Opção de metal para usinagem CNC

Ao projetar componentes para usinagem CNC, muitas vezes você escolherá um material metálico. Para isso, você precisa considerar os requisitos de resistência, resistência química, estabilidade térmica, custo e outros fatores. Com tantos materiais para escolher, pode ser um pouco esmagador. Primeiro defina as características mais importantes da sua peça. Como funciona? A que ambiente será exposto? Como ele interage com outros componentes?

Depois de entender as características importantes das peças acima, combine os seis fatores que você deve considerar antes de processar metais duros ou macios apresentados neste artigo. Acredito que irá ajudá-lo a escolher o material de metal certo.

Propriedades mecânicas dos metais

Vamos começar com as propriedades mecânicas, que são medidas pelo desempenho do material quando diferentes forças são aplicadas.

As principais propriedades mecânicas dos metais a serem consideradas são:

Dureza:

Materiais mais duros são mais resistentes a arranhões e vincos do que materiais macios. Materiais duros são adequados para peças de desgaste, como buchas. Alguns materiais também podem ser usinados e endurecidos posteriormente. Lembre-se de que se o material endurecer, as propriedades do material mudarão. Por exemplo, endurecer o material pode torná-lo mais quebradiço. A superfície da peça também pode ser endurecida com um revestimento.

A imagem a seguir simplesmente compara a dureza de materiais metálicos comuns



Fonte de https://www.metalcraftmachining.com/services/cnc-metal-materials.html

Densidade:

A densidade do alumínio é muito menor do que a do aço macio, o que o torna cerca de um terço de seu peso. Dependendo do grau do material, o alumínio pode realmente ser mais forte que o aço quando comparado em peso (relação resistência/peso).

Resistência à tração:

A tensão máxima que um material pode suportar antes da falha. Se você projetar um suporte que conecta dois componentes, considere como esses componentes interagem. A resistência à tração representará a capacidade do material de resistir à fratura.

Amortecimento (metais duros tendem a ter menos capacidade de amortecimento)

Fragilidade:

Materiais altamente quebradiços não esticarão ou deformarão antes de quebrar. Se suas peças precisam ser dobradas continuamente, materiais frágeis não serão uma boa escolha.

Se alguma das propriedades acima for importante para o seu projeto, recomendamos que você faça alguma pesquisa para obter a classificação real da propriedade de cada material.

Características de desgaste e fadiga de metais

Geralmente, se você estiver usinando peças para obter o ajuste e a função do protótipo, não precisa se preocupar com o desgaste do material. Se você precisar garantir resistência ou permitir que as peças resistam ao teste de características ambientais, como temperaturas extremas, sua escolha de materiais será muito importante. Vamos detalhar as características de fadiga mais importantes a serem consideradas.

Força e resistência à fadiga:

Esta é a tensão que o material pode suportar dentro de um certo número de ciclos. Essas mudanças foram amplamente estudadas para ajudar a selecionar os materiais apropriados para atender aos seus requisitos de uso final. De fato, de acordo com as pesquisas sobre o assunto, fadiga metálica é o dano cumulativo permanente local gradual de materiais e componentes sob a ação de tensões cíclicas ou deformações cíclicas em um ou vários locais, e trincas ou ocorrências repentinas após um certo número de ciclos O processo de fratura completa. Aproximadamente 90% de todas as falhas de metal ocorrem rapidamente e sem nenhum aviso, por isso geralmente usamos a média das razões para medir a resistência à fadiga. Ao selecionar materiais, se você sabe que suas peças suportarão vários ciclos de tensão, recomendamos que você avalie o nível de resistência à fadiga.

W temperatura de funcionamento das peças metálicas

A temperatura de operação do ambiente em que o componente irá operar é outro fator importante a ser considerado. Isso ocorre porque o ponto de fusão do material CNC utilizado deve ser superior à temperatura de operação. Se não for, a estrutura da peça pode mudar. Além disso, você deve garantir que o material usinado CNC possa suportar mudanças extremas de temperatura. Embora alguns materiais possam suportar essas mudanças de temperatura, alguns materiais podem sofrer alterações estruturais após um período de uso

Existem muitos recursos para testes de ciclo ambiental. Na maioria dos casos, os materiais são colocados em um ambiente controlado e testados para altas e baixas temperaturas, alta e baixa umidade, ciclos térmicos e choque térmico.

–Metais resistentes a altas temperaturas:titânio e aço inoxidável.

–Metais que podem suportar temperaturas extremamente frias e manter a ductilidade em baixas temperaturas:cobre e alumínio.

A resistência à fluência é definida como a capacidade de um material resistir à “fluência”, que se refere à tendência de um material sólido de se deformar por um longo período de tempo devido à exposição a altos níveis de estresse. É importante notar que a resistência à fluência pode exceder o limite de tensão padrão do material porque leva mais tempo para ocorrer. Níquel, titânio e aço inoxidável têm a maior resistência à fluência de metais.

Resistência à corrosão (oxidação) de metais

Devido à reação química entre o metal e o ambiente circundante, a corrosão do metal é degradação ou oxidação. Existem muitas razões para a corrosão do metal, vale a pena notar que todos os metais serão corroídos. O ferro puro geralmente corrói muito rápido, mas o aço inoxidável que combina ferro e outras ligas corrói muito lentamente. Se você está preocupado com a corrosão, o aço inoxidável é uma excelente escolha para metal.

Outra alternativa ao aço inoxidável é o alumínio anodizado. Este método ajuda a reduzir a corrosão e é um acabamento muito durável. O aço macio niquelado pode ser mais econômico do que o aço inoxidável.

Propriedades Térmicas dos Metais

Os metais podem se expandir, derreter e conduzir eletricidade. A propriedade térmica mais comum é a condutividade elétrica, que é a capacidade de um material de conduzir calor. Materiais com alta condutividade térmica são melhores na transferência de calor. Se seus componentes são usados ​​para aplicações de resfriamento, é melhor prestar mais atenção aos materiais com alta condutividade térmica.

As propriedades térmicas dos metais comuns estão listadas na tabela abaixo para referência.



Fonte de https://www.protolabs.com/resources/blog/hard-metals-vs-soft-metals-for-cnc-machining/

Desempenho de fabricação

A usinabilidade refere-se à facilidade com que um material pode ser modificado por corte (usinagem). Por exemplo, o alumínio é muito fácil de usinar e não desgasta as ferramentas tão rapidamente quanto outros materiais. Portanto, o custo de processamento do alumínio é “mais barato” em comparação com materiais com menor trabalhabilidade.

Os metais possuem diferentes propriedades materiais, que determinam as características de desempenho do produto final. Essas várias características são ótimas, mas devem ser equilibradas com custos de matéria-prima e custos de processamento. Por exemplo, se suas peças forem designadas como aço inoxidável, você descobrirá que existem vários tipos diferentes de aço inoxidável que diferem muito em custo e propriedades do material. Além disso, alguns aços inoxidáveis ​​são mais difíceis de cortar do que outros, o que significa que seu custo em máquinas-ferramentas CNC será um pouco maior.