Introdução
Há uma grande variedade de materiais que são compatíveis com a tecnologia de fresamento CNC, dependendo da aplicação para a qual seu design será usado. É hora de escolher o melhor material para seus propósitos, seja metal, plástico ou até mesmo madeira, uma vez que você decidiu usar a usinagem CNC para criar seu produto. Os materiais de fresamento CNC mais populares serão abordados no artigo a seguir, juntamente com uma explicação das aplicações para as quais cada material é mais apropriado.
A adaptabilidade da usinagem CNC é um de seus muitos benefícios. Isso se deve ao fato de que o fresamento e o torneamento CNC precisos podem gerar com sucesso produtos finais a partir de uma ampla gama de matérias-primas. Isso permite aos engenheiros de design uma ampla gama de alternativas quando se trata de fabricar itens comerciais e protótipos.
Como escolher os materiais de usinagem CNC corretos?
A usinagem controlada numericamente por computador (CNC) é um método rápido, eficaz, preciso e flexível. Uma grande variedade de materiais técnicos duros e macios, como metais, polímeros, semicondutores e elastômeros, são adequados para este processo de produção. É empregado tanto para a criação de produtos finais totalmente funcionais quanto para prototipagem. O material utilizado tem um impacto considerável no resultado de um projeto de usinagem CNC e na funcionalidade do produto gerado. É por isso que deve ser dada considerável consideração ao processo de seleção de materiais na fabricação CNC.
O material adequado para um usinagem CNC projeto é determinado por uma série de necessidades e considerações. Você, por exemplo, precisa de uma substância com qualidades mecânicas superiores? Mas será que uma taxa rápida de produção é mais importante? A adequação de um material é frequentemente determinada levando-se em consideração uma variedade de elementos. Embora não sejam completos, os seguintes elementos fornecerão uma base sólida na escolha de materiais para usinagem CNC.
Os metais são normalmente utilizados em aplicações que exigem alta resistência, dureza e resistência térmica. Os plásticos são materiais versáteis e leves, empregados por seu isolamento elétrico e resistência química.
Em nossa comparação de materiais CNC, colocamos ênfase na resistência mecânica (representada como limite de escoamento à tração), usinabilidade (a facilidade de usinagem tem impacto no preço do CNC), custo, dureza (principalmente para metais) e resistência à temperatura (principalmente para plásticos).
Aplicação de peças de usinagem CNC
Uma tecnologia de fabricação flexível e econômica é usinagem CNC. Uma grande variedade de materiais é adequada para este procedimento. Como resultado, a usinagem CNC é benéfica para uma variedade de aplicações em uma ampla gama de indústrias. Este procedimento é utilizado de diversas maneiras por produtores e maquinistas. Isto inclui o uso de processos adicionais em conjunto com procedimentos de fabricação direta, processos de fabricação indireta ou ambos.
Indústria em que os plásticos são comumente usados
· Indústria médica
Tanto para os maquinistas quanto para os clientes, o uso de plásticos para a fabricação de peças em diversos setores é algo óbvio. O plástico é amplamente utilizado em diversas indústrias devido ao seu baixo custo e simplicidade de usinagem, incluindo:
Novos equipamentos estão se tornando necessários à medida que a medicina evolui rapidamente. Certos polímeros são mais adequados para aplicações médicas onde a segurança e a limpeza são cruciais devido às suas qualidades especiais. Além disso, a indústria médica exige que seus equipamentos sejam extremamente puros. Isto exige submeter rotineiramente o maquinário a altos níveis de esterilização. Como podem suportar a autoclavagem repetidamente sem se degradar, vários materiais plásticos CNC são ideais para esse processo. Dispositivos de imagem, bandejas de esterilização, sondas endoscópicas, instrumentos cirúrgicos, bandejas de esterilização, etc. são alguns exemplos de equipamentos médicos que utilizam plástico.
Indústria em que da metais são comumente usados
· Indústria aeroespacial
A usinagem CNC e o setor aeroespacial têm uma longa história juntos. As peças metálicas de aeronaves são usinadas com o mais alto nível de precisão. Para aplicações críticas em termos de segurança, isto é absolutamente necessário. Além disso, existem muitas possibilidades disponíveis para engenheiros aeroespaciais graças à variedade de metais técnicos adequados ao CNC.
· Indústria automobilística
As fresadoras CNC são frequentemente utilizadas no setor automotivo tanto para produção quanto para prototipagem. O metal extrudado pode ser usinado em uma variedade de componentes, incluindo caixas de engrenagens, eixos, válvulas e blocos de cilindros. Ao contrário, máquinas CNC são usadas para criar componentes como painéis de instrumentos.
Indústria em que da madeira é comumente usado
A indústria CNC de hoje usa madeira extensivamente, mas os dois setores que mais a usam são as indústrias automobilística e de eletrônicos de consumo. No setor automobilístico, a madeira é tipicamente usada para criar os interiores opulentos dos veículos, enquanto no setor eletrônico, a madeira é tipicamente usada para criar a estrutura externa.
Estabilidade Dimensional e Tolerância
Ao definir tolerâncias de usinagem, você deve levar em consideração a seleção do material. O nível de tolerância que pode ser alcançado com vários materiais depende das qualidades específicas de cada material. Essas qualidades incluem, entre outras:
- Dureza:
Tolerâncias restritas são mais difíceis de fabricar com materiais mais macios. Isso ocorre principalmente porque eles estão sujeitos a alterações dimensionais quando a ferramenta de corte entra em contato com eles. Portanto, ao cortar esses materiais mais macios, é preciso ter mais paciência.
- Abrasividade
Ferramentas de corte normalmente têm dificuldade com materiais ásperos e grossos, e podem até se desgastar mais rapidamente como resultado. Devido às flutuações na precisão da ferramenta de corte, esses materiais tornam desafiador obter tolerância específica. O técnico normalmente precisa trocar a ferramenta várias vezes ao cortar materiais abrasivos.
- Estabilidade térmica
Os não metais são os principais afetados por este problema. Durante o processo de usinagem, esses materiais começam a perder sua forma à medida que o calor aumenta. Isto limita os processos que você pode aplicar a essa substância específica.
Usinabilidade
No uso real, o emprego de materiais fáceis de usinar oferece vantagens imediatas e de longo prazo. O uso de materiais usináveis pode produzir produtos melhores com tolerâncias restritas, pouca deformação e um acabamento superficial liso em um futuro próximo. Em comparação com peças criadas a partir de materiais difíceis de usinar, elas também podem ser produzidas mais rapidamente. O uso prolongado de materiais usináveis resulta em menor desgaste da ferramenta e maior vida útil da ferramenta, o que, em última análise, economiza dinheiro nas oficinas mecânicas.
Então por que os maquinistas nem sempre usam os materiais mais fáceis de trabalhar? O problema é que, muitas vezes, a usinabilidade é sacrificada pelo desempenho do material, e vice-versa. Os engenheiros frequentemente têm que escolher entre usinabilidade e desempenho, já que materiais fortes são tipicamente mais difíceis de cortar do que materiais fracos.
As características físicas científicas do grupo de materiais (de quais elementos ele é composto) e o estado do material de trabalho específico são fatores que afetam a capacidade de um material de ser usinado (como ele foi feito). Enquanto as características físicas de um material são fixas, o estado de uma peça de trabalho pode mudar significativamente.
Custo
O material ideal para uma peça nem sempre é o mais barato. O custo de aquisição desse material excede substancialmente o orçamento de produção. Torna-se vital considerar materiais adicionais baratos. Para determinar se tal material é um substituto viável e de baixo custo para o material mais apropriado, deve-se dar considerável consideração à funcionalidade, resistência, dureza, tolerância química, características elétricas e outras características. Por exemplo, o aço 1.4571 possui forte usinabilidade e grande resistência ao desgaste e à corrosão. Embora tenha o dobro da resistência ao desgaste do aço 1.7131, também é duas vezes mais caro. O aço 1.7131 é um ótimo substituto para o aço 1.4571 em aplicações onde a resistência ao desgaste é a principal preocupação.
Dado que a usinagem CNC é um processo subtrativo – onde a máquina corta a peça para criar o produto acabado – o custo do material é uma consideração crucial na escolha de materiais CNC. Como resultado, o principal determinante da escolha do material é o orçamento do projeto. Certifique-se de que o material selecionado tenha as qualidades necessárias e esteja dentro do seu orçamento.
Comum mmateriais usados em fresamento CNC
Metais são um dos tipos de materiais mais populares para fresamento CNC, e há uma grande variedade para escolher. Vamos examinar as opções mais populares em geral e as aplicações para as quais cada metal é mais adequado.
· alumínio
O alumínio é uma excelente escolha para componentes mecânicos e de aspecto, e é talvez o material de fresamento CNC mais utilizado. O alumínio é muitas vezes mais fácil de processar do que outros metais, tornando-o o material mais prático do ponto de vista económico. Quando expostas ao meio ambiente, as peças de alumínio desenvolvem uma camada protetora que agrega resistência e resistência à corrosão. O alumínio fresado CNC é perfeito para uso nas indústrias automotiva, aeroespacial, médica e de eletrônicos de consumo devido às suas propriedades superiores de material. Acessórios para aviação, caixas eletrônicas, equipamentos médicos, engrenagens e eixos e outros usos específicos são apenas alguns exemplos.
· Aço
As várias ligas de aço oferecidas para serviços de fresamento CNC são projetadas principalmente para usinabilidade superior. O aço é frequentemente usado para peças que requerem melhor conformabilidade e soldas mais fortes, embora as qualidades específicas do material variem dependendo da liga (1018, 1215, 12L14, etc. são algumas ligas usadas regularmente). Itens comerciais, componentes que exigem soldas fortes, engrenagens e eixos, bem como outras aplicações de alto estresse, são os maiores usos desse material, que variam de acordo com a liga de aço.
· Aço inoxidável
A utilização de ligas de aço inoxidável tem diversas vantagens, incluindo a capacidade de tratá-las termicamente e fornecer resistência à corrosão. O aço inoxidável tem uma ampla gama de usos possíveis para fresamento CNC, incluindo equipamentos médicos, hardware eletrônico e outros itens que exigem mais conformabilidade e soldabilidade. Além disso amplamente utilizado no
0As indústrias automotiva e aeroespacial são ligas de aço inoxidável.
· Titânio
O ponto de fusão de alta temperatura do titânio, que o torna um material desejável para muitas indústrias e usos, torna-o uma substância especial. É considerado resistente à corrosão e resistente ao dúctil, ao sal e à água. O titânio é um material forte e durável, biocompatível, leve e adequado para uma variedade de usos, incluindo joias, peças de aeronaves e implantes médicos.
· Resina
O latão proporciona estabilidade onde às vezes falta resistência e é um dos metais mais simples e acessíveis para empregar na usinagem CNC. Dispositivos médicos, bens de consumo e equipamentos e contatos elétricos são alguns exemplos de usos típicos. O latão é utilizado para aplicações em engenharia, encanamento, trabalho com vapor e até mesmo em instrumentos musicais, pois possui baixo coeficiente de atrito e alta resistência à corrosão.
· Cobre
Poucos metais fornecem a condutividade elétrica que o cobre fornece para materiais de fresamento CNC. Propriedades de alta condutividade térmica facilitam a modelagem durante a usinagem CNC, e alta resistência à corrosão ajuda este material a resistir à ferrugem. Aplicações usadas frequentemente no setor automotivo incluem sistemas de resfriamento, trocadores de calor, bem como vários componentes de engenharia, como válvulas e radiadores. É crucial entender, porém, que o cobre não é muito forte contra algumas substâncias, como ácidos, sulfetos de halogênio e soluções de amônia.
Conclusão
O material utilizado afeta praticamente todas as fases do ciclo de vida do produto, incluindo o protótipo, a produção completa e o desempenho do componente em seu uso final. O material adequado deve ser escolhido para obter um item com acabamento ideal.
Como resultado, a escolha do material certo é uma etapa essencial que deve ser abordada com cuidado antes de iniciar as operações de usinagem CNC. Considerando os fatores citados, é simples selecionar o material que melhor se adapta à peça na lista de opções disponíveis.
