ao calor mostra a capacidade do material de resistir a uma mudança nas propriedades mecânicas devido a uma mudança de temperatura. Certifique-se de que os materiais escolhidos não se expandam ou contraiam irregularmente em resposta à mudança de temperatura.

Resistência à corrosão

A resistência à corrosão é a capacidade do material de resistir a substâncias estranhas que podem causar falhas na peça. Tais substâncias estranhas não se limitam apenas à água. Outros exemplos incluem óleo, graxa e reagentes químicos, como ácidos, sais e álcool. Consequentemente, certifique-se de verificar a ficha técnica do material para verificar sua capacidade de resistir à exposição química.

Dureza

A dureza do material mostra sua capacidade de suportar cargas superficiais pontuais e determina quais materiais uma máquina CNC pode cortar. Materiais duros não são adequados para usinagem CNC, pois podem destruir os componentes das máquinas CNC. Eles também precisam de procedimentos de corte especiais. Por exemplo, o titânio precisa de uma ferramenta de corte de diamante.

Força/limite de resistência

É a capacidade geral dos materiais de absorver o estresse. Por exemplo, o alumínio não tem limite de resistência devido à sua microestrutura. No entanto, suas ligas devem ter um limite de resistência de 1/3 da resistência à tração.

· Tolerância de dimensão

A tolerância dimensional é o limite permitido na variação das peças da máquina para um funcionamento eficaz. Para maior tolerância dimensional, você precisa de materiais altamente usináveis.

As peças feitas com tolerância apertada são mais fáceis de montar. Consequentemente, eles são altamente adequados para a indústria automotiva e aeronáutica.

Além disso, cada máquina CNC tem seu nível de tolerância baseado no fabricante. No entanto, a tolerância média é de 0,02 mm. Se você não tiver certeza da tolerância, consulte nosso artigo sobre tolerância padrão para usinagem CNC.

· Aparência Física

A estética não está na vanguarda do requisito ao selecionar um material CNC. No entanto, pode ser necessário considerá-lo para determinados produtos, especialmente os de consumo.

A aparência física pode ser em termos de suavidade e cor da peça final. Os metais geralmente têm um acabamento de superfície liso, embora tenham uma gama limitada de cores. Os materiais plásticos vêm em cores diferentes.

· Orçamento do projeto

O custo do material é uma parte importante da seleção de material CNC porque a usinagem CNC é um processo subtrativo, ou seja, a máquina cava a peça de trabalho para fazer o produto final. Portanto, o orçamento do projeto é o principal fator na seleção de materiais. Certifique-se de escolher um material com as propriedades desejadas dentro da faixa de gastos.

Etapa nº 2:identificar o material de usinagem CNC candidato

Usando os requisitos de peças destacados acima, você deve ser capaz de fazer uma lista de materiais compatíveis para seu projeto. Três tipos de materiais são adequados para usinagem CNC:metais, plásticos e outros. Esta seção discute os três tipos, suas propriedades e sua aplicação.

· Metal Materiais de usinagem CNC

Os metais são materiais comuns de fresagem CNC com propriedades únicas. Existe uma vasta gama de metais compatíveis com o processo. Abaixo estão as opções conhecidas, suas propriedades e aplicações

– Alumínio

As ligas de alumínio geralmente têm uma boa relação resistência-peso, condutividade térmica e elétrica e resistência à corrosão. No entanto, o nível dessas propriedades depende do tipo de liga de alumínio . Por exemplo, o 6061 vs. 7075 comparação de alumínio mostra que o alumínio 6061 tem menor resistência à corrosão. Há também outras comparações de ligas de alumínio mostrando a diversidade nas propriedades do material.

As ligas de alumínio são aplicáveis ​​na indústria automotiva e aeronáutica para a fabricação de peças como armações e equipamentos recreativos de alto desempenho

–  Latão

O latão é uma liga de zinco e cobre. Ao contrário de bronze e cobre , é um material econômico com baixo coeficiente de atrito, alta resistência química e baixa resistência. É altamente usinável devido à sua suavidade. Como resultado, o latão é aplicável na fabricação de peças usadas na indústria médica (ferramentas cirúrgicas), engenharia e indústria da música (cordas).

–  Aço inoxidável

As ligas de aço inoxidável são resistentes à corrosão, distorção e desgaste. A maioria das ligas de aço inoxidável podem ser tratados termicamente, exceto para as chapas de aço inoxidável 303 usadas para fazer porcas, parafusos, eixos e engrenagens. Outra liga comum é o aço inoxidável 304, conhecido por sua alta usinabilidade, resistência à corrosão e soldabilidade.

O aço inoxidável é geralmente aplicável na indústria médica para fabricação de ferramentas cirúrgicas e indústrias automotivas e aeronáuticas.

–  Aço

As ligas de aço têm alta conformabilidade, soldabilidade e usinabilidade. No entanto, o grau dessas propriedades depende da liga. O aço é adequado para a fabricação de materiais que exigem soldas fortes, como engrenagens e eixos.

–  Titânio

O titânio tem alta resistência, tenacidade, biocompatibilidade e resistência à corrosão. É mais tempo comparado ao alumínio. No entanto, ao contrário das ligas de alumínio, é caro e tem baixa usinabilidade (requer fresas especiais). Também possui baixa soldabilidade, fazendo com que muitos maquinistas prefiram aço de aço ao comparar titânio com aço.

O titânio é um material importante em peças de prototipagem rápida usadas na fabricação de dispositivos aeroespaciais, militares e médicos.

–  Cobre

O cobre tem uma alta condutividade elétrica e resistência à corrosão e condutividade térmica. No entanto, tem baixa resistência a produtos químicos como ácidos, halogênios, sulfetos e soluções de amônia.

O cobre é aplicável na indústria elétrica para fabricação de peças condutoras e na indústria automotiva para fabricação de sistemas de refrigeração e trocadores de calor.

· Plástico Materiais de usinagem CNC

Polímeros plásticos também são materiais comuns para usinagem CNC e são conhecidos por sua versatilidade e propriedades estéticas. Abaixo estão as opções conhecidas, suas propriedades e suas aplicações.

–  ABS

O material plástico ABS é um termoplástico com alta resistência ao impacto, baixa condutividade elétrica e alta resistência química. É mais comum na moldagem por injeção, embora seja altamente aplicável na usinagem CNC devido à sua versatilidade.

O ABS é aplicável na fabricação de componentes automotivos, brinquedos e artigos esportivos. No entanto, ao contrário de outros plásticos, é mais barato e não suporta altas temperaturas por muito tempo.

– Nilon

O nylon é um polímero de poliamida com alta usinabilidade, moderada resistência à chama e alta resistência. É adequado para fazer isoladores, rolamentos, rodas e invólucros de eletrônicos de consumo.

–  Acrílico

O PMMA é um material rígido, transparente, resistente a arranhões e a impactos, usado como substituto do vidro. Acrílico para CNC é aplicável na fabricação de telas de exibição, lentes, invólucros transparentes e armazenamento de alimentos (devido à falta de Bisfenol-A). No entanto, é suscetível à deformação térmica.

–  PEEK

O PEEK é um polímero semicristalino com excelente usinabilidade, estabilidade dimensional superior, resistência química e adequada resistência ao impacto. É aplicável na fabricação de peças como soquetes de teste, interruptores e conectores.

–  PVC

O PVC é quimicamente resistente e mais acessível do que a maioria dos materiais de fresagem CNC. É aplicável na indústria de habitação para fazer tubos de água e gás.

· Outro Materiais de usinagem CNC

Embora metais e plásticos sejam os materiais de usinagem CNC mais populares, existem outros compatíveis. Abaixo estão alguns que podem ser adequados para o seu projeto.

–  Cerâmica

A cerâmica é um material conhecido por ser frágil, resistente ao calor e à corrosão. Portanto, ele precisa de uma usinagem cuidadosa.

Como resultado de suas propriedades, é importante para a fabricação de componentes com resistência ao calor, por exemplo, componentes de motores de ônibus espaciais, blindagem de tanques e supercondutores.

–  Madeira

A madeira (madeira maciça e compensado) possui alta estética e resistência ao desgaste. A madeira compensada tem mais estabilidade dimensional. Consequentemente, é adequado para produtos que exigem um alto nível de tolerância. Ambos os materiais são caros e podem exigir ferramentas de corte especializadas.

– Espumas

As espumas são materiais baratos, leves e facilmente usináveis, adequados como materiais de teste na usinagem CNC. Existem dois tipos:rígido e escultura.

As espumas rígidas têm um valor de isolamento mais alto (podem trabalhar em temperaturas entre -100° e 200° F). Como resultado, são adequados para a fabricação de peças utilizadas em pisos e paredes. Eles também são adequados para fabricar produtos que precisam resistir à umidade.

A espuma de escultura tem maior flexibilidade. Portanto, eles são aplicáveis ​​na fabricação de um produto como gaxetas e vedações.

–  Compostos

Os compósitos são materiais sintéticos feitos de carbono, vidro, etc., unidos por resina termofixa ou termoplástica. Devido à sua composição química, possuem menor usinabilidade. Como resultado, eles são difíceis de usinar e geralmente exigem ferramentas diamantadas e máquinas CNC de 5 eixos. Eles são aplicáveis ​​em aplicações automotivas, aeroespaciais e de geração de energia.

Etapa nº 3:Selecionando os melhores materiais de usinagem CNC

A escolha do melhor material de usinagem CNC depende do produto que você imagina e de suas aplicações. Como existem muitos materiais disponíveis, você deve ser capaz de fazer uma lista daqueles que são adequados. Abaixo estão algumas coisas que você pode considerar para selecionar o melhor material.

· Considere materiais não metálicos

Nem sempre os metais são a melhor opção. Alguns materiais não metálicos têm propriedades semelhantes às dos metais. Por exemplo, o policarbonato é um plástico muito forte comparado aos metais. Além disso, é leve, durável e moldável. Portanto, use-os se seu projeto se sair melhor com um material CNC não metálico.

· Considere fenólicos

Os fenólicos são duros, dimensionalmente estáveis, resistentes a eletricidade, ao calor e a produtos químicos. Sendo assim, são ótimas opções para aderir a regulamentações específicas em seus projetos.

· Conheça os diferentes propósitos das espumas

As espumas são muito importantes na usinagem devido à sua leveza, durabilidade e rigidez. Como resultado, eles podem ser o material de teste certo, especialmente se você trabalha com materiais caros. A espuma rígida é adequada para peças que precisam de alta integridade estrutural e estabilidade, enquanto a espuma de escultura é adequada para peças que exigem um alto nível de isolamento e protótipos para moldes.

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Perguntas frequentes

Qual ​​é o melhor alumínio para usinagem?
O alumínio 6061-T6 é uma liga de alumínio popular considerada a classe padrão para usinagem CNC. É altamente usinável, leve, resistente à corrosão e versátil. É aplicável na indústria automotiva e aeronáutica
Que materiais uma máquina CNC pode cortar?
Uma máquina CNC pode cortar metais macios como alumínio e aço inoxidável, plásticos como ABS, PEEK e PVC e outros materiais como espumas e cerâmicas.
Qual ​​deles é melhor entre plásticos e metais?
Ambos os materiais possuem propriedades aplicáveis ​​em diferentes cenários. Os metais são caros com boas propriedades funcionais. Para estética, os plásticos são a melhor opção. Isso não significa que os metais não tenham propriedades estéticas. Você pode torná-los esteticamente bons usando acabamento de superfície. Além disso, muitos plásticos podem substituir os metais em termos de propriedades funcionais.