A usinagem por controle numérico computadorizado (CNC) é um processo de fabricação tradicional versátil e de alta precisão, ideal para séries de produção de médio a alto volume de peças complexas. usinagem CNC é uma técnica de fabricação para remoção de material. Ele usa ferramentas de corte afiadas, disponíveis em uma variedade de formas e tamanhos, que são controladas com precisão por um computador. Com Prototipagem rápida de máquina CNC, os fabricantes podem produzir rapidamente protótipos e peças duráveis para aplicações específicas.

A seleção de materiais é uma parte incrivelmente importante de qualquer processo de fabricação, mas engenheiros e equipes de produtos devem ser especialmente cuidadosos quando se trata de selecionar materiais para usinagem CNC. Como esse processo é compatível com uma grande variedade de materiais – do metal à fibra de vidro e à madeira – é fácil escolher erroneamente um material que seja suficiente para o projeto, mas não o mais adequado. Neste artigo, abordaremos as principais considerações para a seleção de materiais de usinagem CNC e daremos uma visão geral de algumas opções comuns.

Principais considerações para escolher materiais de usinagem CNC

Antes de entrar nos detalhes da seleção de materiais, as equipes de produto devem primeiro fazer um balanço dos requisitos do projeto. Comece considerando estas quatro perguntas:

1. Como a peça será utilizada?

Os engenheiros devem considerar o uso final de suas peças e onde elas serão usadas, pois esses fatores terão um impacto significativo na seleção de materiais. Por exemplo, aço inoxidável e aço carbono são adequados para usinagem CNC, mas apenas o aço inoxidável é naturalmente resistente à corrosão. Escolher o tipo errado de aço aqui comprometeria a longevidade de uma peça. FDA, FAA, bem como quaisquer regulamentos específicos do setor também devem ser lembrados.

2. O peso importa?

Se uma peça deve ser leve - um requisito comum ao fabricar para aplicações automotivas e aeroespaciais - há muitas opções de metal de baixa densidade disponíveis. Os fabricantes também podem considerar o uso de um plástico como o ABS para manter o peso baixo, se estiverem dispostos a sacrificar a resistência.

3. A peça requer alta resistência ou resistência ao calor?

A resistência pode ser medida de várias maneiras diferentes (resistência à tração, resistência ao desgaste, etc.), portanto, os engenheiros devem determinar que tipo de resistência - e em que grau isso importa - é necessária para sua peça. Esses parâmetros afetarão o tamanho do pool de materiais viáveis. Da mesma forma, os requisitos de temperatura excluirão certos materiais desde o início. Os engenheiros também devem pensar se suas peças serão expostas a temperaturas flutuantes, já que quase todos os materiais se expandem ou contraem em resposta a mudanças de temperatura.

4. Qual é o orçamento do projeto?

Os custos de material quase sempre influenciam a seleção de material. O objetivo da maioria das equipes de produto é selecionar um material que maximize as propriedades e o desempenho desejados do material e, ao mesmo tempo, minimize os gastos. Os custos de material são especialmente importantes quando se trata de usinagem CNC porque esse processo produz uma quantidade relativamente grande de material de sucata. Alguns materiais - como metais especiais - são extremamente caros, o que pode ter um grande impacto no custo-benefício de todo o projeto, considerando a produção de sucata. Os engenheiros devem avaliar cuidadosamente seu orçamento antes de tomar qualquer decisão final.

Quais materiais podem ser usados em uma máquina CNC?

Uma pergunta melhor pode ser quais materiais não podem ser usados. As máquinas CNC cortam praticamente qualquer material que você possa imaginar. Embora você possa usar uma ampla variedade de materiais em uma máquina CNC, os materiais mais comumente empregados são:

Metais: como alumínio, latão ou aço

Plásticos: como Acetal (POM), Acrílicos (PMMA), Policarbonato (PC) e Polipropileno (PP)

Madeira: como madeira dura, compensada ou macia

Espuma: como espuma de escultura e espuma rígida, que tendem a ser mais leves, mas duráveis.

Uma vez que qualquer material – metal ou plástico – que seja duro o suficiente para usinagem pode ser usado para fabricação CNC, as equipes de produto têm muitas opções. Esta pequena lista fornece um resumo rápido de alguns dos materiais metálicos mais comuns usados atualmente na fabricação CNC.

• Aço inoxidável 303 – Talvez a coisa mais importante a saber sobre o aço inoxidável 303 é que ele se parece muito com outros aços inoxidáveis, por isso é vital testar o material para garantir que realmente seja aço inoxidável 303. Outros materiais de aço inoxidável podem descansar facilmente, o que não é ideal para produtos. Devido ao enxofre usado para fazer o material, o aço inoxidável 303 não é ideal para conformação a frio ou tratamento térmico. Este material é mais usado para porcas, parafusos, eixos e engrenagens.
• Aço inoxidável 304 – Aço inoxidável 304, às vezes referido como 18/8, é a forma mais comum de aço inoxidável. O 304 é muito resistente, não magnético, facilmente usinável e normalmente resistente à corrosão, tornando-o ideal para acessórios de cozinha, tanques e tubulações usados na indústria, arquitetura e automotivo. É encontrado em uma ampla variedade de peças de consumo e industriais eprodutos. 303 e 304 inoxidáveis são quase a mesma metalurgia, 303 geralmente tem um pequeno teor de enxofre para auxiliar na usinagem e é normalmente apenas para barras redondas; enquanto 304 é principalmente para chapas, chapas e materiais planos. Esses dois materiais são efetivamente intercambiáveis.
• Aço inoxidável 316 – Muitas vezes considerado um aço inoxidável de grau marítimo, o 316 é resistente e fácil de soldar. O material é muito resistente à corrosão, tornando-o ideal para arquitetura, instalações marítimas, tubulações industriais e fins automotivos.
• Alumínio 6061 – Este é o grau de alumínio de uso geral mais comum e é normalmente usado para autopeças, quadros de bicicletas, artigos esportivos, quadros para veículos RC e muito mais. Semelhante a outras ligas de alumínio, tem uma boa relação resistência-peso e é naturalmente resistente à corrosão atmosférica. Embora este material tenha grande trabalhabilidade e usinabilidade, pode ser mais caro do que outros metais. Também não funciona tão bem quando exposto a água salgada ou outros produtos químicos, algo a ter em conta dependendo da utilização do produto.
• Alumínio 7075 – Na extremidade superior dos graus de alumínio, o 7075 é uma das ligas de alumínio mais fortes. Ao contrário do 6061, o alumínio 7075 tem trabalhabilidade média devido à sua resistência, dificultando a dobra em formas difíceis e complexas. O material é ideal para equipamentos recreativos de alta resistência e estruturas automotivas e aeroespaciais – aplicações que requerem um metal que sofrerá estresse regular. No entanto, deve ser evitado nos casos em que a soldagem é necessária.
• Magnésio AZ31 – Uma liga com alumínio e zinco, o magnésio AZ31 é até 35% mais leve que o alumínio com resistência equivalente. No entanto, este material é normalmente mais caro e é frequentemente usado para componentes de aeronaves. Embora o material seja fácil de usinar, ele possui propriedades inflamáveis. Devido ao seu peso leve e alta resistência, também é frequentemente usado para estojos de laptop, ferramentas elétricas, corpos de câmeras e outros usos domésticos.
• Aço Carbono 1045 – Este material forte e resistente é um tipo de aço macio, que geralmente é mais barato do que os aços inoxidáveis. O material pode ser endurecido e tratado termicamente, tornando-o fácil de usinar e soldar. É mais frequentemente usado em aplicações industriais e peças mecânicas que requerem um alto grau de tenacidade e resistência, como porcas e parafusos, engrenagens, eixos e bielas.
• Titânio – Talvez mais conhecido por sua alta resistência, peso leve e tenacidade, o titânio pode ser facilmente soldado e anodizado para proteção e aparência. No entanto, não poli bem e é um mau condutor de eletricidade, embora seja um bom condutor de calor. Este material é tipicamente mais caro do que outros metais. É abundante na crosta terrestre, mas difícil de refinar. É mais comumente usado para aplicações militares, aeroespaciais, industriais e biomédicas.
• Latão – O latão é comumente encontrado em encanamentos, decoração de casa e instrumentos musicais em grande parte devido ao seu material macio e fácil de trabalhar. Devido ao alto polimento do latão, ele é frequentemente encontrado em aplicações cosméticas e é um bom material para ser usado na decoração da casa. Também não produz faíscas quando atingido por outro metal, tornando-o ideal para uso em ambientes potencialmente explosivos. O latão de corte livre historicamente adicionou chumbo para ajudar na usinagem, mas agora pode ser encontrado sem chumbo. O latão naval é normalmente muito mais difícil de usinar do que o latão de "corte livre", mas pode ser altamente polido. Também é naturalmente resistente à corrosão no mar.

Aproveite os conselhos de especialistas na seleção de materiais

Esta não é uma lista exaustiva, mas fica claro que a usinagem CNC é um processo de fabricação extremamente versátil que requer uma avaliação minuciosa dos requisitos do projeto para selecionar o material mais adequado para a peça em questão. Ainda assim, alcançar o equilíbrio ideal entre custo, qualidade e tempo pode ser um desafio.

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