Choisir le bon matériau pour l'usinage CNC : guide complet

Si vous avez fini de concevoir votre pièce mais n'êtes pas sûr du matériau à choisir, vous êtes au bon endroit. Plusieurs types de matériaux majeurs peuvent être utilisés en usinage CNC : métaux, plastiques, céramiques, composites et bois.

Chaque matériau a des caractéristiques et des défis uniques qui influencent les propriétés du produit final et l'ensemble du procédé de fabrication. Cet article explorera les types de matériaux qui peuvent être usinés et vous aidera à choisir le matériau approprié pour votre produit.

5 types de matériaux utilisés en usinage CNC

Les principales catégories de matériaux utilisées en usinage CNC sont les métaux, plastiques, céramiques, composites et bois. Au sein de ces catégories, il existe des tonnes de matériaux uniques, chacun avec des propriétés spécifiques. Les directives suivantes représentent une approche générale de la sélection des matériaux pour la fabrication de précision, donc vous devriez consulter un expert lorsque vous cherchez des propriétés particulières.

#1 Métaux

Les métaux sont les matériaux d'usinage CNC les plus courants. Les métaux usinés CNC sont régulièrement utilisés dans l'aérospatiale, l'automobile, l'électronique et même les applications médicales. L'acier, l'aluminium, le laiton, le cuivre et le titane sont tous des métaux usinables.

En savoir plus : Meilleurs métaux pour l'usinage CNC

#2 Plastiques

Les plastiques sont un autre matériau d'usinage CNC courant que les fabricants peuvent utiliser pour les composants de réfrigération, l'électronique, les jouets, le sport et d'autres industries. Les plastiques couramment usinés incluent l'acrylique, le polycarbonate, le PVC et même le nylon.

En savoir plus : Meilleurs plastiques pour l'usinage CNC

#3 Céramiques

Bien que l'usinage CNC des céramiques soit complexe, il est utilisé dans certaines applications avancées. Composants de moteurs de navette spatiale, blindage de chars et supraconducteurs sont quelques exemples de céramiques usinées. En raison de leur nature fragile, des opérations d'usinage avancées sont requises pour produire une pièce céramique durable et fiable.

#4 Composites

Les composites sont un autre matériau qui peut être incroyablement difficile pour l'usinage CNC. En effet, ils nécessitent souvent un outillage diamant et des machines CNC 5 axes pour être complétés. Les composites usinés sont extrêmement utiles pour les applications des industries automobile, aérospatiale et de production d'énergie.

#5 Bois

Enfin, il y a la catégorie bois. L'usinage CNC du bois est généralement limité à des applications plus artistiques comme le mobilier et la décoration. Cependant, il peut aussi être utilisé dans certaines applications structurelles.

Comme nous l'avons noté, certaines classes de matériaux sont plus difficiles à usiner que d'autres. Vous vous demandez peut-être quelles propriétés déterminent l'usinabilité et si un matériau particulier serait un bon choix pour votre projet. Pour vous aider à choisir quel matériau CNC est le meilleur pour votre projet, nous examinerons de plus près les propriétés que vous devrez peut-être considérer.

Facteurs essentiels à considérer lors du choix d'un matériau

Dureté

Testeur de dureté des matériaux numérique
(Hardness-testers, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons)

La dureté impacte directement les vitesses de coupe et le type de matériau d'outil qui peut être utilisé dans le procédé d'usinage CNC. L'utilisation d'un matériau très dur, comme le titane, rend l'usinage plus compliqué et nécessite un outil plus dur.

Les matériaux plus durs peuvent aussi rendre le processus de coupe plus lent que d'habitude, ajoutant du temps de main-d'œuvre. D'un autre côté, les matériaux très mous comme les polymères peuvent se déformer facilement pendant l'usinage, nécessitant l'utilisation d'outils spéciaux et de vitesses de travail plus lentes pour s'assurer que des copeaux sont formés au lieu de simplement faire couler le plastique autour de l'outil.

Ces deux aspects ont le potentiel d'affecter les coûts d'exploitation. Le laiton, les alliages d'aluminium, les aciers doux et certains polycarbonates sont parmi les matériaux les plus faciles à usiner et auront généralement des coûts de traitement plus faibles en conséquence.

En savoir plus : Comment comparer la dureté des matériaux d'ingénierie

Apport de chaleur

Goutte d'étain fondu solidifié
(Jurii, CC BY 3.0, via Wikimedia Commons)

L'apport de chaleur est une autre variable cruciale à considérer car la conductivité thermique, les températures de fusion et les réactions à la chaleur sont différentes pour chaque matériau. Par exemple, si la température de fusion est très basse, comme avec l'étain, il peut être difficile à usiner sans fusion partielle ou totale du matériau.

L'apport de chaleur de l'usinage peut aussi avoir des effets plus subtils, impactant la dureté et la résistance du matériau au niveau microstructural. Une autre considération d'apport de chaleur concerne la déformation quand le matériau chauffé ramollit, et les contraintes résiduelles peuvent affecter la forme du produit.

Le recuit, l'utilisation d'un outil d'usinage plus approprié et des fluides de refroidissement alternatifs sont des solutions potentielles selon le matériau brut usiné et le budget disponible. Dans le cas des plastiques, le recuit peut soulager les contraintes résiduelles et limiter la déformation.

Finition de surface

La finition de surface est un autre facteur crucial à garder à l'esprit car divers matériaux peuvent produire une finition de surface très rugueuse après usinage. En plus de l'esthétique du produit, sa fonctionnalité peut être en jeu.

Les pièces avec des surfaces d'accouplement peuvent ne pas bien étancher ou peuvent augmenter la friction, ce qui pourrait être indésirable pour certaines applications. De plus, certaines céramiques et plastiques, comme l'acrylique, peuvent former des surfaces givrées après le procédé d'usinage CNC, limitant leur utilisation comme fenêtres transparentes.

Quel matériau est le meilleur pour votre projet ?

En vérité, cela dépend des objectifs que vous fixez pour votre projet. Bien que ce soit une réponse très générique, il existe une vaste gamme de matériaux disponibles pour l'usinage CNC, tous avec des propriétés uniques. Des matériaux comme l'acier doux, l'aluminium, le laiton, le cuivre et certains plastiques offrent généralement une grande usinabilité, ce qui diminuera les coûts de traitement globaux.

Nous espérons que ce blog fournit des conseils éclairants pour vous aider à affiner votre choix. Si vous n'êtes pas sûr du meilleur matériau pour votre produit, les experts de Gensun peuvent vous aider à sélectionner le meilleur matériau pour votre projet.