Escolhendo o Material CNC Ideal: Guia de Desempenho, Custo e Aplicação

A usinagem CNC pode produzir peças de quase qualquer metal ou plástico. Sendo esse o caso, há uma enorme gama de materiais disponíveis para peças produzidas via fresamento e torneamento CNC. Selecionar o certo para sua aplicação pode ser um grande desafio, e entender as vantagens e melhores usos de cada material disponível pode ser crucial.

Neste artigo, comparamos os materiais CNC mais comuns, em termos de propriedades mecânicas e térmicas, custo e aplicações típicas (e ideais).

Como selecionar os materiais CNC certos?

Quando você está projetando uma peça para ser usinada CNC, escolher os materiais certos é essencial. Aqui estão os passos básicos que recomendamos seguir para selecionar os materiais certos para suas peças personalizadas.

• Defina os requisitos do material: Estes podem incluir requisitos mecânicos, térmicos ou outros requisitos de material, bem como custo e acabamento superficial. Considere como você usará suas peças e que tipo de ambiente elas estarão.

• Identifique materiais candidatos: Determine alguns materiais candidatos que atendam a todos (ou à maioria) dos seus requisitos de design.

• Selecione o material mais adequado: Um compromisso geralmente é necessário aqui entre dois ou mais dos requisitos de design (por exemplo, desempenho mecânico e custo).

Neste artigo, focaremos no passo dois. Usando as informações apresentadas abaixo, você pode identificar os materiais mais adequados para sua aplicação, mantendo seu projeto dentro do orçamento.

Quais são as diretrizes da Hubs para escolha de materiais para CNC?

Nas tabelas abaixo, resumimos as características relevantes dos materiais CNC mais comuns, reunidas examinando as fichas técnicas fornecidas pelos fabricantes de materiais. Dividimos metais e plásticos em duas categorias distintas.

Metais são usados principalmente em aplicações que requerem alta resistência, dureza e resistência térmica. Plásticos são materiais leves com uma ampla gama de propriedades físicas, frequentemente usados por sua resistência química e capacidades de isolamento elétrico.

Em nossa comparação de materiais CNC, focamos em resistência mecânica (expressa como resistência ao escoamento à tração), usinabilidade (a facilidade de usinagem afeta o preço CNC), custo, dureza (principalmente para metais) e resistência à temperatura (principalmente para plásticos).

Aqui está um infográfico que você pode usar como referência rápida para identificar rapidamente materiais CNC que atendem a necessidades específicas de engenharia:

Material	Liga	Resistência*	Dureza+	Usinabilidade	Custo	Aplicações típicas
Alumínio	6061	Média	Média	★★★★★	$	Uso geral, componentes de aeronaves, peças automotivas, quadros de bicicletas, recipientes para alimentos
	6082	Média	Média	★★★★★	$	Uso geral, peças automotivas, recipientes para alimentos
	7075	Alta	Média	★★★★	$$$	Componentes aeroespaciais e de aeronaves, peças automotivas, aplicações marítimas, equipamentos esportivos
	5083	Média	Baixa	★★★★★	$$	Aplicações marítimas, construção, vasos de pressão
Aço inoxidável	304	Alta	Média	★★	$$$	Uso geral, dispositivos médicos, indústria alimentícia, aplicações marítimas, processamento químico
	316	Alta	Média	★★	$$$$	Equipamentos de preparação de alimentos, aplicações marítimas, arquitetura, implantes cirúrgicos, recipientes químicos
	2205 Duplex	Alta	Alta	★	$$$$$	Petróleo e gás, aplicações marítimas, processamento químico, trocadores de calor
	303	Alta	Alta	★★★	$$$$	Componentes de aeronaves, peças de máquinas, porcas, parafusos, engrenagens, buchas
	17-4	Alta	Muito Alta	★★	$$$$$	Pás de turbinas, aplicações marítimas, vasos químicos, petróleo e gás, aplicações nucleares
Aço doce	1018	Média	Média	★★★	$$	Uso geral, peças de máquinas, gabaritos e fixadores
	1045	Média	Alta	★★	$$$	Uso geral, peças de máquinas
	A36	Alta	Média	★★★	$$	Construção, peças de máquinas, gabaritos e fixadores
Aço liga	4140	Média	Alta	★★	$$$	Uso geral, peças de máquinas, ferramentas
	4340	Alta	Alta	★★	$$$	Trem de pouso de aeronaves, transmissão de potência, ferramentas
Aço ferramenta	D2	Alta	Muito Alta	★	$$$$	Ferramentas de trabalho a frio, matrizes e carimbos, ferramentas de corte e facas
	A2	Alta	Muito Alta	★	$$$$	Ferramentas de trabalho a frio, matrizes e carimbos, ferramentas de corte e facas
	O1	Alta	Muito Alta	★	$$$$	Ferramentas de trabalho a frio, matrizes e carimbos
Latão	C36000	Média	Média	★★★★★	$$	Peças mecânicas, válvulas e bicos, arquitetura

• *: Resistência ao Escoamento à Tração - Média: 200-400 MPa, Alta: 400-600 MPa
• +: Dureza - Média: 50-90 HRB, Alta: 90 HRB - 50 HRC, Muito Alta: acima de 50 HRC

Material	Resistência*	Temperatura de operação+	Usinabilidade	Custo	Aplicações típicas
ABS	Média	Até 60°C	★★★	$$	Automotivo, invólucros eletrônicos, tubos e conexões, produtos de consumo
Nylon	Alta	Até 100°C	★	$$	Peças automotivas, peças mecânicas, fixadores
Policarbonato (PC)	Alta	Até 120°C	★★	$$	Arquitetura, automotivo, invólucros eletrônicos, recipientes para alimentos
POM (Delrin)	Média	Até 82°C	★★★★	$$	Peças mecânicas, invólucros eletrônicos, buchas e conexões
PTFE (Teflon)	Baixa	Até 260°C	★★★★	$$	Aplicações de alta temperatura, processamento químico, invólucros eletrônicos, processamento de alimentos
PEAD	Baixa	Até 80°C	★	$$	Recipientes químicos, tubos e conexões, produtos de consumo
PEEK	Alta	Até 260°C	★★	$$$$	Aplicações médicas, processamento químico, processamento de alimentos, válvulas de alta pressão

• *: Resistência ao Escoamento à Tração - Baixa: 5-30 MPa, Média: 30-60 MPa, Alta: 60-100 MPa
• +: Temperatura máxima de operação recomendada para uso contínuo

O que é alumínio? A liga robusta e econômica

Ligas de alumínio têm uma excelente relação resistência-peso, alta condutividade térmica e elétrica e proteção natural contra corrosão. São fáceis de usinar e econômicas em volume, frequentemente tornando-as a opção mais econômica para produzir protótipos e outros tipos de peças.

Embora ligas de alumínio tipicamente tenham menor resistência e dureza que aços, elas podem ser anodizadas, criando uma camada dura e protetora em sua superfície.

Vamos detalhar os diferentes tipos de ligas de alumínio.

• Alumínio 6061 é a liga de alumínio mais comum, de uso geral, com boa relação resistência-peso e excelente usinabilidade.

• Alumínio 6082 tem composição e propriedades de material semelhantes ao 6061. É mais comumente usado na Europa (pois cumpre as Normas Britânicas).

• Alumínio 7075 é a liga mais comumente usada em aplicações aeroespaciais onde redução de peso é crítica. Tem excelentes propriedades de fadiga e pode ser tratado termicamente para alta resistência e dureza, tornando-o comparável a aços.

• Alumínio 5083 tem maior resistência que a maioria das outras ligas de alumínio e resistência excepcional à água do mar. Isso o torna ideal para aplicações de construção e marítimas. Também é uma excelente escolha para soldagem.

Características do material:

• Densidade típica de ligas de alumínio: 2,65-2,80 g/cm³

• Pode ser anodizado

• Não magnético

O que é aço inoxidável? A liga forte e durável

Ligas de aço inoxidável têm alta resistência, alta ductilidade, excelente resistência ao desgaste e corrosão e podem ser facilmente soldadas, usinadas e polidas. Dependendo de sua composição, podem ser essencialmente não magnéticas ou magnéticas.

Vamos detalhar os tipos de aço inoxidável que oferecemos na plataforma.

• Aço inoxidável 304 é a liga de aço inoxidável mais comum. Tem excelentes propriedades mecânicas e boa usinabilidade. É resistente à maioria das condições ambientais e meios corrosivos.

• Aço inoxidável 316 é outra liga comum de aço inoxidável com propriedades mecânicas semelhantes ao 304. Tem maior resistência à corrosão e química, especialmente a soluções salinas (por exemplo, água do mar), então é frequentemente melhor para lidar com ambientes mais severos.

• Aço inoxidável 2205 Duplex tem a maior resistência (duas vezes a de ligas comuns de aço inoxidável) e excelente resistência à corrosão. É usado em ambientes extremos, com muitas aplicações em Petróleo e Gás.

• Aço inoxidável 303 tem excelente tenacidade, mas menor resistência à corrosão comparado ao 304. Devido à sua excelente usinabilidade, é frequentemente usado em aplicações de alto volume, como produção de porcas e parafusos para aeroespacial.

• Aço inoxidável 17-4 (grau SAE 630) tem propriedades mecânicas comparáveis ao 304. Pode ser endurecido por precipitação a um grau muito alto (comparável a aços ferramenta) e tem excelente resistência química, tornando-o adequado para aplicações de altíssimo desempenho, como fabricação de pás para turbinas eólicas.

Características do material:

• Densidade típica: 7,7-8,0 g/cm³

• Ligas de aço inoxidável não magnéticas: 304, 316, 303

• Ligas de aço inoxidável magnéticas: 2205 Duplex, 17-4

O que é aço doce? A liga de uso geral

Aços doces também são conhecidos como aços de baixo carbono e têm boas propriedades mecânicas, grande usinabilidade e boa soldabilidade. Como são relativamente de baixo custo, fabricantes os usam para muitas aplicações de uso geral, como gabaritos e fixadores. Aços doces são suscetíveis a corrosão e danos químicos.

Vamos detalhar os tipos de aços doces disponíveis na plataforma.

• Aço doce 1018 é uma liga de uso geral com boa usinabilidade e soldabilidade e excelente tenacidade, resistência e dureza. É a liga de aço doce mais comumente usada.

• Aço doce 1045 é um aço de médio carbono com boa soldabilidade, boa usinabilidade e alta resistência e resistência ao impacto.

• Aço doce A36 é um aço estrutural comum com boa soldabilidade. É adequado para uma variedade de aplicações industriais e de construção.

Características do material:

• Densidade típica: 7,8-7,9 g/cm³

• Magnético

O que é aço liga? A liga mais resistente e resistente ao desgaste

Aços liga contêm outros elementos de liga além de carbono, resultando em dureza, tenacidade, resistência à fadiga e desgaste melhoradas. Semelhante aos aços doces, aços liga são suscetíveis a corrosão e ataques químicos.

• Aço liga 4140 tem boas propriedades mecânicas gerais, com boa resistência e tenacidade. Esta liga é adequada para muitas aplicações industriais, mas não é recomendada para soldagem.

• Aço liga 4340 pode ser tratado termicamente para altos níveis de resistência e dureza, mantendo sua boa tenacidade, resistência ao desgaste e resistência à fadiga. Esta liga é soldável.

Características do material:

• Densidade típica: 7,8-7,9 g/cm³

• Magnético

O que é aço ferramenta? A liga excepcionalmente resistente e resistente

Aços ferramenta são ligas metálicas com dureza, rigidez, resistência à abrasão e térmica excepcionalmente altas, desde que passem por tratamento térmico. São usados para criar ferramentas de manufatura (daí o nome) como matrizes, carimbos e moldes.

Vamos detalhar os aços ferramenta que oferecemos na Hubs.

• Aço ferramenta D2 é uma liga resistente ao desgaste que mantém sua dureza a uma temperatura de 425°C. É comumente usado para fabricar ferramentas de corte e matrizes.

• Aço ferramenta A2 é um aço ferramenta de uso geral endurecível ao ar com boa tenacidade e excelente estabilidade dimensional a temperaturas elevadas. É comumente usado para fabricar matrizes de injeção.

• Aço ferramenta O1 é uma liga endurecida a óleo com alta dureza de 65 HRC. É comumente usado para facas e ferramentas de corte.

Características do material:

• Densidade típica: 7,8 g/cm³

• Dureza típica: 45-65 HRC

O que é latão? A liga condutora e cosmética

Latão é uma liga metálica com boa usinabilidade e excelente condutividade elétrica, tornando-o ideal para aplicações que requerem baixo atrito. Você frequentemente encontrará peças de latão cosméticas usadas para fins arquitetônicos (detalhes dourados).

Aqui está o latão que oferecemos na Hubs.

• Latão C36000 é um material com alta resistência à tração e resistência natural à corrosão. É um dos materiais mais facilmente usináveis, então é frequentemente usado para aplicações de alto volume.

Características do material:

• Densidade típica: 8,4-8,7 g/cm³

• Não magnético

O que é ABS? O termoplástico para prototipagem

ABS é um dos materiais termoplásticos mais comuns oferecendo boas propriedades mecânicas, excelente resistência ao impacto, alta resistência ao calor e boa usinabilidade.

ABS tem baixa densidade, tornando-o ideal para aplicações leves. Peças de ABS usinadas CNC são frequentemente usadas como protótipos antes da produção em massa com injeção de plástico.

Características do material:

• Densidade típica: 1,00-1,05 g/cm³

O que é nylon? O termoplástico de engenharia

Nylon (também conhecido como poliamida (PA)) é um termoplástico frequentemente usado para aplicações de engenharia, devido às suas excelentes propriedades mecânicas, boa resistência ao impacto e alta resistência química e abrasiva. É suscetível à absorção de água e umidade.

Nylon 6 e nylon 66 são os graus mais comumente usados na usinagem CNC.

Características do material:

• Densidade típica: 1,14 g/cm³

O que é policarbonato? O termoplástico com resistência ao impacto

Policarbonato é um termoplástico com alta tenacidade, boa usinabilidade e excelente resistência ao impacto (melhor que ABS). Geralmente é transparente, mas pode ser tingido em uma variedade de cores. Esses fatores o tornam ideal para uma ampla gama de aplicações, incluindo dispositivos fluídicos ou vidros automotivos.

Características do material:

• Densidade típica: 1,20-1,22 g/cm³

O que é POM (Delrin)? O plástico CNC mais usinável

POM é comumente conhecido pelo nome comercial Delrin, e é um termoplástico de engenharia com a maior usinabilidade entre plásticos.

POM (Delrin) é frequentemente a melhor escolha ao usinar peças plásticas CNC que requerem alta precisão, alta rigidez, baixo atrito, excelente estabilidade dimensional a temperaturas elevadas e absorção de água muito baixa.

Características do material:

• Densidade típica: 1,40-1,42 g/cm³

O que é PTFE (Teflon)? O termoplástico de temperatura extrema

PTFE, comumente conhecido como Teflon, é um termoplástico de engenharia com excelente resistência química e térmica e o menor coeficiente de atrito de qualquer sólido conhecido. É um dos poucos plásticos que pode suportar temperaturas operacionais acima de 200 graus Celsius e é um excelente isolante elétrico. Também tem propriedades mecânicas puras e é frequentemente usado como revestimento ou inserto em uma montagem.

Características do material:

• Densidade típica: 2,2 g/cm³

O que é PEAD? O termoplástico para tubulação e uso externo

Polietileno de alta densidade (PEAD) é um termoplástico com alta relação resistência-peso, alta resistência ao impacto e boa resistência à intempérie. PEAD é leve e adequado para uso externo e tubulação. Como ABS, é frequentemente usado para criar protótipos antes da Injeção de Plástico.

Características do material:

• Densidade típica: 0,93-0,97 g/cm³

O que é PEEK? O plástico para substituir metal

PEEK é um termoplástico de engenharia de alto desempenho com excelentes propriedades mecânicas, estabilidade térmica sobre uma faixa muito ampla de temperaturas e excelente resistência à maioria dos produtos químicos.

PEEK é frequentemente usado para substituir peças metálicas devido à sua alta relação resistência-peso. Graus médicos também estão disponíveis, tornando o PEEK adequado também para aplicações biomédicas.

Características do material:

• Densidade típica: 1,32 g/cm³

Perguntas frequentes

Qual é o material mais econômico para usinagem CNC?

Isso depende muito da aplicação em questão, mas no geral Alumínio 6061 é o metal mais comum e de menor custo para usinagem CNC.

Qual é o melhor plástico para usinagem CNC?

POM (Delrin) é o plástico mais econômico para usinagem CNC. Isso se deve em parte à excelente usinabilidade dos termoplásticos.

Quais são as vantagens da usinagem CNC com metais?

Metais são ideais para aplicações de manufatura que requerem alta resistência, dureza e/ou resistências confiáveis a temperaturas extremas.

Quais são as vantagens da usinagem CNC com plásticos?

Embora mais comuns na impressão 3D, plásticos são ideais para usinagem CNC quando você procura produzir peças leves com requisitos especiais de material. Plásticos também são viáveis para produzir protótipos (especialmente antes de começar a fazer quantidades maiores com injeção de plástico).