Guide de sélection des matériaux d'usinage CNC

Vous avez un projet avec un super design ? Vous êtes parti du bon pied, avec les spécifications et le prototype déjà terminés. Vous êtes maintenant prêt à commencer à fabriquer votre produit. Si vous souhaitez utiliser une machine CNC pour fabriquer la nouvelle pièce, vous ne serez pas déçu de vos résultats, surtout si vous choisissez le bon matériau.

L'usinage CNC est devenu un incontournable pour un large éventail de disciplines qui ont besoin de pièces spécialisées fabriquées pour leurs projets. Les matériaux CNC se sont développés pour répondre aux demandes des consommateurs, des ingénieurs, des entrepreneurs et d'autres domaines afin de créer des solutions pour des applications très spécifiques. Avoir une variété de matériaux parmi lesquels choisir est un luxe, mais cela peut aussi être accablant et déroutant si vous n'analysez pas vos besoins et ne vous posez pas quelques questions avant de prendre une décision.

Si vous souhaitez que votre projet se déroule efficacement et produise des produits parfaitement adaptés, ce guide des matériaux d'usinage CNC peut vous aider lors de votre processus de prise de décision.

Ce guide vous guidera à travers les étapes suivantes afin que vous puissiez choisir un matériau CNC idéal pour votre projet :

1. Définir comment le produit que vous fabriquerez sera utilisé afin de pouvoir baser vos décisions matérielles sur la fonctionnalité du résultat final
2. Analyser si votre produit sera utilisé à l'intérieur, à l'abri des intempéries ou à l'extérieur, où il peut nécessiter des propriétés de résistance à la corrosion
3. Déterminer la charge de contrainte nécessaire et la tolérance dimensionnelle du matériau afin de pouvoir créer un produit fiable en fonction de son utilisation prévue
4. Considérer si votre pièce aura besoin de fixations compatibles ou si elle a des propriétés de résistance à l'usure afin qu'elle puisse être elle-même une fixation
5. Connaître les températures de fonctionnement idéales du produit afin de pouvoir choisir un matériau capable de résister aux changements de température nécessaires
6. Évaluer le poids et la capacité de contrainte de votre produit pour choisir le matériau qui permettra à votre pièce de fonctionner correctement
7. Calculer les coûts de votre projet pour vous assurer d'obtenir une bonne affaire pour le matériau que vous choisissez

Questions essentielles pour sélectionner le bon matériau CNC

Choisir les bons matériaux pour votre pièce est la différence entre des résultats médiocres et des résultats optimaux. Ces questions importantes sont le meilleur point de départ. Plus vous pouvez affiner les matériaux d'usinage CNC qui conviendraient le mieux à votre pièce, plus il sera facile de sélectionner un matériau qui répondra à vos besoins et qui sera rentable. Voici quelques éléments à prendre en compte.

Comment la pièce sera-t-elle utilisée ?

Depuis que l'usinage CNC s'est développé au fil des ans, les composants de machines CNC se sont également développés. Des types de matériaux similaires peuvent être utilisés pour une variété de produits et se traduire par des capacités variables. L'isolation en est un excellent exemple. Les matériaux utilisés pour isoler un alcootest peuvent différer des matériaux qui assurent l'isolation d'une caméra. Ils sont tous deux utilisés dans le même but, mais pas de la même manière ni pour le même type de résultat. À l'autre extrémité du spectre, les matériaux pour les murs d'insonorisation ont des spécifications et des utilisations différentes. Commencez votre recherche de matériaux en considérant les résultats de votre produit.

La pièce sera-t-elle utilisée à l'extérieur ou à l'intérieur ?

Les environnements extérieurs et intérieurs sont très différents :l'un dépend entièrement de la météo, tandis que l'autre est généralement un environnement beaucoup plus contrôlé. Par exemple, dans les environnements extérieurs, vous devez prévoir l'humidité. Votre matériau devra pouvoir résister aux effets de la corrosion, comme la rouille, afin de conserver son intégrité dans le temps. La mousse rigide est un excellent exemple de matériau qui résiste à l'humidité et à la rouille tout en maintenant l'intégrité structurelle.

Les températures extrêmes, hautes et basses, élimineront également certains matériaux comme la meilleure option. Vous devrez peut-être également respecter le code des spécifications réglementées par la FDA. L'endroit où vos produits seront utilisés ou stockés et la façon dont ils réagissent à l'humidité et aux changements de température extrêmes deviennent une pierre angulaire pour décider quel matériau utiliser.

Quelle est la charge de contrainte du matériau ?

Les charges à forte contrainte peuvent entraîner la déformation ou même la rupture de certains matériaux. Lorsque vous réfléchissez au matériau à utiliser pour votre pièce, assurez-vous d'avoir pris en compte la charge de contrainte. Si votre pièce est exposée à des contraintes élevées, le matériau qui la compose devra être capable de résister aux charges et d'empêcher la déformation.

Quelle est la tolérance dimensionnelle du matériau ?

Lorsque vous envisagez des composants usinés CNC, portez une attention particulière à la tolérance dimensionnelle. En plus d'avoir un impact sur le succès de votre processus de fabrication, la tolérance dimensionnelle affecte également votre résultat net, les pièces et les outils que vous choisissez, ainsi que leurs assemblages et leurs méthodes de coupe.

Vous devez connaître la tolérance requise pour votre pièce. Si vous travaillez à partir d'une ancienne conception de pièce ou d'une esquisse, il est conseillé de s'assurer que la tolérance est appropriée. Les fautes de frappe peuvent facilement se produire dans la documentation. Même si les informations sont correctes, si vous pouvez faire un ajustement pour assouplir la tolérance tout en permettant à la pièce de fonctionner à son plein potentiel, vous pourriez économiser de l'argent en réévaluant la tolérance. Des tolérances plus strictes sont souvent plus coûteuses à produire.

Certains outils d'usinage utilisent une tolérance dimensionnelle standard par défaut, mais si vous ne spécifiez pas de tolérance ou si vous découvrez que vos chiffres sont erronés, vous finirez par commander une pièce qui peut ne pas convenir ou ne pas fonctionner du tout. Bien que vous puissiez résoudre ce problème, il faudra plus de temps sur votre projet pour que la pièce soit redimensionnée ou réorganisée, et finira par vous coûter plus cher que si vous aviez déterminé la tolérance correcte à l'avance. Cette simple étape initiale peut vous aider à économiser de l'argent à long terme.

Si vous n'êtes pas sûr de la tolérance exacte pour la pièce dont vous avez besoin, au lieu de risquer une supposition, laissez une entreprise d'usinage CNC comme American Micro Industries vous aider à la déterminer.

Quelle est la fixation requise ?

Si les composants usinés CNC dont vous avez besoin doivent être utilisés comme fixations, tenez-en compte lorsque vous choisissez un matériau. Les matériaux influencent la sécurité avec laquelle les fixations s'emboîtent. Différents matériaux ont des propriétés différentes - par exemple, la résistance, la résistance à la corrosion, la fragilité et la corrosion galvanique - vous devez donc choisir un matériau qui reflète les propriétés que vous souhaitez que vos fixations aient. Le matériau le plus courant pour les fixations est l'acier, mais vous pouvez également créer des fixations de qualité à partir d'autres matériaux.

Si vous recherchez une nouvelle pièce à fixer, elle doit être parfaitement ajustée. Si vous ne tenez pas compte du type de fixation dont vous aurez besoin lorsque vous choisissez un matériau, votre mécanisme risque de ne pas fonctionner correctement.

Quelles sont les températures de fonctionnement ?

Tenez compte de la température de fonctionnement que la pièce devra supporter lorsqu'elle sera en place dans le cadre de votre processus de fabrication. Vous voulez vous assurer que le point de fusion du matériau que vous choisissez est inférieur à celui de la température de fonctionnement. Vous voulez également vous assurer que le matériau peut supporter les fluctuations de température de fonctionnement. Alors que certains des matériaux les plus durables sont conçus pour résister à ces changements, beaucoup montreront des signes de déformation, d'expansion ou de dégradation au fil du temps. Les températures extrêmes peuvent également avoir un impact négatif sur la durabilité de certains matériaux.

La température de fonctionnement est tout aussi importante à connaître lorsque vous usinez des matériaux CNC, de sorte que vous pouvez être sûr que les températures résultant de la découpe et de la mise en forme de la pièce ne la déformeront pas. Faire le lien entre la température de fonctionnement et le matériau que vous utilisez est essentiel pour une conception et une production réussies.

Les températures élevées et leur impact sur les matériaux

Les températures élevées jouent un rôle crucial lors de la sélection des matériaux à utiliser, car de nombreux matériaux se détérioreront sous une chaleur extrême. Un plastique populaire qui perd de sa résistance à des températures élevées est le polychlorure de vinyle, ou PVC. Bien qu'il ait un bon indice de résistance au feu, sa température de fonctionnement est d'environ 176 °F. La stabilité a tendance à être perdue autour de 280 °F, ce qui le rend impropre à certains projets.

Certains matériaux sont résistants et durables dans ces conditions de chaleur élevée. Par exemple, le polyisocyanurate a des propriétés qui ne lui permettent pas de fondre ou de geler. Le plastique thermodurcissable est d'abord traité comme un matériau visqueux, ce qui lui permet de former plusieurs formes. Après durcissement, il devient rigide et exceptionnellement stable. Lorsque vous vous demandez quels matériaux vous pouvez utiliser dans une machine CNC pour créer la pièce dont vous avez besoin, assurez-vous de tenir compte de la façon dont le matériau supporte les températures élevées.

Quels sont le poids et la capacité de stress ?

Selon ce que vous voulez faire avec vos composants usinés CNC, vous devez tenir compte du poids de vos matériaux. Plus gros n'est pas toujours mieux, et moins ne veut pas toujours dire plus, surtout quand il s'agit de coût.

Les matériaux lourds absorbent beaucoup de stress. Pour les projets qui nécessitent des capacités de port de poids excessives et une résistance aux charges à forte contrainte, vous pouvez envisager des matériaux lourds. Toutefois, si vous travaillez sur des projets sensibles au poids, vous voudrez peut-être éviter les matériaux lourds.

Les matériaux légers sont populaires pour les projets sensibles au poids. Bien qu'ils ne soient pas aussi lourds que les matériaux lourds, ils sont toujours durables et capables d'absorber une quantité substantielle de stress. Malheureusement, ils ne sont pas très rentables, car ils n'incluent généralement pas toutes les fonctionnalités matérielles souhaitées pour votre projet. Les matériaux légers sont idéaux pour un certain nombre de produits, mais si le coût est un facteur important, ils peuvent ne pas convenir.

Choisir entre des matériaux lourds et légers n'est qu'une des raisons pour lesquelles il est important de prioriser les caractéristiques les plus importantes pour votre pièce usinée CNC. De cette façon, vous pouvez spécifier quels éléments sont cruciaux pour votre pièce afin qu'elle fonctionne correctement, éliminer les matériaux qui ne répondent pas à ces normes, puis comparer les coûts.

La force ne signifie pas nécessairement le poids qu'un objet peut supporter. D'autres composants peuvent devoir être examinés, tels que :

• Résistance à la traction : La résistance d'un objet à la rupture sous tension.
• Force d'endurance : Capacité globale d'absorption des contraintes d'un objet.
• Résistance à l'usure : Capacité d'un objet à gérer les frottements ou à s'autolubrifier. Un bon exemple de ceci est le polyéthylène à poids moléculaire ultra élevé, ou UHMW. C'est un produit similaire au Teflon®, mais il est plus résistant à l'abrasion.
• Dureté : Capacité d'un objet à résister à des charges de surface ponctuelles. La dureté est généralement indiquée par un indice de dureté Brinell ou Rockwell.

Quels sont les coûts globaux du projet ?

Les matériaux les plus chers sont généralement des matériaux légers et à haute résistance. La meilleure méthode pour choisir un composant rentable est d'en sélectionner un qui répond à votre profil de résistance, aux restrictions de température et aux exigences d'installation. Plus vous avez d'exigences ou de restrictions cruciales pour vos matériaux, plus il vous sera facile de vous concentrer sur ces éléments clés.

Trouver une industrie qui fournit des devis gratuits et sans minimum pour vos matériaux vous aidera à réduire les coûts dès le départ. Une fois que vous avez précisé vos détails, vous pouvez choisir un matériau plus économique qui répond à la plupart de vos besoins.

Quels matériaux peuvent être utilisés dans une machine CNC ?

Une meilleure question pourrait en fait être quels matériaux ne peuvent pas être utilisés. Les machines CNC coupent presque tous les matériaux auxquels vous pouvez penser. Bien que vous puissiez utiliser une large gamme de matériaux dans une machine CNC, les matériaux les plus couramment utilisés sont :

• Métaux : Comme l'aluminium, le laiton ou l'acier
• Plastiques : Tels que l'acétal (POM), l'acrylique (PMMA), le polycarbonate (PC) et le polypropylène (PP)
• Bois : Tels que le bois dur, le contreplaqué ou le bois tendre 
• Mousse : Comme la mousse à découper et la mousse rigide, qui ont tendance à être plus légères mais durables.

Quel type de matériel devriez-vous essayer ?

Quel type de matériel devriez-vous essayer ?

Une fois que vous avez pris en compte tous les facteurs énumérés ci-dessus, vous serez probablement en mesure de déterminer quel matériau convient le mieux à votre pièce. Cela peut prendre un certain niveau de peaufinage et d'expérimentation pour trouver le choix exact. Voici un aperçu de quatre matériaux populaires utilisés dans les composants usinés CNC :

• Mousse rigide : Par les méthodes de conduction, la mousse rigide sert de mousse avec la valeur d'isolation la plus élevée. Il peut fonctionner à des températures aussi basses que -100 ° F et aussi élevées que 200 ° F. La mousse rigide détient également une valeur R plus élevée, ce qui en fait un choix de premier choix pour les sols, les murs et autres produits à base de structure qui doivent résister l'humidité.
• Sculpter la mousse : La mousse à sculpter peut prendre presque toutes les formes. Il est généralement utilisé comme modèle pour les moules en raison de sa flexibilité, mais il est également utilisé dans des composants tels que les joints et les joints. La mousse à découper contient du polyisocyanurate, qui est dense et résistant aux températures extrêmes.
• Phénoliques : Si vous devez respecter des spécifications de qualité militaire telles que MIL-I-24768, les composés phénoliques peuvent répondre à cette exigence. Vous avez le choix entre plusieurs, tels que CE, LE, G10, G10/FR4, G9, G11 et G7. Chacun a son propre ensemble de forces. Par exemple, le tissage fin du lin phénolique offre de bonnes propriétés mécaniques, une stabilité dimensionnelle et une meilleure finition des composants usinés que le matériau CE. Cependant, le lin phénolique n'est pas suggéré pour l'isolation primaire électrique. Les composés phénoliques LE sont conformes aux exigences Mil-I-24768/13 FBE, tandis que les composés phénoliques CE sont conformes aux exigences Mil-I-24768/14 FBG.
• Plastiques : Il existe de nombreux types de plastiques, et la majorité est utilisée pour les bagues, les roulements ou l'isolation électrique. Cela dit, il existe un marché pour les types de plastiques les plus populaires. La gamme d'utilisations du plastique est large et profite à de nombreux secteurs, tels que l'aérospatiale, l'automobile, la médecine et l'électronique.

Conseils généraux sur l'usinage CNC de certains matériaux

Le choix des matériaux d'usinage CNC à utiliser pour votre pièce dépend en fin de compte de ce que vous cherchez à créer, mais voici quelques conseils généraux à utiliser comme un bref guide des matériaux d'usinage CNC :

• Pensez aux matériaux non métalliques : Ne présumez pas que les métaux sont votre meilleure option. Les matériaux non métalliques sont devenus populaires parce qu'ils sont légers mais durables - comme la mousse, vous pouvez les mouler en différentes formes. Les non-métaux conservent également de petits détails lors de la coupe. Si votre projet semble bénéficier de l'utilisation de non-métaux, de nombreuses options peuvent profiter à votre produit final.
• Connaître la différence entre les mousses :  N'oubliez pas que la mousse rigide et la mousse à découper ont des objectifs différents. Bien que les deux soient légères mais durables, la mousse rigide est idéale pour les pièces axées sur l'intégrité et la stabilité structurelles, tandis que la mousse à découper est souvent utilisée comme isolant et prototypes pour les moules.
• Envisagez les composés phénoliques : Les composés phénoliques sont d'excellentes options, en particulier lorsque vous devez respecter des réglementations ou des spécifications spécifiques pour des projets liés à l'armée.
• En savoir plus sur les différents plastiques : Vous pouvez choisir parmi une grande variété de plastiques divers. L'acétal est souvent utilisé pour remplacer les douilles et les roulements. Le polymère de fluorure de polyvinylidène, ou PVDF, est utilisé dans l'isolation des câblages électriques. Vous pouvez utiliser UHMW dans les biomatériaux médicaux, tels que les dispositifs de remplacement du genou, de la hanche et de la colonne vertébrale. Ce ne sont là que quelques exemples des possibilités infinies offertes par les plastiques.

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Demandez-vous avec quel type d'entreprise vous souhaitez travailler pour usiner vos matériaux. Recherchez des industries clé en main avec une grande attention aux détails et la capacité de créer des pièces difficiles à trouver. Faites vos recherches et sélectionnez votre entreprise en fonction de ses valeurs, de sa qualité et de son efficacité. American Micro Industries propose les solutions dont vous avez besoin de manière rapide et abordable.

Ce guide devrait fournir des informations et des conseils pour votre processus de prise de décision. Contactez-nous pour discuter de toute préoccupation supplémentaire concernant les matériaux ou le processus d'usinage afin de répondre à toutes les questions persistantes que vous pourriez avoir. Lorsque vous êtes prêt à commencer, nous sommes prêts à vous aider.