A sele\u00e7\u00e3o de material para uma pe\u00e7a usinada em CNC \u00e9 um problema de otimiza\u00e7\u00e3o com restri\u00e7\u00f5es: encontrar o material que atenda a todos os requisitos funcionais \u2014 mec\u00e2nicos, ambientais e est\u00e9ticos \u2014 ao menor custo total, sendo que o custo total inclui tanto o pre\u00e7o de compra do material quanto o custo de usinagem, que depende da dificuldade de usinagem do material. A especifica\u00e7\u00e3o excessiva de uma liga de alta qualidade desperdi\u00e7a dinheiro sem melhorar a pe\u00e7a. A especifica\u00e7\u00e3o insuficiente acarreta o risco de falha durante o uso. A escolha ideal \u00e9 o material mais econ\u00f4mico que atenda a todos os requisitos com margem adequada.<\/p>\n\n\n\n
Na pr\u00e1tica, a lista de materiais selecionados para a maioria das pe\u00e7as usinadas por CNC \u00e9 curta. As ligas de alum\u00ednio abrangem a maioria das aplica\u00e7\u00f5es em que peso, resist\u00eancia \u00e0 corros\u00e3o e economia na usinagem s\u00e3o prioridades. Os a\u00e7os inoxid\u00e1veis e os a\u00e7os ao carbono s\u00e3o utilizados onde a resist\u00eancia, a dureza e a durabilidade s\u00e3o fatores determinantes. O tit\u00e2nio justifica seu alto custo apenas quando a rela\u00e7\u00e3o resist\u00eancia\/peso ou a biocompatibilidade s\u00e3o requisitos imprescind\u00edveis. O lat\u00e3o e o cobre s\u00e3o utilizados em aplica\u00e7\u00f5es el\u00e9tricas, t\u00e9rmicas e de conex\u00f5es de fluidos. Os pl\u00e1sticos de engenharia abrangem aplica\u00e7\u00f5es de isolamento, resist\u00eancia qu\u00edmica e baixo atrito.<\/p>\n\n\n\n
Este guia apresenta os cinco crit\u00e9rios de sele\u00e7\u00e3o e cada fam\u00edlia de materiais com o n\u00edvel de detalhamento necess\u00e1rio para que voc\u00ea possa tomar uma decis\u00e3o segura sobre as especifica\u00e7\u00f5es. A escolha do material est\u00e1 relacionada ao acabamento da superf\u00edcie \u2014 nem todas as ligas s\u00e3o anodizadas ou galvanizadas da mesma forma \u2014; portanto, para decis\u00f5es sobre acabamento, consulte nosso guia sobre anodiza\u00e7\u00e3o Tipo II versus Tipo III. Tanto a sele\u00e7\u00e3o do material quanto a do acabamento fazem parte de todas as cota\u00e7\u00f5es realizadas por meio de nosso\u00a0Servi\u00e7os de usinagem CNC<\/a>.<\/p>\n\n\n\n Comece pela fun\u00e7\u00e3o estrutural que a pe\u00e7a deve desempenhar: suportar uma carga, resistir a impactos, manter a rigidez sob ciclos t\u00e9rmicos e resistir \u00e0 fadiga ao longo de um n\u00famero especificado de ciclos. As principais propriedades mec\u00e2nicas a serem avaliadas s\u00e3o a resist\u00eancia \u00e0 tra\u00e7\u00e3o e ao escoamento, a dureza, a rigidez (m\u00f3dulo de elasticidade), o limite de fadiga e a tenacidade. Um suporte estrutural em um conjunto aeroespacial e uma tampa de inv\u00f3lucro cosm\u00e9tica apresentam exig\u00eancias mec\u00e2nicas fundamentalmente diferentes \u2014 a mesma an\u00e1lise se aplica a todas as pe\u00e7as, apenas com valores-limite distintos.<\/p>\n\n\n\n O limite de escoamento determina se a pe\u00e7a se deforma permanentemente sob a carga m\u00e1xima esperada; a resist\u00eancia \u00e0 tra\u00e7\u00e3o determina quando ela se rompe; o m\u00f3dulo de elasticidade determina o quanto ela se deforma elasticamente. Para pe\u00e7as sujeitas a cargas c\u00edclicas repetidas, os dados de fadiga s\u00e3o fundamentais \u2014 um material pode ter resist\u00eancia est\u00e1tica adequada, mas falhar prematuramente sob tens\u00e3o c\u00edclica correspondente a uma fra\u00e7\u00e3o de seu limite de escoamento.<\/p>\n\n\n\n Em aplica\u00e7\u00f5es onde o peso \u00e9 restrito \u2014 setor aeroespacial, automotivo, dispositivos port\u00e1teis, rob\u00f3tica, instrumentos port\u00e1teis \u2014, a m\u00e9trica relevante \u00e9 a resist\u00eancia espec\u00edfica (limite de escoamento dividido pela densidade) ou a rigidez espec\u00edfica (m\u00f3dulo de elasticidade dividido pela densidade). As ligas de alum\u00ednio e o tit\u00e2nio lideram em resist\u00eancia espec\u00edfica entre os metais estruturais. Os comp\u00f3sitos de fibra de carbono e os pol\u00edmeros avan\u00e7ados superam ambos, mas n\u00e3o s\u00e3o usinados por CNC no sentido convencional. Para a maioria das aplica\u00e7\u00f5es em que o peso \u00e9 um fator cr\u00edtico, o alum\u00ednio 6061 ou 7075 \u00e9 o ponto de partida, com o tit\u00e2nio reservado para a minoria de aplica\u00e7\u00f5es em que a resist\u00eancia do alum\u00ednio \u00e9 insuficiente.<\/p>\n\n\n\n O ambiente operacional restringe rapidamente a gama de materiais dispon\u00edveis. Ambientes corrosivos \u2014 n\u00e9voa salina, regi\u00f5es tropicais \u00famidas, fluxos de processo \u00e1cidos, ambientes marinhos \u2014 descartam o a\u00e7o carbono sem prote\u00e7\u00e3o e muitas ligas de alum\u00ednio sem tratamento de superf\u00edcie. O a\u00e7o inoxid\u00e1vel 316, o alum\u00ednio anodizado e muitos pl\u00e1sticos de engenharia resistem a esses ambientes sem revestimento adicional. Altas temperaturas restringem as op\u00e7\u00f5es a a\u00e7os inoxid\u00e1veis, ligas de n\u00edquel e cer\u00e2micas de engenharia. Aplica\u00e7\u00f5es criog\u00eanicas favorecem os a\u00e7os inoxid\u00e1veis austen\u00edticos e as ligas de alum\u00ednio, que mant\u00eam a tenacidade em baixas temperaturas.<\/p>\n\n\n\n A exposi\u00e7\u00e3o aos raios UV \u00e9 relevante para pe\u00e7as pl\u00e1sticas expostas. O ABS padr\u00e3o e o policarbonato se degradam sob exposi\u00e7\u00e3o prolongada aos raios UV; para aplica\u00e7\u00f5es ao ar livre, s\u00e3o necess\u00e1rias classes estabilizadas contra raios UV ou revestimentos de superf\u00edcie. A resist\u00eancia qu\u00edmica deve ser avaliada para cada produto qu\u00edmico espec\u00edfico \u2014 o PEEK resiste \u00e0 maioria dos solventes org\u00e2nicos e a muitos \u00e1cidos; o nylon absorve umidade e incha; o POM (Delrin) \u00e9 atacado por \u00e1cidos fortes e agentes oxidantes.<\/p>\n\n\n\n A usinabilidade \u00e9 a facilidade com que um material pode ser cortado nas dimens\u00f5es e com o acabamento desejados. Ela determina diretamente o custo da usinagem: maior usinabilidade significa velocidades de corte mais altas, menor desgaste da ferramenta e tempos de ciclo mais curtos. A diferen\u00e7a de usinabilidade entre uma liga de alum\u00ednio de f\u00e1cil usinagem e uma superliga de n\u00edquel \u00e9 de 20 a 50 vezes na velocidade de corte \u2014 a diferen\u00e7a de custo \u00e9 substancial, mesmo antes de se levar em conta o pre\u00e7o do material.<\/p>\n\n\n\n Classifica\u00e7\u00e3o de usinabilidade (aproximada; quanto maior, melhor): o lat\u00e3o e o alum\u00ednio de f\u00e1cil usinagem est\u00e3o no topo; as ligas simples de alum\u00ednio, seguidas pelo a\u00e7o macio e pelo a\u00e7o inoxid\u00e1vel 303, est\u00e3o na faixa intermedi\u00e1ria; o a\u00e7o inoxid\u00e1vel 304\/316, o tit\u00e2nio e os a\u00e7os temperados s\u00e3o dif\u00edceis; as superligas de n\u00edquel, os a\u00e7os para ferramentas temperados e algumas cer\u00e2micas s\u00e3o extremamente dif\u00edceis. Se dois eliminar materiais<\/a> Atendendo a todos os requisitos funcionais, o material mais f\u00e1cil de usinar quase sempre resultar\u00e1 em um custo total menor.<\/p>\n\n\n\n O acabamento superficial e a apar\u00eancia exigidos afetam tanto a sele\u00e7\u00e3o do material quanto as opera\u00e7\u00f5es p\u00f3s-usinagem. A anodiza\u00e7\u00e3o \u2014 a opera\u00e7\u00e3o de acabamento mais comum para o alum\u00ednio \u2014 requer as ligas 6061, 6063 ou 7075 para resultados previs\u00edveis e de alta qualidade. Ligas com alto teor de cobre, como a 2024, apresentam mau desempenho na anodiza\u00e7\u00e3o. A galvanoplastia (n\u00edquel, cromo, zinco) \u00e9 compat\u00edvel com a maioria dos metais, mas requer uma prepara\u00e7\u00e3o cuidadosa da superf\u00edcie. O revestimento em p\u00f3 adere bem ao a\u00e7o e ao alum\u00ednio.<\/p>\n\n\n\n Se a pe\u00e7a ficar vis\u00edvel durante o uso e a cor ou o brilho forem requisitos essenciais, o acabamento da superf\u00edcie \u00e9 importante desde a primeira opera\u00e7\u00e3o de usinagem. As marcas de usinagem aparecem de maneira diferente nas fotos, dependendo do tipo de acabamento; pe\u00e7as destinadas a aplica\u00e7\u00f5es de alta visibilidade geralmente exigem polimento ou jateamento antes do revestimento.<\/p>\n\n\n\n O alum\u00ednio \u00e9 o material padr\u00e3o para grande parte das pe\u00e7as usinadas por CNC. \u00c9 leve (densidade de aproximadamente 2,7 g\/cm\u00b3), naturalmente resistente \u00e0 corros\u00e3o gra\u00e7as a uma camada de \u00f3xido que se forma espontaneamente, altamente usin\u00e1vel e est\u00e1 dispon\u00edvel em uma ampla variedade de ligas com propriedades bem conhecidas. As ligas mais importantes para a usinagem CNC s\u00e3o:<\/p>\n\n\n\nOs cinco crit\u00e9rios de sele\u00e7\u00e3o<\/h2>\n\n\n\n
1. Propriedades mec\u00e2nicas<\/h3>\n\n\n\n
2. Peso<\/h3>\n\n\n\n
3. Resist\u00eancia ambiental<\/h3>\n\n\n\n
4. Usinabilidade<\/h3>\n\n\n\n
5. Acabamento e apar\u00eancia<\/h3>\n\n\n\n
As fam\u00edlias de materiais<\/h2>\n\n\n\n
Ligas de alum\u00ednio<\/h3>\n\n\n\n