Principais Metais Macios Ideais para Usinagem CNC: Guia Prático

Metais naturalmente duros como tungstênio e cromo são relativamente raros na indústria de manufatura. Na verdade, a maioria dos metais é naturalmente macia, relativamente falando, mas tornada forte o suficiente para manufatura pela adição de ligas ou dobra, estiramento ou martelamento do material.

Metais macios, não ferrosos (sem ferro) podem ser fáceis de cortar e usinar, com apenas quantidade mínima de tratamento térmico pós-processo necessário. Os metais macios mais comuns para usinagem CNC são ligas de cobre, e aplicações comuns incluem joalheria, galvanoplastia e condutos elétricos. O alumínio frequentemente preenche papel similar na usinagem CNC como estes metais macios, mas é amplamente usado o suficiente para merecer sua própria conversa.

Metais macios são compatíveis com diversos processos de manufatura, mas engenheiros e equipes de produto frequentemente criam peças com metais macios via usinagem CNC. Aqui está tudo que equipes de produto precisam saber sobre usinagem com cobre, bronze e latão, os três principais metais macios no mercado hoje.

1. Cobre

O cobre C101 também é único devido às suas propriedades antimicrobianas — testes conduzidos pela Agência de Proteção Ambiental descobriram que 355 ligas de cobre, incluindo C101, mataram mais de 99,9% de bactérias dentro de duas horas de contato.

Por essa razão, o cobre é comumente encontrado em pontos de alto contato na indústria médica como grades de cama, pias, torneiras e ferragens de vaso sanitário. Outras aplicações populares incluem fios elétricos, eletroímãs e placas de circuito na indústria de semicondutores.

Embora o cobre seja resistente à corrosão na maioria dos ambientes marinhos e industriais, pode ser corroído por halogênios, sulfetos e soluções baseadas em amônia. Além disso, o C101 é particularmente suscetível a fragilização por hidrogênio em temperaturas elevadas devido ao seu alto teor de oxigênio.

Especificações mecânicas:

• Resistência à tração máxima: 310–380 MPa
• Módulo de elasticidade: 125–135 GPa
• Alongamento na ruptura: 6–25%
• Dureza: 27 HV
• Condutividade térmica: 390–398 W/(m·°C)

2. Latão

Por exemplo, uma liga de latão contendo 32–39% de zinco provavelmente terá boas capacidades de trabalho a quente, mas pobres capacidades de trabalho a frio. Engenheiros e equipes de produto devem notar o teor de zinco de uma liga de latão antes de tomar decisão final.

Muitas equipes de produto trabalham com Latão 360 porque tem boa resistência à tração e resistência natural à corrosão. Além disso, este material é altamente usinável, soldável e não causará desgaste indevido na máquina CNC.

No entanto, este material tem suas desvantagens. Quando o latão entra em contato com amônia ou soluções baseadas em amônia, torna-se suscetível a trinca por corrosão sob tensão. Na maioria dos casos, esta limitação pode ser resolvida por recozimento durante o pós-processamento. Do ponto de vista financeiro, o latão é um dos metais macios mais caros.

Latão 360 é ideal para aplicações de baixo atrito e comumente usado para fazer instrumentos musicais, componentes de fechaduras e engrenagens. Como o latão tem forte semelhança com ouro, também tem ampla gama de aplicações puramente ornamentais.

Especificações mecânicas:

• Resistência à tração máxima: 140 MPa
• Alongamento na ruptura: 23%
• Dureza: Rockwell B35
• Densidade: 0,307 lbs/pol³
• Temperatura máxima: 900°C (1650°F)

3. Bronze

Como o latão, ligas de bronze são compostas de base de cobre combinada com outras ligas. Estanho está entre as adições mais comuns. As propriedades mecânicas e físicas do bronze mudam quando fósforo, alumínio, manganês, silício e outros materiais são adicionados, o que engenheiros e designers devem ter em mente.

Bronze 642 é dúctil, resistente à corrosão, galling e fadiga, e tem a maior usinabilidade de todas as ligas de latão e bronze. Além disso, o bronze supera o cobre quando se trata de resistência e resistência à corrosão. Aplicações comuns para ligas de bronze incluem instrumentos musicais, medalhas, aplicações marítimas e aplicações industriais como buchas de aeronaves onde metal de baixo atrito é requerido. Infelizmente, o bronze é caro para trabalhar devido ao seu alto teor de cobre.

Especificações mecânicas:

• Resistência à tração: 517–621 MPa
• Módulo de elasticidade: 16.000 ksi
• Módulo de rigidez: 6.000 ksi
• Densidade: 0,278 lb/in³ a 20°C (68°F)
• Condutividade elétrica: 8% IACS a 20°C (68°F)

Selecionando o material certo para o trabalho

Metais macios oferecem muitas propriedades vantajosas para peças usinadas em CNC. São geralmente fáceis de usinar, naturalmente resistentes à corrosão e adequados para ampla gama de aplicações entre indústrias. Com latão e bronze em particular, engenheiros e equipes de produto devem certificar-se de verificar o teor de liga destes metais macios, pois adicionar elementos adicionais certamente afetará as propriedades mecânicas e físicas da peça final.

Para engenheiros e equipes de produto, escolher o material mais adequado para um dado projeto é uma das decisões mais importantes que devem tomar durante o processo de desenvolvimento. Equipes de produto devem fazer sua devida diligência para garantir que alcançarão os resultados desejados, e um parceiro especialista em manufatura e design como a Fast Radius pode ajudar.

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