Como escolher o material de usinagem CNC certo？

Os materiais estão errados, tudo em vão! Para produzir produtos satisfatórios, a escolha dos materiais é a etapa mais básica e mais crítica. A usinagem CNC permite a escolha de diversos materiais, incluindo materiais metálicos, não metálicos e compósitos.

Os materiais metálicos comuns incluem aço, liga de alumínio, liga de cobre, aço inoxidável, entre outros. Os materiais não metálicos são plásticos de engenharia, náilon, baquelite, resina epóxi, entre outros. Os materiais compósitos incluem plástico reforçado com fibra, resina epóxi reforçada com fibra de carbono, alumínio reforçado com fibra de vidro, entre outros.

Diferentes materiais possuem diferentes propriedades físicas e mecânicas, e a seleção correta do material adequado é crucial para o desempenho, a precisão e a durabilidade da peça. Com base na minha própria experiência, este artigo compartilhará com você como escolher materiais adequados e de baixo custo dentre as diversas opções disponíveis para usinagem.

Primeiramente, precisamos determinar o uso final do produto e de suas peças. Por exemplo, equipamentos médicos precisam ser desinfetados, marmitas precisam ser aquecidas no forno de micro-ondas, rolamentos, engrenagens, etc., precisam ser usados ​​para suportar cargas e sofrer atrito rotacional múltiplo.

Após determinar o uso, partindo das necessidades reais de aplicação do produto, investiga-se sua utilização, analisando-se seus requisitos técnicos e ambientais, e transformando essas necessidades em características do material. Por exemplo, componentes de equipamentos médicos podem precisar suportar o calor extremo de uma autoclave; rolamentos, engrenagens e outros materiais têm requisitos de resistência ao desgaste, resistência à tração e resistência à compressão. A análise pode ser feita principalmente sob os seguintes pontos:

01 Requisitos Ambientais

Analise o cenário de uso real e o ambiente do produto; por exemplo: qual é a temperatura de operação contínua do produto, a temperatura máxima e mínima de operação, respectivamente, e se o produto se enquadra em alta ou baixa temperatura? Há requisitos de proteção UV para uso interno ou externo? O ambiente é seco ou úmido e corrosivo? Etc.

02 Requisitos Técnicos

De acordo com os requisitos técnicos do produto, as capacidades necessárias são analisadas, as quais podem abranger uma série de fatores relacionados à aplicação. Por exemplo: o produto precisa ter propriedades condutoras, isolantes ou antiestáticas? É necessário dissipar calor, ter condutividade térmica ou ser retardante de chamas? Há necessidade de exposição a solventes químicos? Etc.

03 Requisitos de desempenho físico

Analise as propriedades físicas necessárias da peça com base no uso pretendido do produto e no ambiente em que será utilizado. Para peças sujeitas a altas tensões ou desgaste, fatores como resistência, tenacidade e resistência ao desgaste são críticos; para peças expostas a altas temperaturas por longos períodos, é necessária boa estabilidade térmica.

04 Requisitos de aparência e tratamento de superfície

A aceitação do produto pelo mercado depende em grande parte da sua aparência; a cor e a transparência variam de acordo com os diferentes materiais, assim como o acabamento e o tratamento de superfície correspondente. Portanto, os materiais de processamento devem ser selecionados de acordo com os requisitos estéticos do produto.

05 Considerações sobre o desempenho do processamento

As propriedades de usinagem do material afetam o processo de fabricação e a precisão da peça. Por exemplo, embora o aço inoxidável seja resistente à ferrugem e à corrosão, sua alta dureza facilita o desgaste da ferramenta durante o processamento, resultando em custos de usinagem muito elevados, o que o torna um material inadequado para usinagem. Já o aço plástico possui baixa dureza, amolece e deforma facilmente durante o processo de aquecimento, além de apresentar baixa estabilidade, devendo ser selecionado de acordo com as necessidades específicas do projeto.

Como os requisitos de aplicação do produto são compostos por diversos componentes, pode haver múltiplos materiais que atendam a esses requisitos; ou a seleção ideal para diferentes requisitos de aplicação pode corresponder a materiais diferentes; podemos acabar com vários materiais que atendam às nossas necessidades específicas. Portanto, uma vez definidas as propriedades desejadas do material, a próxima etapa de seleção consiste em buscar o material que melhor corresponda a essas propriedades.

A seleção de materiais candidatos começa com uma revisão dos dados de propriedades dos materiais. Obviamente, não é possível investigar milhares de materiais aplicados, e nem há necessidade disso. Podemos começar pela categoria do material e decidir inicialmente se precisamos de materiais metálicos, não metálicos ou compósitos. Em seguida, os resultados da análise anterior, correspondentes às características do material, restringem a seleção de materiais candidatos. Finalmente, as informações de custo do material são usadas para selecionar o material mais adequado para o produto dentre os candidatos.

Atualmente, a Honscn selecionou e lançou diversos materiais adequados para processamento, que têm sido uma escolha popular entre nossos clientes.

Materiais metálicos referem-se a materiais com propriedades como brilho, ductilidade, fácil condução e transferência de calor. Seu desempenho é dividido principalmente em quatro aspectos: propriedades mecânicas, propriedades químicas, propriedades físicas e propriedades de processamento. Essas propriedades determinam o escopo de aplicação do material e a racionalidade da aplicação, sendo uma referência importante para a escolha de materiais metálicos. A seguir, apresentaremos dois tipos de materiais metálicos, ligas de alumínio e ligas de cobre, que possuem propriedades mecânicas e características de processamento distintas.

Existem mais de 1000 tipos de ligas de alumínio registradas no mundo, cada marca com um nome e significado diferentes. Os diferentes tipos de liga de alumínio apresentam diferenças óbvias em termos de dureza, resistência, processabilidade, acabamento, resistência à corrosão, soldabilidade e outras propriedades mecânicas e químicas, cada uma com seus pontos fortes e fracos.

dureza

A dureza refere-se à capacidade de uma liga resistir a riscos ou amassados. Ela tem uma relação direta com a composição química da liga, e diferentes estados da liga têm efeitos distintos sobre a dureza do alumínio. A dureza afeta diretamente a velocidade de corte e o tipo de material da ferramenta que pode ser utilizada na usinagem CNC.

Da maior dureza que pode ser alcançada, a ordem é: série 7 > série 2 > série 6 > série 5 > série 3 > série 1.

intensidade

Resistência refere-se à capacidade de resistir à deformação e à fratura; os indicadores comumente usados ​​incluem limite de escoamento, resistência à tração e outros.

É um fator importante que deve ser considerado no projeto do produto, especialmente quando componentes de liga de alumínio são usados ​​como peças estruturais; a liga apropriada deve ser selecionada de acordo com a pressão a que será submetida.

Existe uma relação positiva entre dureza e resistência: a resistência do alumínio puro é a mais baixa, enquanto a resistência das ligas tratadas termicamente das séries 2 e 7 é a mais alta.

densidade

Densidade refere-se à massa por unidade de volume e é frequentemente usada para calcular o peso de um material.

A densidade é um fator importante para uma variedade de aplicações diferentes. Dependendo da aplicação, a densidade do alumínio terá um impacto significativo em como ele é utilizado. Por exemplo, o alumínio leve e de alta resistência é ideal para aplicações na construção civil e na indústria.

A densidade do alumínio é de aproximadamente 2700 kg/m³, e o valor da densidade de diferentes tipos de liga de alumínio não varia muito.

Resistência à corrosão

A resistência à corrosão refere-se à capacidade de um material resistir à corrosão quando em contato com outras substâncias. Ela inclui resistência à corrosão química, resistência à corrosão eletroquímica, resistência à corrosão sob tensão e outras propriedades.

O princípio de seleção da resistência à corrosão deve basear-se na sua aplicação. Ligas de alta resistência utilizadas em ambientes corrosivos devem, necessariamente, ser combinadas com diversos materiais compósitos anticorrosivos.

De modo geral, a resistência à corrosão do alumínio puro da série 1 é a melhor, a série 5 apresenta um bom desempenho, seguida pelas séries 3 e 6, enquanto as séries 2 e 7 têm um desempenho ruim.

processabilidade

A usinabilidade engloba a conformabilidade e a usinabilidade. Como a conformabilidade está relacionada ao estado físico, após selecionar a classe da liga de alumínio, também é necessário considerar a faixa de resistência de cada estado, visto que, geralmente, materiais de alta resistência não são fáceis de conformar.

Se o alumínio for submetido a processos de dobra, trefilação, estampagem profunda e outras conformações, a conformabilidade do material totalmente recozido é a melhor, e, inversamente, a conformabilidade do material tratado termicamente é a pior.

A usinabilidade da liga de alumínio está intimamente relacionada à sua composição; geralmente, ligas de alumínio de maior resistência apresentam melhor usinabilidade, enquanto ligas de baixa resistência apresentam pior usinabilidade.

Para moldes, peças mecânicas e outros produtos que precisam ser cortados, a usinabilidade da liga de alumínio é uma consideração importante.

Propriedades de soldagem e dobra

A maioria das ligas de alumínio pode ser soldada sem problemas. Em particular, algumas ligas de alumínio da série 5 são especialmente projetadas para soldagem; já as ligas das séries 2 e 7 são mais difíceis de soldar.

Além disso, a liga de alumínio da série 5 é também a mais adequada para a curvatura de uma classe de produtos de liga de alumínio.

Propriedade decorativa

Quando o alumínio é aplicado na decoração ou em ocasiões específicas, sua superfície precisa ser processada para obter a cor e a textura desejadas. Essa situação exige que nos concentremos nas propriedades decorativas do material.

As opções de tratamento de superfície para o alumínio incluem anodização e pintura eletrostática. Em geral, materiais com boa resistência à corrosão apresentam excelentes propriedades de tratamento de superfície.

Outras características

Além das características mencionadas acima, existem outras propriedades como condutividade elétrica, resistência ao desgaste e resistência ao calor que precisamos considerar na seleção de materiais.

Oricalco

O latão é uma liga de cobre e zinco. Latão com diferentes propriedades mecânicas pode ser obtido alterando-se o teor de zinco na liga. Quanto maior o teor de zinco no latão, maior a sua resistência e ligeiramente menor a sua plasticidade.

O teor de zinco do latão usado na indústria não ultrapassa 45%, e um teor elevado de zinco torna o latão quebradiço e prejudica seu desempenho. A adição de 1% de estanho ao latão pode melhorar significativamente sua resistência à corrosão em água do mar e em ambientes marinhos, sendo por isso chamado de "latão naval".

O estanho pode melhorar a usinabilidade do latão. O latão com chumbo é comumente referido como um cobre padrão nacional de fácil usinagem. O principal objetivo da adição de chumbo é melhorar a usinabilidade e a resistência ao desgaste, e o chumbo tem pouco efeito sobre a resistência do latão. O cobre para entalhe também é um tipo de latão com chumbo.

A maioria dos latões possui boa cor, processabilidade, ductilidade e são fáceis de galvanizar ou pintar.

Cobre vermelho

O cobre puro, também conhecido como cobre vermelho, possui boa condutividade elétrica e térmica, excelente plasticidade, sendo fácil de ser prensado a quente e processado a frio, podendo ser transformado em placas, barras, tubos, fios, tiras, folhas e outros produtos de cobre.

Um grande número de produtos que requerem boa condutividade elétrica, como cobre eletrocorroído e barras condutoras para a fabricação de EDM (eletroerosão), instrumentos magnéticos e instrumentos que devem ser resistentes à interferência magnética, como bússolas e instrumentos de aviação.

Independentemente do tipo de material, um único modelo basicamente não consegue atender a todos os requisitos de desempenho de um produto simultaneamente, e isso não é necessário. Devemos priorizar os diferentes aspectos de desempenho de acordo com os requisitos do produto, o ambiente de uso, o processo de fabricação e outros fatores, selecionando os materiais adequadamente e controlando os custos de forma racional, sempre garantindo o desempenho desejado.

Começa com o hardware, mas não termina com o hardware. A Honscn está comprometida em fornecer um serviço completo para toda a cadeia da indústria de fixadores/CNC.