Noções básicas de materiais de usinagem CNC: como escolher o certo?

A usinagem CNC ganhou força significativa no setor industrial porque produz peças de alta precisão e é usada em inúmeras aplicações nas indústrias aeroespacial, médica, automotiva e outras. Além de sua popularidade devido à sua precisão e possibilidades de aplicação, outro motivo é sua aceitação no processamento de uma ampla gama de materiais.

No entanto, para obter as peças desejadas que atendam aos requisitos de produção, há algumas coisas importantes a serem consideradas ao selecionar materiais para usinagem CNC. Então, quais materiais comuns são ideais para usinagem CNC? E há algum fator na escolha de materiais para usinagem CNC? Continue lendo.

Diferentes categorias de materiais na usinagem CNC

A usinagem CNC é um processo versátil que permite a utilização de diversos tipos de materiais. Esses materiais de usinagem CNC variam de plástico e metal tradicionais a madeira, cerâmica e compósitos.

Neste artigo, focaremos mais nos materiais de processamento de plástico e metal, pois eles têm usos mais versáteis em diversos setores.

Tipos de materiais metálicos para usinagem CNC e exemplos

O material mais comumente usado para peças usinadas CNC é o metal. Esses materiais CNC oferecem inúmeras vantagens, incluindo resistência ao calor, dureza, alta resistência e condutividade elétrica. Os materiais metálicos comuns para máquinas CNC incluem:

1. Alumínio

O alumínio é um dos materiais mais utilizados na usinagem CNC. É mais fácil de usinar do que metais como aço e titânio. Ele também tem uma notável relação resistência/peso, é leve, resistente à corrosão e possui um atraente acabamento prateado.

Existem vários tipos de materiais de alumínio, mas nem todos são ideais para uso em peças e produtos usinados CNC. Independentemente disso, tipos de alumínio como o alumínio 6061 e 7075 são altamente usináveis ​​e são frequentemente usados ​​em peças de produção onde o peso é uma preocupação, como: B. em peças de motores de automóveis e estruturas aeroespaciais. Essas categorias de alumínio também encontram aplicação nas indústrias de eletrônicos de consumo, construção e medicina.

2. Aço inoxidável

O aço inoxidável é muito resistente ao desgaste, à corrosão, forte e resistente. Assim como o alumínio, esse material tem aparência brilhante. Está disponível em diferentes qualidades e muitas vezes não é muito caro. No entanto, sua dureza o torna um dos materiais CNC mais difíceis de usinar.

O SS 316 é um dos tipos mais comuns e é usado em gabinetes externos, dispositivos médicos e aplicações marítimas devido à sua resistência à corrosão e ao calor. Outros tipos comuns de aço inoxidável para CNC são 303, 304 e 316. Eles são utilizados na fabricação de fixadores como cavilhas, parafusos, buchas, etc.

3. Aço carbono e suas ligas

Devido à sua resistência e usinabilidade superiores, o aço carbono e ligas relacionadas são perfeitos para diversas aplicações. Eles funcionam bem com diversas técnicas de tratamento térmico, o que melhora ainda mais suas propriedades mecânicas. O aço carbono também é barato em comparação com outros metais usados ​​na usinagem CNC.

Contudo, é importante notar que o aço carbono, o aço macio e suas ligas não são inerentemente resistentes à corrosão. Além disso, a sua aparência pouco atraente pode não ser adequada para aplicações estéticas. Apesar de suas desvantagens, esses materiais continuam a ser preferidos para inúmeras aplicações industriais e de fabricação devido à sua durabilidade, acessibilidade e usinabilidade. O aço e suas ligas são usados ​​para fazer fixadores mecânicos e componentes estruturais, como vigas.

4. Cobre e suas ligas

O cobre é conhecido por sua alta condutividade térmica e elétrica. Suas excelentes propriedades de condutividade o tornam uma excelente escolha para aplicações elétricas e eletrônicas, e sua maleabilidade e aparência estética o tornam uma opção popular no setor joalheiro. O cobre é usado em muitas indústrias diferentes, incluindo fios elétricos, equipamentos magnéticos e fabricação de joias.

O latão é uma liga de cobre e zinco conhecida por sua resistência à corrosão, excelente condutividade elétrica e usinabilidade. É comumente encontrado em produtos de consumo, fixadores de baixa resistência, instalações hidráulicas e eletrodomésticos.

O bronze é uma liga de cobre, estanho e outros elementos. É durável, resistente à corrosão e forte. O bronze também é fácil de usinar, permitindo sua utilização na fabricação de engrenagens, rolamentos e componentes de precisão. Além disso, a adição de fósforo e alumínio aumenta a sua resistência e melhora a tenacidade e a resistência.

No geral, latão, bronze e cobre são metais importantes para usinagem CNC.

5. Titânio

O titânio tem uma alta relação resistência/peso. Em outras palavras, não é apenas extremamente forte, mas também leve. Não só possui alta condutividade térmica, mas também é resistente à corrosão. Como o titânio também é biocompatível, ele é utilizado na indústria biomédica.

Além disso, o titânio é usado para produzir peças de máquinas de alto desempenho para diversas indústrias, incluindo militar, aeroespacial e médica. O titânio também é usado como material para máquinas-ferramentas CNC.

6. Magnésio

O metal magnésio combina resistência e baixo peso. Devido às suas excelentes propriedades térmicas, é o melhor material para peças de alta temperatura, como motores. Seu baixo peso permite a produção de veículos mais leves e com baixo consumo de combustível.

O magnésio é considerado altamente inflamável e pode ser mais caro para processar. Também possui menor resistência à corrosão do que alguns outros metais (incluindo alumínio).

Tipos de materiais plásticos para usinagem CNC e exemplos

A maioria dos plásticos tem baixo ponto de fusão, o que afeta sua trabalhabilidade. No entanto, existem alguns materiais plásticos disponíveis para usinagem CNC, incluindo:

1. Acrílico

Esse material, também conhecido como PMMA (polimetilmetacrilato), possui diversas propriedades desejáveis, como clareza óptica e rigidez. Sua alta clareza óptica e durabilidade o tornam adequado como substituto do vidro.

Apesar de suas desvantagens, incluindo tendência a rachaduras e amolecimento térmico, o acrílico ainda é um material preferido para usinagem CNC devido à sua adaptabilidade e simplicidade. O acrílico é uma escolha de material fantástica para diversas aplicações porque pode ser usado para criar componentes precisos e de alta qualidade.

2. Polipropileno (PP)

Alta resistência química e resistência à fadiga são as duas vantagens do polipropileno adaptável. Além disso, é um material de qualidade médica e a usinagem CNC resulta em uma superfície lisa. Porém, uma de suas desvantagens é que ele amolece em altas temperaturas, dificultando um pouco o trabalho.

3. Acetal

Este material, também conhecido como POM (polioximetileno) ou Delrin, é extremamente versátil. É robusto e à prova de umidade e choque. Além disso, este material possui excelente resistência à fadiga.

Uma das principais características do acetal é a sua rigidez, que permite fácil processamento com excelente precisão dimensional. Por esse motivo, é frequentemente utilizado em componentes de precisão, como rolamentos, engrenagens e válvulas.

Além disso, o POM é um material confiável para muitas indústrias, incluindo automotiva, aeroespacial e de bens de consumo, devido às suas excelentes propriedades mecânicas e alta resistência às influências ambientais.

4.Náilon

O nylon é um material forte, durável e resistente a impactos, usado em diversas aplicações. Possui excelentes propriedades lubrificantes de superfície e pode ser usado em diversas formas de compósitos, como náilon reforçado com fibra de vidro.

O nylon é particularmente adequado para aplicações que requerem proteção contra forças de atrito. Isso inclui peças como rodas dentadas, rolamentos, superfícies deslizantes e engrenagens.

5.ABS

Devido à sua excelente usinabilidade, resistência à tração, resistência ao impacto e resistência química, o material ABS é um plástico muito acessível, adequado para usinagem CNC. Além disso, é fácil de colorir, tornando-o perfeito para aplicações onde a estética é crítica.

O ABS pode ser usado em vários processos CNC, como fabricação de carcaças de proteção, prototipagem rápida e fabricação de peças automotivas. Além da usinagem CNC, os fabricantes de ABS também produzem ABS por meio de moldagem por injeção e impressão 3D.

6. UHMW-PE

O UHMWPE é um material amplamente utilizado para usinagem CNC devido às suas excelentes propriedades, que incluem alta tenacidade, resistência à abrasão e ao desgaste e durabilidade.

Embora o UHMWPE seja difícil de usinar, ele é ideal para produzir superfícies deslizantes em rolamentos, engrenagens e rolos. Suas propriedades excepcionais o tornam perfeito para aplicações onde são necessárias alta resistência ao desgaste e durabilidade. Comparado a outros materiais, o UHMWPE oferece excelente eficiência e durabilidade quando processado adequadamente.

7. Policarbonato (PC)

Um plástico comumente usado para usinagem CNC é o policarbonato (PC), que possui uma série de propriedades benéficas, como clareza óptica. Este material é resistente a quebras e ao calor. Além disso, sua alta resistência ao calor significa que pode ser usado em aplicações de alta temperatura. Além disso, o policarbonato é utilizado na fabricação de componentes eletrônicos, dispositivos médicos e peças automotivas.

8. Polieteretercetona (PEEK)

PEEK é um plástico de alto desempenho com excelente resistência química. Este material também possui alta estabilidade dimensional e resistência mecânica. Uma de suas principais vantagens é a capacidade de manter a rigidez em altas temperaturas, tornando-o ideal para uso em ambientes extremos.

O PEEK é usado em vários setores, incluindo aeroespacial, processamento de alimentos e bebidas e petróleo e gás. É amplamente utilizado na produção de componentes semicondutores, buchas, vedações, rolamentos, componentes de bombas e válvulas, etc.

9. Cloreto de polivinila (PVC)

Este é um material plástico de baixo custo e alta usinabilidade. É resistente a impactos, corrosão e produtos químicos. Possui alta resistência o que o torna rígido. O plástico PVC é ideal para a fabricação de tanques químicos soldados, carcaças de válvulas e bombas, gabinetes e superfícies de trabalho, coletores e conexões.

Visualização rápida: tabela de materiais de usinagem CNC

Fatores-chave para selecionar materiais para usinagem CNC

Embora geralmente haja vários fatores a serem considerados ao escolher os materiais certos, aqui estão alguns importantes.

Considere os requisitos para fabricação de peças

Os requisitos básicos das peças a serem usinadas são uma parte crucial da usinagem CNC e também fornecem uma orientação para o tipo de material a ser utilizado. Os requisitos gerais das peças incluem:

Subaplicativos

Certifique-se de que o material CNC que você planeja usar seja adequado à aplicação pretendida e ao ambiente. Por exemplo, consideremos a comparação entre o aço inoxidável e o aço carbono quando se destinam à fabricação de componentes no setor marítimo.

Ambos os materiais podem ser bem usinados, mas o aço inoxidável é mais adequado porque possui maior resistência à corrosão. Entretanto, em um ambiente normal e seco, o aço carbono é uma escolha melhor porque é mais durável e resistente.

Peso parcial

O peso da peça influencia a seleção do material CNC porque pode afetar o processo de usinagem e o desempenho geral da peça. Peças mais pesadas normalmente requerem materiais mais fortes e densos para garantir que possam suportar a carga. Para peças mais leves, materiais de menor densidade, como alumínio ou titânio, podem ser usados ​​para reduzir o peso e melhorar o desempenho.

Precisão e tolerância da peça

Alguns materiais são mais difíceis de atingir tolerâncias restritas do que outros. Por exemplo, materiais propensos a empenamento, como certos tipos de plástico (PVC), podem exigir tolerâncias de usinagem maiores para atingir as tolerâncias desejadas.

Por outro lado, materiais como aço ou titânio são frequentemente preferidos para aplicações que exigem alta precisão e tolerâncias restritas.

Propriedades da peça

As características exigidas da peça dependem do uso pretendido e do ambiente em que é utilizada. Fatores como resistência, tenacidade e resistência ao desgaste são críticos para peças sujeitas a alto estresse ou desgaste.

Materiais como aço, titânio e certos plásticos como nylon ou acetal são conhecidos pela sua resistência e durabilidade e, portanto, são adequados para estes tipos de aplicações. Para peças expostas a altas temperaturas, podem ser preferidos materiais com boa estabilidade térmica, como cerâmica ou certos metais.

Estética do produto

Na escolha do material a ser processado, a estética do produto deve ser levada em consideração. Especialmente no caso de bens de consumo, a aceitação do produto no mercado depende muito da sua aparência.

Materiais usináveis ​​por CNC, como plásticos, estão disponíveis em uma ampla gama de cores e opacidades, permitindo escolher entre uma ampla variedade de aparências de materiais. Com os metais, no entanto, melhorar a estética exigiria um tratamento superficial subsequente.

Opções de acabamento de superfície

O acabamento superficial que você deseja que seu produto tenha tem um grande impacto no tipo de material que você usa para usinagem CNC. Várias opções de acabamento superficial estão disponíveis para metais e plásticos, como polimento, anodização, passivação, pintura, escovação, revestimento em pó, etc. Essas opções de acabamento superficial não apenas melhoram a aparência da superfície, mas também a funcionalidade.

É importante notar que estes tratamentos de superfície interagem com os materiais de diferentes maneiras. Antes de escolher um material, é melhor certificar-se de que o tratamento superficial é ideal.

Maquinabilidade

Isso depende de quão fácil é trabalhar com o material. Materiais mais macios, como plástico e metais como o alumínio, são bastante fáceis de trabalhar. No entanto, materiais mais duros, como fibra de carbono e titânio, são um pouco mais difíceis de usinar porque esses materiais geralmente destroem as ferramentas de corte. Produzir peças a partir de materiais com alto grau de usinabilidade economiza tempo e dinheiro a longo prazo.

Custo

É claro que todo material para usinagem CNC tem um custo. No entanto, aconselhamos vivamente todos os designers de produtos a terem em mente que escolher um material inferior para poupar dinheiro nunca é uma decisão sábia a longo prazo.

Escolha o material da mais alta qualidade que puder comprar e que ofereça todos os recursos que você precisa. Só assim é possível aumentar a durabilidade das peças acabadas.

Dicas para usar processos CNC para usinar diversos materiais

O que você deseja fazer determina, em última análise, quais materiais de usinagem CNC você usa para a produção de suas peças. No entanto, as dicas a seguir podem servir como um guia rápido para materiais CNC.

Utilize ferramentas de qualidade

Não importa com que material você queira trabalhar, é importante usar ferramentas de alta qualidade. Ao evitar cortadores baratos que quebram facilmente e se desgastam rapidamente, você pode economizar dinheiro e complicações. Ferramentas de alta qualidade são projetadas para suportar os rigores da usinagem em alta velocidade, melhorando a qualidade e a consistência dos seus resultados.

Instale uma fixação confiável de peças de trabalho em sua máquina

Embora seja importante manter uma peça no lugar durante a edição, às vezes é mais fácil falar do que fazer. Isto é ainda mais difícil quando se trabalha com materiais delicados e formas complexas. Portanto, é melhor instalar uma fixação confiável da peça em sua máquina CNC para melhorar a precisão e exatidão da usinagem.

Escolha materiais de processamento comuns

Em vez de se preocupar em escolher entre uma variedade de materiais disponíveis, você pode selecionar materiais de usinagem comuns que foram identificados pelos melhores engenheiros e concluíram que são adequados para usinagem e que tais aplicações são geralmente aceitas.

Os metais comuns incluem latão, cobre, aço inoxidável e alumínio. Os plásticos comuns incluem PEEK, acetal, náilon, ABS e policarbonato.

Obtenha o material de usinagem CNC certo para seus projetos

Além disso, com nossos serviços completos de usinagem CNC que atendem às suas expectativas, você pode receber protótipos e peças com segurança e alta qualidade e precisão. Se você tiver dúvidas específicas sobre processamento de materiais, não hesite em nos contatar.

Concluindo

A capacidade de uma máquina CNC de trabalhar com diversos materiais é uma das razões pelas quais continua sendo um dos melhores processos de fabricação. Facilita a produção de peças de metal, plástico, madeira e materiais compósitos. Antes de escolher um material para sua peça, é melhor aprender sobre os pontos fortes, fracos e outras propriedades do material para que você possa tomar as decisões corretas.

Perguntas frequentes

Que fatores você deve considerar ao escolher um material CNC?

É melhor considerar vários fatores, incluindo ambiente, uso, usinabilidade, tolerâncias e custos de material.

Qual liga de alumínio é melhor para usinagem CNC?

O alumínio 6061-T6 é uma liga de alumínio comumente usada e é considerada uma classe padrão para usinagem CNC. Suas características como leveza, resistência à corrosão, versatilidade e usinabilidade o tornam aplicável nas indústrias automobilística e de aviação.

Quais plásticos são mais fáceis de processar?

Os materiais plásticos Acetal, PEEK e PVC oferecem boa estabilidade dimensional, excelentes propriedades de usinagem e resistência ao derretimento e lascamento. Devido ao seu baixo preço e excelente usinabilidade, o Delrin também é considerado o plástico mais econômico.

Qual metal é o mais difícil de fresar?

O titânio é conhecido por ser um dos metais mais difíceis de trabalhar, e há muitas histórias de peças destruídas e ferramentas quebradas. No entanto, o titânio possui excelentes propriedades que o tornam um material comumente utilizado nas indústrias aeroespacial e médica.