Selecionando o material CNC correto

A usinagem CNC pode produzir peças de praticamente qualquer metal ou plástico. Sendo assim, há uma enorme variedade de materiais disponíveis para peças produzidas via fresamento e torneamento CNC. Selecionar o correto para sua aplicação pode ser um grande desafio, e entender as vantagens e os 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 ótimas).

Como você seleciona os materiais CNC certos?

Ao projetar uma peça para usinagem CNC, é essencial escolher os materiais certos. Aqui estão as etapas básicas que recomendamos seguir para selecionar os materiais certos para suas peças personalizadas.

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  Defina os requisitos de material:Estes podem incluir requisitos mecânicos, térmicos ou outros materiais, bem como custo e acabamento superficial. Considere como você usará suas peças e em que tipo de ambiente elas estarão.
  
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  Identifique os materiais candidatos:selecione alguns materiais candidatos que atendam a todos (ou a maioria) dos seus requisitos de design.
  
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  Selecione o material mais adequado:Geralmente é necessário um compromisso aqui entre dois ou mais requisitos de projeto (por exemplo, desempenho mecânico e custo).
  

Neste artigo, vamos nos concentrar na etapa 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 dos Hubs para a escolha de materiais para CNC?

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

Os metais são usados ​​principalmente em aplicações que exigem alta resistência, dureza e resistência térmica. Os plásticos são materiais leves com uma ampla gama de propriedades físicas, frequentemente usados ​​por sua resistência química e capacidade de isolamento elétrico.

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

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

Material	Classificação	Força*	Dureza+	Usinabilidade	Custo	Aplicativos típicos
Alumínio	6061	Médio	Médio	★★★★★	$	Componentes de aeronaves de uso geral Peças automotivas Quadros de bicicletas Recipientes de alimentos
	6082	Médio	Médio	★★★★★	$	Peças automotivas de uso geral Recipientes para alimentos
	7075	Alto	Médio	★★★★	$$$	Componentes de aeronaves e aeroespaciais Peças automotivas Aplicações marítimas Equipamentos esportivos
	5083	Médio	Baixo	★★★★★	$$	Aplicações marítimas Construção Vasos de pressão
Aço inoxidável	304	Alto	Médio	★★	$$$	Uso geral Dispositivos médicos Indústria alimentícia Aplicações marítimas Processamento químico
	316	Alto	Médio	★★	$$$$	Equipamentos de preparação de alimentos Aplicações marítimas Arquitetura Implantes cirúrgicos Recipientes de produtos químicos
	2205 Duplex	Alto	Alto	★	$$$$$	Petróleo e gás Aplicações marítimas Processamento químico Trocadores de calor
	303	Alto	Alto	★★★	$$$$	Componentes de aeronaves Peças de máquinas Porcas, parafusos, engrenagens, buchas
	17-4	Alto	Muito alto	★★	$$$$$	Pás de turbina Aplicações marítimas Embarcações químicas Petróleo e gás Aplicações nucleares
Aço macio	1018	Médio	Médio	★★★	$$	Peças de máquinas de uso geral Gabaritos e acessórios
	1045	Médio	Alto	★★	$$$	Peças de máquinas de uso geral
	A36	Alto	Médio	★★★	$$	Peças de máquinas de construção Gabaritos e acessórios
Aço de liga	4140	Médio	Alto	★★	$$$	Ferramentas de peças de máquinas de uso geral
	4340	Alto	Alto	★★	$$$	Ferramentas de transmissão de potência do trem de pouso da aeronave
Aço ferramenta	D2	Alto	Muito alto	★	$$$$	Ferramentas para trabalho a frio Matrizes e carimbos Ferramentas de corte e facas
	A2	Alto	Muito alto	★	$$$$	Ferramentas para trabalho a frio Matrizes e carimbos Ferramentas de corte e facas
	O1	Alto	Muito alto	★	$$$$	Ferramentas para trabalho a frio Matrizes e carimbos
Latão	C36000	Médio	Médio	★★★★★	$$	Peças mecânicas Arquitetura de válvulas e bicos

• :Resistência 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	Força*	Temperatura operacional+	Usinabilidade	Custo	Aplicativos típicos
ABS	Médio	Até 60oC	★★★	$$	Armários eletrônicos automotivos Tubos e conexões Produtos de consumo
Nilon	Alto	Até 100oC	★	$$	Peças automotivas Peças mecânicas Fixadores
Policarbonato (PC)	Alto	Até 120oC	★★	$$	Arquitetura Automotiva Invólucros eletrônicos Recipientes para alimentos
POM (Delrin)	Médio	Até 82oC	★★★★	$$	Peças mecânicas Caixas eletrônicas Buchas e conexões
PTFE (Teflon)	Baixo	Até 260oC	★★★★	$$	Aplicações de alta temperatura Processamento químico Invólucros eletrônicos Processamento de alimentos
HDPE	Baixo	Até 80oC	★	$$	Recipientes de produtos químicos Tubos e conexões Produtos de consumo
PEEK	Alto	Até 260oC	★★	$$$$	Aplicações médicas Processamento químico Processamento de alimentos Válvulas de alta pressão

• :Resistência à tração - Baixa:5-30 MPa, Média:30-60 MPa, Alta:60-100 MPa
  
• :Temperatura máxima de operação recomendada para uso constante
  

O que é alumínio? A liga robusta e econômica

As ligas de alumínio possuem excelente relação resistência-peso, alta condutividade térmica e elétrica e proteção natural contra corrosão. Eles são fáceis de usinar e econômicos a granel, muitas vezes tornando-os a opção mais econômica para a produção de protótipos e outros tipos de peças.

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

Vamos dividir os diferentes tipos de ligas de alumínio.

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  O alumínio 6061 é a liga de alumínio de uso geral mais comum, com boa relação resistência-peso e excelente usinabilidade.
  
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  O alumínio 6082 tem uma composição e propriedades de material semelhantes ao 6061. É mais comumente usado na Europa (por estar em conformidade com os padrões britânicos).
  
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  O alumínio 7075 é a liga mais comumente usada em aplicações aeroespaciais onde a redução de peso é crítica. Possui excelentes propriedades de fadiga e pode ser tratado termicamente para alta resistência e dureza, tornando-o comparável aos aços.
  
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  O alumínio 5083 tem maior resistência do 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:

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  Densidade típica de ligas de alumínio:2,65-2,80 g/cm3
  
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  Pode ser anodizado
  
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  Não magnético
  

O que é aço inoxidável? A liga forte e durável

As ligas de aço inoxidável possuem alta resistência, alta ductilidade, excelente resistência ao desgaste e à corrosão e podem ser facilmente soldadas, usinadas e polidas. Dependendo de sua composição, eles podem ser (essencialmente) não magnéticos ou magnéticos.

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

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  O aço inoxidável 304 é a liga de aço inoxidável mais comum. Possui excelentes propriedades mecânicas e boa usinabilidade. É resistente à maioria das condições ambientais e meios corrosivos.
  
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  O aço inoxidável 316 é outra liga comum de aço inoxidável com propriedades mecânicas semelhantes ao 304. No entanto, tem uma maior resistência à corrosão e química, especialmente para soluções salinas (por exemplo, água do mar), por isso geralmente é melhor para lidar com ambientes mais hostis.
  
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  O aço inoxidável 2205 Duplex possui a mais alta resistência (duas vezes maior que as ligas comuns de aço inoxidável) e excelente resistência à corrosão. É usado em ambientes extremos, com muitas aplicações em Petróleo e Gás.
  
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  O aço inoxidável 303 possui excelente tenacidade, mas menor resistência à corrosão em comparação ao 304. Devido à sua excelente usinabilidade, é frequentemente utilizado em aplicações de alto volume, como na produção de porcas e parafusos para a indústria aeroespacial.
  
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  O aço inoxidável 17-4 (grau SAE 630) possui propriedades mecânicas comparáveis ​​ao 304. Pode ser endurecido por precipitação em um grau muito alto (comparável aos aços ferramenta) e possui excelente resistência química, tornando-o adequado para aplicações de alto desempenho, como como pás de fabricação de turbinas eólicas.
  

Características do material:

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  Densidade típica:7,7-8,0 g/cm3
  
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  Ligas de aço inoxidável não magnéticas:304, 316, 303
  
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  Ligas magnéticas de aço inoxidável:2205 Duplex, 17-4
  

O que é aço macio? A liga de uso geral

Os aços macios também são conhecidos como aços de baixo carbono e possuem boas propriedades mecânicas, ótima usinabilidade e boa soldabilidade. Por serem de custo relativamente baixo, os fabricantes os utilizam para muitas aplicações de uso geral, como gabaritos e acessórios. Aços macios são suscetíveis à corrosão e danos químicos.

Vamos detalhar os tipos de aços macios disponíveis na plataforma.

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  O aço macio 1018 é uma liga de uso geral com boa usinabilidade e soldabilidade e excelente tenacidade, resistência e dureza. É a liga de aço macio mais comumente usada.
  
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  O aço doce 1045 é um aço de médio carbono com boa soldabilidade, boa usinabilidade e alta resistência e resistência ao impacto.
  
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  O aço macio A36 é um aço estrutural comum com boa soldabilidade. É adequado para uma variedade de aplicações industriais e de construção.
  

Características do material:

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  Densidade típica:7,8-7,9 g/cm3
  
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  Magnético
  

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

Os aços de liga contêm outros elementos de liga além do carbono, resultando em maior dureza, tenacidade, fadiga e resistência ao desgaste. Semelhante aos aços macios, os aços-liga são suscetíveis à corrosão e ataques de produtos químicos

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  A liga de aço 4140 possui boas propriedades mecânicas gerais, com boa resistência e tenacidade. Esta liga é adequada para muitas aplicações industriais, mas não é recomendada para soldagem.
  
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  O aço de liga 4340 pode ser tratado termicamente com altos níveis de resistência e dureza, mantendo sua boa tenacidade, resistência ao desgaste e resistência à fadiga. Esta liga é soldável.
  

Características do material:

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  Densidade típica:7,8-7,9 g/cm3
  
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  Magnético
  

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

Os aços ferramenta são ligas metálicas com dureza, rigidez, abrasão e resistência térmica excepcionalmente altas, desde que sejam submetidas a tratamento térmico. Eles são usados ​​para criar ferramentas de fabricação (daí o nome) como matrizes, carimbos e moldes.


Vamos detalhar os aços para ferramentas que oferecemos na Hubs.

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  O 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.
  
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  O aço ferramenta A2 é um aço ferramenta de uso geral endurecido ao ar com boa tenacidade e excelente estabilidade dimensional em temperaturas elevadas. É comumente usado para fabricar matrizes de moldagem por injeção.
  
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  O aço ferramenta O1 é uma liga endurecida em óleo com alta dureza de 65 HRC. É comumente usado para facas e ferramentas de corte.
  
  

Características do material:

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  Densidade típica:7,8 g/cm3
  
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  Dureza típica:45-65 HRC
  

O que é latão? A liga condutora e cosmética

O latão é uma liga metálica com boa usinabilidade e excelente condutividade elétrica, tornando-o ideal para aplicações que requerem baixo atrito. Muitas vezes você encontrará peças de latão cosméticas usadas para fins arquitetônicos (detalhe de ouro (.

Aqui está o latão que oferecemos na Hubs.

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  O latão C36000 é um material com alta resistência à tração e resistência natural à corrosão. É um dos materiais mais fáceis de usinar, por isso é frequentemente usado para aplicações de alto volume.
  

Características do material:

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  Densidade típica:8,4-8,7 g/cm3
  
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  Não magnético
  

O que é ABS? O termoplástico de prototipagem

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

O ABS possui baixa densidade, tornando-o ideal para aplicações leves. As peças de ABS usinadas em CNC são frequentemente usadas como protótipos antes da produção em massa com moldagem por injeção.

Características do material:

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  Densidade típica:1,00-1,05 g/cm3
  

O que é nylon? O termoplástico de engenharia

O nylon (também conhecido como poliamida (PA)) é um termoplástico muito utilizado para aplicações de engenharia, devido às suas excelentes propriedades mecânicas, boa resistência ao impacto e alta resistência química e à abrasão. É suscetível à absorção de água e umidade.

Nylon 6 e nylon 66 são as classes mais usadas na usinagem CNC.

Características do material:

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  Densidade típica:1,14 g/cm3
  

O que é policarbonato? O termoplástico com resistência ao impacto

O policarbonato é um termoplástico de alta tenacidade, boa usinabilidade e excelente resistência ao impacto (melhor que o 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:

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  Densidade típica:1,20-1,22 g/cm3
  

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

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

O POM (Delrin) geralmente é a melhor escolha na usinagem CNC de peças plásticas que exigem alta precisão, alta rigidez, baixo atrito, excelente estabilidade dimensional em temperaturas elevadas e absorção de água muito baixa.

Características do material:

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  Densidade típica:1,40-1,42 g/cm3
  

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

O 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 possui propriedades mecânicas puras e é frequentemente usado como revestimento ou inserto em uma montagem.

Características do material:

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  Densidade típica:2,2 g/cm3
  

O que é HDPE? O termoplástico externo e de tubulação

O polietileno de alta densidade (PEAD) é um termoplástico com alta relação resistência-peso, alta resistência ao impacto e boa resistência às intempéries. O HDPE é leve e adequado para uso externo e tubulação. Como o ABS, é frequentemente usado para criar protótipos antes da moldagem por injeção.

Características do material:

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  Densidade típica:0,93-0,97 g/cm3
  

O que é PEEK? O plástico para substituir o metal

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

O 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:

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  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 o 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?

Os metais são ideais para aplicações de fabricação que exigem 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, os plásticos são ideais para usinagem CNC quando você deseja produzir peças leves com requisitos de materiais especiais. Os plásticos também são viáveis ​​para a produção de protótipos (especialmente antes de começar a fazer grandes quantidades com moldagem por injeção).