Guia de seleção de material para usinagem CNC

Nos últimos anos, com o desenvolvimento da usinagem CNC, as peças de máquinas-ferramenta CNC também continuaram a se desenvolver. A usinagem CNC tornou-se uma necessidade em muitas disciplinas, e essas disciplinas precisam fabricar peças especiais para seus projetos. Os materiais CNC foram expandidos para atender às necessidades dos consumidores, engenheiros, empreiteiros e outros campos para criar soluções para aplicações muito específicas. A chave para ter o melhor produto acabado é escolher o material certo.

Há uma variedade de materiais para escolher, e os materiais podem ser usados ​​para várias peças com finalidades completamente diferentes. Devido à grande variedade de materiais, escolher o material certo para sua aplicação pode ser um desafio. Ao restringir o tipo de material de processamento mais adequado para a peça, o material mais adequado e econômico pode ser selecionado. Ao selecionar materiais, os seguintes pontos precisam ser considerados.

Seleção de Materiais Considerar Fatores

Como as peças são usadas?

Como a usinagem CNC foi desenvolvida há muitos anos, os componentes da máquina-ferramenta CNC também. Tipos semelhantes de materiais podem ser usados ​​em vários produtos e levar a várias funções. As peças são utilizadas em equipamentos médicos, automóveis, aeroespacial, maquinário ou fabricação industrial?

Tomando o isolamento como exemplo, o material usado para isolar o analisador de respiração pode ser diferente do material usado para fornecer isolamento na câmera. Todos eles têm a mesma finalidade, mas não podem ser usados ​​da mesma maneira ou do mesmo tipo de resultado. Se você usar as peças ao ar livre ou em um ambiente úmido, use aço inoxidável em vez de aço carbono para evitar que as peças enferrujem.

Carga de estresse

Cargas de alta tensão podem fazer com que alguns materiais se deformem ou até trinquem. Ao escolher o material da peça, certifique-se de levar em consideração a carga de tensão. As peças sujeitas a alta tensão precisam ser processadas com componentes que resistam à carga de tensão e evitem a deformação. Se sua peça for submetida a altas tensões, o material feito dela exigirá os elementos necessários para resistir à carga e evitar deformações.

Tolerância Dimensional

Nunca subestime a importância das tolerâncias dimensionais. Ele não desempenha apenas um papel na seleção de materiais; também afetará peças e montagens, métodos de corte e o uso de ferramentas e máquinas. A tolerância dimensional afetará o efeito de todo o processo e o resultado final.

Você precisa conhecer as tolerâncias exigidas da peça. Se você estiver usando um projeto ou esboço de peça antigo e quiser seguir os métodos anteriores, é melhor verificar novamente se as tolerâncias são apropriadas. Erros de digitação podem aparecer facilmente no documento. Mesmo que as informações estejam corretas, se ajustes podem ser feitos para relaxar as tolerâncias e ainda permitir que a peça tenha o melhor desempenho, você pode economizar dinheiro reavaliando as tolerâncias. Tolerâncias apertadas são geralmente mais caras.

As tolerâncias dimensionais padrão são usadas por padrão, mas se você não especificar a tolerância ou descobrir que o número está incorreto, eventualmente solicitará peças inadequadas. Leva mais tempo para redimensioná-lo e/ou reordená-lo e, a longo prazo, essa simples etapa inicial pode ajudá-lo a economizar dinheiro.

Se você não tem certeza das tolerâncias exatas das peças que você precisa, por favor, não faça suposições, mas deixe uma empresa profissional de usinagem CNC ajudá-lo a resolvê-lo.

Temperatura de operação

Ao selecionar um material, o ponto de fusão do material deve ser menor que a temperatura de trabalho do processo. Além disso, deve-se considerar se há flutuações na temperatura de operação, e o material precisa suportar a temperatura sem empenar, deformar ou quebrar ao longo do tempo.

Embora alguns materiais mais duráveis ​​sejam fabricados para suportar essas mudanças, muitos materiais apresentarão sinais de empenamento, inchaço e/ou rachaduras ao longo do tempo. Temperaturas extremas também podem afetar negativamente a durabilidade de certos materiais.

Quando se trata de usinagem CNC de materiais, também é importante entender essas informações, para que você possa garantir que a temperatura gerada pelo corte e conformação da peça não a deforme. Estabelecer uma conexão entre a temperatura de operação e os materiais utilizados é fundamental para o sucesso do projeto e da produção.

Capacidade de peso e estresse

O peso do material processado depende de como a peça é usada.
Materiais pesados ​​podem absorver muita pressão. Para projetos que exigem capacidade de carga excessiva e cargas de alta tensão, materiais pesados ​​devem ser considerados. Mas não é adequado para itens sensíveis ao peso.

Materiais leves são populares em projetos sensíveis ao peso. Eles são duráveis, usam e podem absorver muito estresse, mas são mais caros. Materiais leves são ideais para muitos produtos, mas se o custo for um fator importante, eles podem não ser a melhor escolha.

Escolher entre materiais pesados ​​e leves é apenas um exemplo de quais recursos são os mais importantes para a usinagem de peças CNC. Dessa forma, você pode especificar os elementos que são críticos para sua peça para que ela funcione corretamente, excluir materiais que não atendem a esses padrões e comparar os custos.

Custo geral e capacidade de fabricação do material

Os materiais mais caros são geralmente materiais leves e de alta resistência. Ao escolher materiais de processamento, muitos fatores ajudarão a tomar a decisão. Para encontrar o material mais compatível, priorize as características mais importantes para a peça acabada. Escolha materiais que atendam à curva de resistência, limites de temperatura e requisitos de montagem. Elimine os materiais que não atendem a esses requisitos, compare os custos dos materiais e escolha.

Geralmente, quanto mais materiais utilizados na peça, maior o custo. Da mesma forma, materiais especiais e materiais extremamente fortes (como titânio) também custarão mais.

Procurar uma empresa que ofereça um orçamento gratuito e sem quantidade mínima de pedido ajudará você a reduzir custos. Uma vez que todos os escopos são reduzidos, materiais mais econômicos podem ser usados ​​para atender a maioria de suas necessidades.

Diretrizes de seleção de materiais

A SANS pode processar centenas de materiais metálicos, ligas e plásticos, bem como outros materiais personalizados mediante solicitação. Então, abaixo vamos discutir os materiais mais populares e suas propriedades.

Metal

Um dos tipos de material mais comuns na fresagem CNC é o metal, e também há uma ampla gama de opções. Vamos ter uma visão geral das opções mais conhecidas e as aplicações mais adequadas para cada metal. Dependendo do tamanho e da geometria da peça, o custo do material pode representar grande parte do preço total da peça.

Alumínio

O alumínio é provavelmente o material mais utilizado para fresamento CNC e é uma excelente escolha para peças mecânicas e peças externas. Comparado com outros metais, o alumínio geralmente pode ser processado mais rapidamente do que outros metais, tornando-o o método mais econômico. As peças feitas de alumínio formam uma camada protetora quando expostas ao meio ambiente, resultando em maior resistência e resistência à corrosão. Devido a essas características de material de alta qualidade, o alumínio fresado CNC é muito adequado para uso nas indústrias automotiva, aeroespacial, de saúde e eletrônica de consumo. Aplicações específicas incluem acessórios de aeronaves, gabinetes eletrônicos, equipamentos médicos, engrenagens e eixos.

Alumínio 6061

É a liga de alumínio de uso geral mais comumente usada com boa relação resistência-peso e excelente usinabilidade. Este é o grau de alumínio de uso geral mais comum, geralmente usado para autopeças, quadros de bicicletas, artigos esportivos, quadros RC, etc.

Os principais elementos de liga são magnésio, silício e ferro. Semelhante a outras ligas de alumínio, tem uma boa relação resistência-peso e é naturalmente resistente à corrosão atmosférica. Uma das desvantagens do 6061 é sua baixa resistência à corrosão quando exposto à água salgada ou a outros produtos químicos. Em aplicações mais exigentes, não é tão forte quanto outras ligas de alumínio.

A composição e as propriedades do material do alumínio 6082 são semelhantes ao 6061. Na Europa, é mais comumente usado porque atende aos padrões britânicos.

Alumínio 7075

7075 é um produto de alta qualidade de alumínio. É principalmente ligado com zinco. É uma das ligas de alumínio mais fortes. É uma escolha ideal para equipamentos de entretenimento de alta resistência e quadros automotivos e aeroespaciais. Porque para o aço, o alumínio 7075 tem excelentes propriedades de fadiga e pode ser tratado termicamente para obter alta resistência e alta dureza, por isso é essencial reduzir o peso. No entanto, deve ser evitado quando a soldagem é necessária.

Alumínio 5083

O alumínio 5083 tem maior resistência e excelente resistência à água do mar do que a maioria das outras ligas de alumínio, por isso é comumente usado em construção e aplicações marítimas. Esta também é uma excelente escolha para soldagem.

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Aço inoxidável

As ligas de aço inoxidável têm alta resistência, alta ductilidade, excelente resistência ao desgaste e resistência à corrosão, e são fáceis de soldar, usinar e polir. Dependendo de sua composição, eles podem ser (essencialmente) não magnéticos ou magnéticos.

Existem muitos tipos de aço inoxidável. É chamado de aço inoxidável porque contém cromo que ajuda a prevenir a oxidação (ferrugem). Como todo aço inoxidável parece igual, é necessário usar equipamentos de medição modernos (como detector OES) para testar as matérias-primas recebidas com extremo cuidado para confirmar as características do aço usado.

Aço inoxidável 303

No caso do 303, também é adicionado enxofre. Este enxofre ajuda a tornar o 303 o aço inoxidável mais fácil de processar, mas também tende a reduzir sua resistência à corrosão até certo ponto.

303 não é uma boa escolha para conformação a frio (curvatura), nem pode ser tratada termicamente. A presença de enxofre também significa que não é ideal para soldagem. Ela tem um excelente desempenho de usinagem, mas você deve prestar atenção à velocidade/avanço e à nitidez da ferramenta de corte.

303 é geralmente usado para porcas e parafusos de aço inoxidável, conexões, eixos e engrenagens. No entanto, não deve ser usado para acessórios de nível marítimo.

Aço inoxidável 304

É a liga de aço inoxidável mais comum com excelentes propriedades mecânicas e boa usinabilidade. Pode resistir à maioria das condições ambientais e meios corrosivos.

Esta é a forma mais comum de aço inoxidável encontrada em vários produtos de consumo e industriais. Normalmente chamado de 18/8, refere-se à adição de 18% de cromo e 8% de níquel à liga, que é a forma mais comum de aço inoxidável.

304 é muito duro, não magnético, fácil de usinar e geralmente tem resistência à corrosão, por isso é muito adequado para acessórios de cozinha, tanques de armazenamento e tubos usados ​​na indústria, construção e indústrias automobilísticas.

O 304 é fácil de processar, mas ao contrário do 303, pode ser soldado. Também é mais resistente à corrosão na maioria dos ambientes normais (não químicos). Para maquinistas, use ferramentas de corte muito afiadas para o processamento e não seja contaminado por outros metais.

Aço inoxidável 316

É outra liga comum de aço inoxidável com propriedades mecânicas semelhantes ao 304. Geralmente considerado aço inoxidável de grau marítimo, resistente e fácil de soldar. O material é muito resistente à corrosão e, para soluções salinas (como água do mar), é muito adequado para construção, acessórios para navios, tubulações industriais e aplicações automotivas.

Aço inoxidável 2205

Aço inoxidável O aço inoxidável duplex 2205 é a liga de aço inoxidável mais forte (o dobro de outras ligas de aço inoxidável comuns) e possui excelente resistência à corrosão. É usado em ambientes agressivos e tem muitas aplicações na indústria de petróleo e gás.

Aço inoxidável 17-4

As propriedades mecânicas do aço inoxidável 17-4 (grau SAE 630) são comparáveis ​​às do aço 304. Pode ser endurecido por precipitação em alto grau (comparado ao aço ferramenta) e possui excelente resistência química, tornando-o adequado para aplicações de alto desempenho , como a fabricação de pás de turbina.

Aços ferramenta

Os aços ferramenta são ligas metálicas com dureza, rigidez, abrasão e resistência térmica excepcionalmente altas. Eles são usados ​​para criar ferramentas de fabricação (daí o nome), como matrizes, carimbos e moldes. Para alcançar suas boas propriedades mecânicas, eles devem passar por um tratamento térmico.

Aço ferramenta D2 é uma liga resistente ao desgaste que mantém sua dureza a uma temperatura de 425°C. O aço D2 é um aço ferramenta endurecido ao ar, com alto teor de carbono e alto teor de cromo, com alta resistência ao desgaste. Pode ser tratado termicamente e tem uma forte faixa de dureza. O D2 Steel é a escolha ideal para fazer peças e produtos que precisam ser dobrados facilmente, mas precisam ser dobrados.

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

Aço ferramenta O1 é uma liga endurecida em óleo com alta dureza de 65 HRC. Comumente usado para facas e ferramentas de corte.

Aços suaves

Também conhecidos como aços de baixo carbono e possuem boas propriedades mecânicas, ótima usinabilidade e boa soldabilidade. Devido ao seu baixo custo, encontram aplicações de uso geral, incluindo a fabricação de peças de máquinas, gabaritos e acessórios. Aços macios são suscetíveis à corrosão e ataques de produtos químicos. São comumente usados

Aço suave 1018

O aço macio 1018 é uma liga de uso geral com boa usinabilidade e soldabilidade, além de excelente tenacidade, resistência e dureza. É a liga de aço de baixo carbono mais comumente usada.

Aço Carbono 1045

Este material resistente é aço de baixo carbono, não inoxidável, que geralmente é mais barato que o aço inoxidável, mas tem maior resistência. O material pode ser endurecido e tratado termicamente para facilitar a usinagem e a soldagem. É mais comumente usado em aplicações industriais e peças mecânicas que exigem alta tenacidade e resistência, como porcas e parafusos, engrenagens, eixos e bielas. Também é usado na construção civil, mas se exposto ao meio ambiente, geralmente passa por tratamento de superfície para evitar ferrugem.

Aço macio A36

O aço de baixo carbono A36 é um aço estrutural comum com boa soldabilidade. É adequado para várias aplicações industriais e de construção

Magnésio AZ31

Uma liga de alumínio e zinco, o magnésio AZ31 tem uma redução de peso de 35% em comparação com o alumínio, mas sua resistência é maior. No entanto, este material é geralmente mais caro e é frequentemente usado para componentes de aeronaves. O material é fácil de processar, mas possui características inflamáveis.

O magnésio é fácil de processar, mas muito fácil de queimar, especialmente na forma de pó, por isso deve ser processado com lubrificantes líquidos. O magnésio pode ser anodizado para melhorar sua resistência à corrosão. É também um material estrutural altamente estável e uma excelente escolha para fundições sob pressão.

Devido ao seu peso leve e alta resistência, também é frequentemente usado para invólucros de laptops, ferramentas elétricas, corpos de câmeras e outros usos em casas.
titânio

O titânio é conhecido por sua alta resistência, peso leve, tenacidade e resistência à corrosão. Pode ser soldado, passivado e anodizado para aumentar a proteção e melhorar a aparência. O titânio tem baixo efeito de polimento e é um mau condutor elétrico, mas um bom condutor térmico. Este é um material difícil de processar, e apenas ferramentas profissionais podem ser usadas.

Este material é geralmente mais caro do que outros metais. É abundante na crosta terrestre, mas é difícil de refinar. É mais comumente usado em aplicações militares, aeroespaciais, industriais e biomédicas.

Latão

Reconhecido como um dos materiais mais simples e econômicos em fresamento CNC, o latão é uma liga de cobre e zinco, que é estável, mas não forte o suficiente. Os usos comuns incluem equipamentos médicos, produtos de consumo e hardware e contatos elétricos. Como o latão também tem um baixo coeficiente de atrito e alta resistência à corrosão, eles também são usados ​​em engenharia, encanamento, engenharia de vapor e até instrumentos musicais. Devido ao seu material macio e características de fácil processamento, é usado em acessórios de encanamento, decoração de casa e instrumentos musicais.

Com boa usinabilidade e excelente condutividade, é muito indicado para aplicações que requerem baixo atrito. Também é comumente usado na construção para produzir uma aparência dourada com uma aparência estética.
O latão C36000 é um material com alta resistência à tração e resistência natural à corrosão. É um dos materiais mais fáceis de processar, por isso geralmente é usado para aplicações de alto volume.

Cobre

Quando se trata de materiais de fresagem CNC, poucos metais oferecem a condutividade elétrica do cobre. A alta resistência à corrosão ajuda este material a combater a ferrugem, enquanto as propriedades de condutividade térmica facilitam o processo de modelagem durante a usinagem CNC. Muitas vezes utilizadas na indústria automotiva, as aplicações incluem sistemas de refrigeração e trocadores de calor, bem como várias aplicações de engenharia, como válvulas e radiadores. No entanto, é importante saber que o cobre é fraco contra certos produtos químicos, como ácidos, sulfetos de halogênio e soluções de amônia.

Plásticos

Além dos materiais metálicos, os serviços de usinagem CNC de alta precisão SANS também são compatíveis com diversos plásticos. Abaixo estão alguns dos plásticos mais utilizados para a tecnologia de fresamento CNC.

ABS

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

O ABS tem uma baixa densidade, por isso é muito adequado para aplicações leves. As peças de ABS usinadas em CNC geralmente são usadas como protótipos antes da produção em massa via moldagem por injeção.

Nilon

O nylon, também conhecido como poliamida (PA), é um tipo de termoplástico. Devido às suas excelentes propriedades mecânicas, boa resistência ao impacto, alta resistência química e resistência à abrasão, e também possui moderada resistência à chama, é comumente usado. Inclui isoladores, rolamentos e produtos de curto prazo que serão usados ​​para moldagem por injeção. A desvantagem é que absorve facilmente água e umidade.

POM

POM também é chamado de Delrin. É um termoplástico de engenharia e possui a maior processabilidade entre os plásticos.

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

PTFE

O PTFE, comumente conhecido como politetrafluoretileno (Teflon), é um termoplástico de engenharia com excelente resistência química e ao calor e o menor coeficiente de atrito de qualquer sólido conhecido. É um excelente isolante elétrico. No entanto, possui propriedades mecânicas puras e é frequentemente usado como revestimento ou inserto em componentes.

HDPE

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 um termoplástico leve, adequado para uso externo e transporte por dutos. Como o ABS, é frequentemente usado para criar protótipos antes da moldagem por injeção.

PEEK

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

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