Guide de sélection des matériaux pour l'usinage CNC

Ces dernières années, avec le développement de l'usinage CNC, les pièces de machines-outils CNC ont également continué à se développer. L'usinage CNC est devenu une nécessité dans de nombreuses disciplines, et ces disciplines ont besoin de fabriquer des pièces spéciales pour leurs projets. Les matériaux CNC ont été élargis pour répondre aux besoins des consommateurs, des ingénieurs, des entrepreneurs et d'autres domaines afin de créer des solutions pour des applications très spécifiques. La clé pour avoir le meilleur produit fini est de choisir le bon matériau.

Il existe une variété de matériaux parmi lesquels choisir, et les matériaux peuvent être utilisés pour différentes pièces avec des objectifs complètement différents. En raison de la grande variété de matériaux, choisir le bon matériau pour votre application peut être un défi. En limitant le type de matériau de traitement le plus approprié pour la pièce, le matériau le plus approprié et le plus rentable peut être sélectionné. Lors de la sélection des matériaux, les points suivants doivent être pris en compte.

La sélection des matériaux tient compte des facteurs

Comment les pièces sont-elles utilisées ?

L'usinage CNC se développant depuis de nombreuses années, il en va de même pour les composants de machines-outils CNC. Des types de matériaux similaires peuvent être utilisés dans plusieurs produits et conduire à diverses fonctions. Les pièces sont-elles utilisées dans l'équipement médical, l'automobile, l'aérospatiale, les machines ou la fabrication industrielle ?

En prenant l'isolation comme exemple, le matériau utilisé pour isoler l'analyseur d'haleine peut être différent du matériau utilisé pour fournir l'isolation dans la caméra. Ils ont tous le même objectif, mais ils ne peuvent pas être utilisés de la même manière ou avec le même type de résultat. Si vous utilisez les pièces à l'extérieur ou dans un environnement humide, veuillez utiliser de l'acier inoxydable au lieu de l'acier au carbone pour éviter que les pièces ne rouillent.

Charge de contrainte

Des charges de contrainte élevées peuvent entraîner la déformation ou même la fissuration de certains matériaux. Lors du choix du matériau de la pièce, assurez-vous de prendre en compte la charge de contrainte. Les pièces soumises à des contraintes élevées doivent être traitées avec des composants qui résistent à la charge de contrainte et empêchent la déformation. Si votre pièce sera soumise à de fortes contraintes, le matériau qui en est fait nécessitera les éléments nécessaires pour résister à la charge et éviter la déformation.

Tolérance dimensionnelle

Ne sous-estimez jamais l'importance des tolérances dimensionnelles. Il ne joue pas seulement un rôle dans la sélection des matériaux; cela affectera également les pièces et les assemblages, les méthodes de coupe et l'utilisation des outils et des machines. La tolérance dimensionnelle affectera l'effet de l'ensemble du processus et le résultat net.

Vous devez connaître les tolérances requises de la pièce. Si vous utilisez une ancienne conception de pièce ou une esquisse et que vous souhaitez suivre les méthodes précédentes, il est préférable de vérifier à nouveau si les tolérances sont appropriées. Des fautes de frappe peuvent facilement apparaître dans le document. Même si les informations sont correctes, si des ajustements peuvent être apportés pour assouplir les tolérances tout en permettant à la pièce de fonctionner au mieux, vous pouvez économiser de l'argent en réévaluant les tolérances. Les tolérances serrées sont généralement plus chères.

Les tolérances dimensionnelles standard sont utilisées par défaut, mais si vous ne spécifiez pas la tolérance ou constatez que le nombre est incorrect, vous finirez par commander des pièces inappropriées. Il faut plus de temps pour le redimensionner et/ou le réorganiser, et à long terme, cette simple étape initiale peut vous aider à économiser de l'argent.

Si vous n'êtes pas sûr des tolérances exactes des pièces dont vous avez besoin, veuillez ne pas faire de suppositions éclairées, mais laissez une entreprise d'usinage CNC professionnelle vous aider à le résoudre.

Température de fonctionnement

Lors de la sélection d'un matériau, le point de fusion du matériau doit être inférieur à la température de travail du processus. De plus, il faut considérer s'il y a des fluctuations de la température de fonctionnement, et le matériau doit résister à la température sans se déformer, se déformer ou se casser au fil du temps.

Bien que certains matériaux plus durables soient fabriqués pour résister à ces changements, de nombreux matériaux montreront des signes de déformation, de gonflement et/ou de fissuration au fil du temps. Les températures extrêmes peuvent également affecter négativement la durabilité de certains matériaux.

Lorsque vous usinez des matériaux CNC, il est également important de comprendre ces informations, afin de vous assurer que la température générée par la découpe et le formage de la pièce ne la déformera pas. L'établissement d'un lien entre la température de fonctionnement et les matériaux utilisés est essentiel pour une conception et une production réussies.

Poids et capacité de stress

Le poids du matériau traité dépend de la façon dont la pièce est utilisée.
Les matériaux lourds peuvent absorber beaucoup de pression. Pour les projets qui nécessitent une capacité de charge excessive et des charges de contrainte élevées, des matériaux lourds doivent être envisagés. Mais ne convient pas aux articles sensibles au poids.

Les matériaux légers sont populaires dans les projets sensibles au poids. Ils sont durables, utilisent et peuvent absorber beaucoup de stress, mais ils sont plus chers. Les matériaux légers sont idéaux pour de nombreux produits, mais si le coût est un facteur important, ils ne constituent peut-être pas le meilleur choix.

Choisir entre des matériaux lourds et légers n'est qu'un exemple des caractéristiques les plus importantes pour l'usinage de pièces CNC. De cette façon, vous pouvez spécifier les éléments essentiels à votre pièce pour qu'elle fonctionne correctement, exclure les matériaux qui ne répondent pas à ces normes, puis comparer les coûts.

Coût global et capacité de fabrication des matériaux

Les matériaux les plus chers sont généralement des matériaux légers et à haute résistance. Lors du choix des matériaux de traitement, de nombreux facteurs aideront à prendre la décision. Pour trouver le matériau le plus compatible, hiérarchisez les caractéristiques les plus importantes pour la pièce finie. Choisissez des matériaux qui respectent la courbe de résistance, les limites de température et les exigences d'assemblage. Éliminez les matériaux qui ne répondent pas à ces exigences, comparez les coûts des matériaux, puis choisissez.

Généralement, plus il y a de matériaux utilisés dans la pièce, plus le coût est élevé. De même, les matériaux spéciaux et les matériaux extrêmement résistants (comme le titane) coûteront également plus cher.

La recherche d'une entreprise qui offre un devis gratuit et sans quantité minimum de commande vous aidera à réduire les coûts. Une fois toutes les portées réduites, des matériaux plus rentables peuvent être utilisés pour répondre à la plupart de vos besoins.

Directives de sélection des matériaux

SANS peut traiter des centaines de matériaux métalliques, alliés et plastiques, ainsi que d'autres matériaux personnalisés sur demande. Nous aborderons donc ci-dessous les matériaux les plus populaires et leurs propriétés.

Métal

L'un des types de matériaux les plus courants dans le fraisage CNC est le métal, et il existe également une large gamme d'options. Passons en revue les options les plus connues et les applications les plus appropriées pour chaque métal. Selon la taille et la géométrie de la pièce, le coût du matériau peut représenter une grande partie du prix total de la pièce.

Aluminium

L'aluminium est probablement le matériau le plus largement utilisé pour le fraisage CNC et constitue un excellent choix pour les pièces mécaniques et les pièces extérieures. Comparé à d'autres métaux, l'aluminium peut généralement être traité plus rapidement que les autres métaux, ce qui en fait la méthode la plus économique. Les pièces en aluminium forment une couche protectrice lorsqu'elles sont exposées à l'environnement, ce qui leur confère une résistance et une résistance à la corrosion supplémentaires. Compte tenu de ces caractéristiques de matériau de haute qualité, l'aluminium fraisé CNC convient parfaitement aux industries de l'automobile, de l'aérospatiale, de la santé et de l'électronique grand public. Les applications spécifiques incluent les accessoires d'avion, les boîtiers électroniques, l'équipement médical, les engrenages et les arbres.

Aluminium 6061

C'est l'alliage d'aluminium à usage général le plus couramment utilisé avec un bon rapport résistance/poids et une excellente usinabilité. Il s'agit de la qualité d'aluminium à usage général la plus courante, généralement utilisée pour les pièces automobiles, les cadres de vélo, les articles de sport, les cadres RC, etc.

Les principaux éléments d'alliage sont le magnésium, le silicium et le fer. Semblable à d'autres alliages d'aluminium, il a un bon rapport résistance/poids et est naturellement résistant à la corrosion atmosphérique. L'un des inconvénients du 6061 est sa faible résistance à la corrosion lorsqu'il est exposé à l'eau salée ou à d'autres produits chimiques. Dans les applications plus exigeantes, il n'est pas aussi résistant que les autres alliages d'aluminium.

La composition et les propriétés matérielles de l'aluminium 6082 sont similaires à celles du 6061. En Europe, il est plus couramment utilisé car il est conforme aux normes britanniques.

Aluminium 7075

7075 est un produit haut de gamme en aluminium. Il est principalement allié au zinc. C'est l'un des alliages d'aluminium les plus résistants. C'est un choix idéal pour les équipements de divertissement à haute résistance et les cadres automobiles et aérospatiaux. Parce que pour l'acier, l'aluminium 7075 a d'excellentes propriétés de fatigue et peut être traité thermiquement pour obtenir une résistance et une dureté élevées, il est donc essentiel de réduire le poids. Cependant, il doit être évité lorsque le soudage est nécessaire.

Aluminium 5083

L'aluminium 5083 a une résistance plus élevée et une excellente résistance à l'eau de mer que la plupart des autres alliages d'aluminium, il est donc couramment utilisé dans la construction et les applications marines. C'est également un excellent choix pour le soudage.

Plus de connaissances sur les pièces en aluminium sur Tout sur l'usinage CNC en aluminium

Acier inoxydable

Les alliages d'acier inoxydable ont une résistance élevée, une ductilité élevée, une excellente résistance à l'usure et à la corrosion, et sont faciles à souder, usiner et polir. Selon leur composition, ils peuvent être (essentiellement) amagnétiques ou magnétiques.

Il existe de nombreux types d'acier inoxydable. Il est appelé acier inoxydable car il contient du chrome qui aide à prévenir l'oxydation (rouille). Parce que tous les aciers inoxydables se ressemblent, il est nécessaire d'utiliser des équipements de mesure modernes (tels que le détecteur OES) pour tester les matières premières entrantes avec un soin extrême afin de confirmer les caractéristiques de l'acier utilisé.

Acier inoxydable 303

Dans le cas du 303, du soufre est également ajouté. Ce soufre contribue à faire du 303 l'acier inoxydable le plus facile à traiter, mais il a également tendance à réduire sa résistance à la corrosion dans une certaine mesure.

Le 303 n'est pas un bon choix pour le formage à froid (pliage) et ne peut pas non plus être traité thermiquement. La présence de soufre signifie également qu'il n'est pas idéal pour le soudage. Il a d'excellentes performances d'usinage, mais vous devez faire attention à la vitesse/avance et à la netteté de l'outil de coupe.

303 est généralement utilisé pour les écrous et boulons en acier inoxydable, les raccords, les arbres et les engrenages. Cependant, il ne doit pas être utilisé pour les accessoires de qualité marine.

Acier inoxydable 304

C'est l'alliage d'acier inoxydable le plus courant avec d'excellentes propriétés mécaniques et une bonne usinabilité. Il peut résister à la plupart des conditions environnementales et des milieux corrosifs.

Il s'agit de la forme d'acier inoxydable la plus courante que l'on trouve dans divers produits de consommation et industriels. Habituellement appelé 18/8, il fait référence à l'ajout de 18 % de chrome et de 8 % de nickel à l'alliage, qui est la forme la plus courante d'acier inoxydable.

Le 304 est très dur, non magnétique, facile à usiner et a généralement une résistance à la corrosion, il convient donc très bien aux accessoires de cuisine, aux réservoirs de stockage et aux tuyaux utilisés dans l'industrie, la construction et l'industrie automobile.

Le 304 est facile à traiter, mais contrairement au 303, il peut être soudé. Il est également plus résistant à la corrosion dans la plupart des environnements normaux (non chimiques). Pour les machinistes, utilisez des outils de coupe très tranchants pour le traitement et ne soyez pas contaminés par d'autres métaux.

Acier inoxydable 316

Il s'agit d'un autre alliage d'acier inoxydable courant avec des propriétés mécaniques similaires à celles du 304. Généralement considéré comme de l'acier inoxydable de qualité marine, résistant et facile à souder. Le matériau est très résistant à la corrosion et, pour les solutions salines (telles que l'eau de mer), il convient parfaitement à la construction, à l'aménagement de navires, à la tuyauterie industrielle et aux applications automobiles.

Acier inoxydable 2205

Acier inoxydable L'acier inoxydable duplex 2205 est l'alliage d'acier inoxydable le plus solide (deux fois celui des autres alliages d'acier inoxydable ordinaires) et possède une excellente résistance à la corrosion. Il est utilisé dans des environnements difficiles et a de nombreuses applications dans l'industrie pétrolière et gazière.

Acier inoxydable 17-4

Les propriétés mécaniques de l'acier inoxydable 17-4 (grade SAE 630) sont comparables à celles du 304. Il peut être durci par précipitation à un degré élevé (par rapport à l'acier à outils) et possède une excellente résistance chimique, ce qui le rend adapté aux applications à très haute performance , comme la fabrication d'aubes de turbine.

Acier à outils

Les aciers à outils sont des alliages métalliques d'une dureté, d'une rigidité, d'une résistance à l'abrasion et thermique exceptionnellement élevées. Ils sont utilisés pour créer des outils de fabrication (d'où le nom), tels que des matrices, des tampons et des moules. Pour atteindre leurs bonnes propriétés mécaniques, ils doivent subir un traitement thermique.

Acier à outils D2 est un alliage résistant à l'usure qui conserve sa dureté jusqu'à une température de 425°C. L'acier D2 est un acier à outils trempé à l'air, à haute teneur en carbone et à haute teneur en chrome avec une résistance élevée à l'usure. Il peut être traité thermiquement et a une forte plage de dureté. L'acier D2 est un choix idéal pour fabriquer des pièces et des produits qui doivent être pliés facilement mais qui doivent être pliés.

Acier à outils A2 est un acier à outils à usage général trempé à l'air avec une bonne ténacité et une excellente stabilité dimensionnelle à des températures élevées. Il est couramment utilisé pour fabriquer des matrices de moulage par injection.

Acier à outils O1 est un alliage trempé à l'huile avec une dureté élevée de 65 HRC. Couramment utilisé pour les couteaux et les outils de coupe.

Acier doux

Aussi connus sous le nom d'aciers à faible teneur en carbone, ils ont de bonnes propriétés mécaniques, une grande usinabilité et une bonne soudabilité. En raison de leur faible coût, ils trouvent des applications générales, y compris la fabrication de pièces de machines, de gabarits et de montages. Les aciers doux sont sensibles à la corrosion et aux attaques de produits chimiques. Les plus couramment utilisés sont

Acier doux 1018

L'acier doux 1018 est un alliage à usage général avec une bonne usinabilité et soudabilité, ainsi qu'une excellente ténacité, résistance et dureté. C'est l'alliage d'acier à faible teneur en carbone le plus couramment utilisé.

Acier au carbone 1045

Ce matériau résistant est de l'acier à faible teneur en carbone, non inoxydable, qui est généralement moins cher que l'acier inoxydable, mais a une résistance plus élevée. Le matériau peut être durci et traité thermiquement pour le rendre facile à usiner et à souder. Il est le plus couramment utilisé dans les applications industrielles et les pièces mécaniques qui nécessitent une ténacité et une résistance élevées, telles que les écrous et boulons, les engrenages, les arbres et les bielles. Il est également utilisé dans la construction, mais s'il est exposé à l'environnement, il subit généralement un traitement de surface pour prévenir la rouille.

Acier doux A36

L'acier à faible teneur en carbone A36 est un acier de construction courant avec une bonne soudabilité. Il convient à diverses applications industrielles et de construction

Magnésium AZ31

Alliage d'aluminium et de zinc, le magnésium AZ31 présente une réduction de poids de 35 % par rapport à l'aluminium, mais sa résistance est supérieure. Cependant, ce matériau est généralement plus cher et est souvent utilisé pour les composants d'avions. Le matériau est facile à traiter, mais a des caractéristiques inflammables.

Le magnésium est facile à traiter, mais très facile à brûler, surtout sous forme de poudre, il doit donc être traité avec des lubrifiants liquides. Le magnésium peut être anodisé pour améliorer sa résistance à la corrosion. C'est également un matériau structurel très stable et un excellent choix pour les moulages sous pression.

En raison de sa légèreté et de sa grande résistance, il est également souvent utilisé pour les coques d'ordinateurs portables, les outils électriques, les boîtiers d'appareils photo et d'autres utilisations autour des maisons.
titane

Le titane est connu pour sa haute résistance, sa légèreté, sa ténacité et sa résistance à la corrosion. Il peut être soudé, passivé et anodisé pour renforcer la protection et améliorer l'apparence. Le titane a un mauvais effet de polissage et est un mauvais conducteur électrique, mais un bon conducteur thermique. Il s'agit d'un matériau difficile à traiter, et seuls des outils professionnels peuvent être utilisés.

Ce matériau est généralement plus cher que les autres métaux. Il est abondant dans la croûte terrestre, mais il est difficile à raffiner. Il est le plus couramment utilisé dans les applications militaires, aérospatiales, industrielles et biomédicales.

Laiton

Reconnu comme l'un des matériaux les plus simples et les plus rentables dans le fraisage CNC, le laiton est un alliage de cuivre et le zinc, qui est stable mais pas assez solide. Les utilisations courantes comprennent les équipements médicaux, les produits de consommation, le matériel électrique et les contacts. Parce que le laiton a également un faible coefficient de frottement et une résistance élevée à la corrosion, il est également utilisé dans l'ingénierie, la plomberie, l'ingénierie de la vapeur et même les instruments de musique. En raison de son matériau souple et de ses caractéristiques de traitement facile, il est utilisé dans les accessoires de plomberie, la décoration intérieure et les instruments de musique.

Avec une bonne usinabilité et une excellente conductivité, il est très adapté aux applications nécessitant un faible frottement. Il est également couramment utilisé dans la construction pour produire un aspect doré avec un aspect esthétique.
Le laiton C36000 est un matériau à haute résistance à la traction et à la corrosion naturelle. C'est l'un des matériaux les plus faciles à traiter, il est donc généralement utilisé pour les applications à grand volume.

Cuivre

En ce qui concerne les matériaux de fraisage CNC, peu de métaux offrent la conductivité électrique du cuivre. La résistance élevée à la corrosion aide ce matériau à lutter contre la rouille, tandis que les propriétés de conductivité thermique facilitent le processus de mise en forme lors de l'usinage CNC. Souvent utilisées dans l'industrie automobile, les applications incluent les systèmes de refroidissement et les échangeurs de chaleur, ainsi que diverses applications d'ingénierie telles que les vannes et les radiateurs. Cependant, il est important de savoir que le cuivre est faible contre certains produits chimiques, tels que les acides, les sulfures d'halogènes et les solutions d'ammoniaque.

Plastiques

En plus des matériaux métalliques, les services d'usinage CNC de haute précision SANS sont également compatibles avec plusieurs plastiques. Vous trouverez ci-dessous quelques-uns des plastiques les plus largement utilisés pour la technologie de fraisage CNC.

ABS

L'ABS est l'un des matériaux thermoplastiques les plus courants, avec de bonnes propriétés mécaniques, une excellente résistance aux chocs, une résistance élevée à la chaleur et une bonne usinabilité.

L'ABS a une faible densité, il convient donc très bien aux applications légères. Les pièces ABS usinées CNC sont généralement utilisées comme prototypes avant la production en série par moulage par injection.

Nylon

Le nylon, également connu sous le nom de polyamide (PA), est une sorte de thermoplastique. En raison de ses excellentes propriétés mécaniques, de sa bonne résistance aux chocs, de sa résistance chimique élevée et de sa résistance à l'abrasion, ainsi que de sa résistance modérée aux flammes, il est couramment utilisé. Il comprend des isolants, des roulements et des produits à court terme qui seront utilisés pour le moulage par injection. L'inconvénient est qu'il absorbe facilement l'eau et l'humidité.

POM

Le POM est aussi appelé Delrin. Il s'agit d'un thermoplastique technique et possède la plus grande aptitude au traitement parmi les plastiques.

Le POM (Delrin) est généralement le meilleur choix pour l'usinage CNC de pièces en plastique qui nécessitent une haute précision, une grande rigidité, un faible frottement, une excellente stabilité dimensionnelle à haute température et une absorption d'eau extrêmement faible.

PTFE

Le PTFE, communément appelé polytétrafluoroéthylène (téflon), est un thermoplastique technique avec une excellente résistance chimique et thermique et le plus faible coefficient de frottement de tous les solides connus. C'est un excellent isolant électrique. Cependant, il a des propriétés mécaniques pures et est souvent utilisé comme revêtement ou insert dans les composants.

PEHD

Le polyéthylène haute densité (PEHD) est un thermoplastique avec un rapport résistance/poids élevé, une résistance élevée aux chocs et une bonne résistance aux intempéries.

Le HDPE est un thermoplastique léger, adapté à une utilisation en extérieur et au transport par pipeline. Comme l'ABS, il est souvent utilisé pour créer des prototypes avant le moulage par injection.

COUP D'OEIL

Le PEEK est un thermoplastique technique hautes performances doté d'excellentes propriétés mécaniques, d'une stabilité thermique sur une large plage de températures et d'une excellente résistance à la plupart des produits chimiques.

Le PEEK est souvent utilisé pour remplacer les pièces métalliques en raison de son rapport poids/poids élevé. Des qualités médicales sont également disponibles, ce qui rend le PEEK également adapté aux applications biomédicales.