Centre d'usinage vertical CNC
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Un guide des matériaux d'usinage CNC courants

Jul 10, 2023

La façon dont les produits sont créés a été modifiée par Usinage à commande numérique par ordinateur (CNC), une technique de fabrication largement utilisée. Des machines contrôlées par ordinateur sont utilisées pour produire des pièces et des composants précis et complexes à l'aide de divers matériaux.

L'usinage CNC repose fortement sur le choix des bons matériaux. Diverses caractéristiques telles que la dureté, la ductilité et l'usinabilité ont un impact distinct sur le processus d'usinage en raison des différences entre les différents matériaux.

L'usinage CNC nécessite un examen attentif de la sélection des matériaux et divers facteurs doivent être évalués. De plus, il existe des matériaux spécifiques fréquemment utilisés dans ce processus. Il couvrira leurs propriétés, leurs avantages et leurs applications.

Explorer les matériaux d'usinage CNC courants 

1. Acier inoxydable

L'industrie de l'usinage CNC utilise couramment l'acier inoxydable comme matériau. Sa popularité découle de sa durabilité, de son excellente résistance à la corrosion et de sa capacité à tolérer des températures élevées. Les composants soumis à des conditions difficiles, à des pressions élevées ou à une usure régulière sont mieux fabriqués en acier inoxydable en raison de leur excellente conductivité thermique et électrique. Diverses industries utilisent largement ce matériau polyvalent. La polyvalence de ce matériau vient de sa facilité d'usinage, ce qui le rend approprié pour une large gamme d'utilisations.

L'acier inoxydable trouve une application dans divers produits en raison de sa résistance et de sa durabilité. Sont inclus les équipements médicaux, les machines de transformation des aliments, les pièces automobiles et les machines de construction. En utilisant des matériaux cohérents, l'usinage CNC est en mesure de fournir des avantages supplémentaires de précision et de vitesse.

2. Aluminium

La légèreté et la durabilité exceptionnelles de l'aluminium en ont fait un matériau d'usinage CNC bien connu dans l'industrie manufacturière. Sa popularité parmi les applications modernes telles que l'électronique grand public, la robotique, les dispositifs médicaux, l'aérospatiale et l'automobile est attribuée à ces caractéristiques.

Bon pour l'usinage et offre une conductivité thermique et électrique élevée ainsi qu'une résistance à la corrosion impressionnante. De plus, en raison de sa malléabilité et de sa souplesse, il peut être facilement transformé en de nombreuses configurations et grandeurs.

Afin de garantir les propriétés mécaniques et physiques souhaitées pour l'application envisagée, il est important d'accorder une attention particulière au choix des alliages d'aluminium. Le processus d'usinage CNC permet un façonnage, un dimensionnement et un contrôle des tolérances précis.

L'aluminium est l'un des matériaux les plus polyvalents et les plus largement utilisés dans la fabrication, ce qui explique son utilisation généralisée dans les matériaux d'usinage CNC.

3. Titane

L'usinage CNC utilise couramment du titane en raison de sa résistance supérieure à la corrosion, de sa légèreté et de sa haute résistance. Avec des propriétés distinctes comme celles qu'il possède, ce matériau trouve une grande utilité dans les industries aérospatiale, médicale et automobile.

Même si les matériaux d'usinage CNC peuvent être coûteux, le titane se distingue par sa capacité exceptionnelle à prendre diverses formes et à créer des pièces complexes respectant des tolérances strictes. Dans l'usinage CNC, l'utilisation du titane peut offrir une polyvalence dans les propriétés des matériaux en raison de son incroyable durabilité, résistance et ténacité. De plus, le matériau conserve sa résistance même dans des environnements à haute température et est également biocompatible, ce qui en fait une préférence idéale pour les implants médicaux.

De nombreuses applications aérospatiales le choisissent en raison de son rapport résistance/poids élevé. La durabilité n'est pas sacrifiée lors de la réduction de poids.

 

4. Cuivre

L'usinage CNC implique souvent l'utilisation de cuivre comme matériau en raison de son excellente conductivité électrique, de sa malléabilité et de sa conductivité thermique. Sa grande ductilité lui permet d'être façonné sans effort dans des conceptions complexes et des formes complexes.

La capacité du cuivre à résister aux températures élevées et sa résistance exceptionnelle à la corrosion en font un choix populaire pour les applications industrielles. Le matériau est parfait pour fabriquer des pièces haut de gamme telles que des connecteurs électriques, des dissipateurs thermiques et des boîtiers de capteurs. La résistance chimique plus élevée du cuivre signifie qu'il est préféré aux autres options. Pour l'usinage de composants exposés à un environnement corrosif, c'est une option à la place de matériaux tels que l'aluminium.

 

5. Laiton

L'usinage CNC utilise souvent le laiton comme matériau en raison de son excellente usinabilité et de ses propriétés polyvalentes. Le mélange de caractéristiques électriques, thermiques et mécaniques de cet alliage de cuivre et de zinc est inégalé. De nombreuses applications différentes peuvent bénéficier de ces caractéristiques.

Les environnements marins, les composants électriques et de plomberie, ainsi que les projets décoratifs, utilisent souvent du laiton en raison de sa capacité à résister à la corrosion. En outre, le laiton possède une grande malléabilité et peut être facilement façonné en formes compliquées ; cela en fait l'un des meilleurs choix pour l'usinage CNC.

Le traitement efficace du laiton par usinage CNC nécessite des connaissances spécialisées et une manipulation soigneuse. Il peut produire des pièces de précision de haute qualité en grandevolumes avec les outils appropriés. L'avantage le plus important de l'utilisation du laiton dans l'usinage CNC est peut-être son prix abordable et sa facilité d'approvisionnement par rapport à d'autres matériaux, notamment l'acier inoxydable et le titane.

6. Acier allié et acier au carbone

L'acier allié et l'acier au carbone sont des matériaux d'usinage CNC couramment utilisés dans diverses industries. En raison de leur résistance et de leur usinabilité supérieures, l'acier au carbone et les alliages associés sont parfaits pour une utilisation dans une variété d'applications. Ils peuvent également être utilisés avec différentes techniques de traitement thermique, ce qui améliore encore leurs qualités mécaniques. L'acier au carbone a également un prix raisonnable par rapport aux autres métaux CNC.

Contrairement à des substances comme l'acier inoxydable ou l'aluminium, l'acier au carbone et ses alliages ne sont pas intrinsèquement résistants à la corrosion. De plus, leur apparence peu attrayante pourrait ne pas convenir à des applications esthétiques.

Cependant, l'acier au carbone et ses alliages ont une large gamme d'utilisations utiles, telles que les fixations mécaniques et les composants structurels tels que les poutres. Ces matériaux sont toujours préférés en raison de leur résistance, de leur prix abordable et de leur usinabilité dans de nombreuses applications industrielles et de fabrication, malgré leurs inconvénients.

7. Magnésium

Le magnésium trouve de nombreuses applications en tant que matériau dans l'usinage CNC. Avec sa grande usinabilité, en plus d'être léger mais incroyablement solide en termes de capacité de charge, ce matériau est largement utilisé dans la création de pièces nécessitant à la fois robustesse et faible poids.

La densité du magnésium de 1,7 g/cm³ le rend quatre fois plus léger que l'acier. L'industrie aérospatiale trouve que c'est une superbe préférence. Les applications extérieures sont idéales pour le magnésium en raison de son excellente résistance à la corrosion.

Les machinistes CNC doivent prendre des précautions supplémentaires lorsqu'ils travaillent avec du magnésium en raison de son inflammabilité. Les bonnes capacités de dissipation thermique du magnésium en font un choix exceptionnel pour les pièces nécessitant une conductivité thermique fiable.

8. abdos

De nombreuses personnes dans l'industrie de l'usinage CNC préfèrent l'ABS (Acrylonitrile Butadiène Styrène) en raison de sa résistance remarquable et de sa capacité à résister aux impacts tout en conservant sa durabilité. La manipulation d'un polymère thermoplastique tel que celui-ci peut être réalisée sans difficulté par plusieurs méthodes, y compris, mais sans s'y limiter, le fraisage ou le perçage en utilisant un équipement spécialisé comme une machine CNC.

Des formes complexes sont facilement réalisables en moulant des matériaux ABS, qui offrent également une stabilité dimensionnelle exceptionnelle. De plus, léger avec un faible niveau de toxicité - ces qualités permettent de l'utiliser dans la construction de plusieurs objets détaillés, y compris, mais sans s'y limiter, des articles ménagers tels que des jouets ou des appareils électroniques.

9. Nylon

En raison de sa grande résistance, de sa longévité et de sa résistance à l'abrasion, le nylon est un autre matériau fréquemment utilisé pour l'usinage CNC. En raison de sa résistance à la chaleur extrême et à l'exposition aux produits chimiques, c'est un matériau précieux pour de nombreuses applications.

Le nylon est approprié pour une utilisation dans les industries automobile, aérospatiale et médicale. En effet, il peut être facilement usiné pour créer des pièces sophistiquées aux caractéristiques fines.

Le nylon peut être utilisé en remplacement de certaines sections qui seraient vulnérables à l'usure dans des environnements hostiles et constitue également une option plus abordable que les métaux.

dix. Acrylique PMMA

L'acrylique PMMA, communément appelé verre acrylique, est un matériau d'usinage CNC largement utilisé en raison de sa polyvalence, de sa durabilité et de sa clarté optique. Avec une haute résistance aux chocs, l'acrylique PMMA est excellent pour les applications nécessitant un niveau de résistance plus élevé que le verre traditionnel et est moins sujet à la casse ou à l'éclatement.

L'acrylique a un point de fusion bas, ce qui le rend facile à usiner et à former, ce qui en fait un choix privilégié pour la fabrication de divers produits, notamment des enseignes, des présentoirs, des lentilles et des luminaires. De plus, l'acrylique PMMA peut être facilement coloré, imprimé ou laminé, ce qui en fait un choix populaire pour les applications décoratives et artistiques.

Le matériau peut également être usiné dans des formes ou des structures complexes avec une grande précision à l'aide de fraiseuses CNC avec un minimum de gaspillage. Avec sa stabilité thermique élevée et sa facilité d'usinage, l'acrylique PMMA est un excellent choix pour une large gamme d'applications.

11. COUP D'OEIL

L'acrylique PEEK thermoplastique est un matériau fréquemment utilisé dans l'usinage CNC. Ceci est dû à ses qualités uniques. L'acronyme PEEK signifie polyéther éther cétone.

La forte résistance thermique, la résistance chimique exceptionnelle et les grandes qualités mécaniques de ce matériau sont bien connues. C'est le matériau idéal pour les applications qui nécessitent une exposition constante à des températures élevées, à des produits chimiques corrosifs ou à des contraintes mécaniques importantes dues à ces caractéristiques.

Le PEEK est une bonne option de matériau pour les produits de précision qui doivent respecter des tolérances strictes en raison de sa stabilité dimensionnelle, de son faible coefficient de dilatation thermique et de sa grande résistance au fluage. De plus, l'acrylique PEEK biocompatible est fréquemment utilisédans les applications pharmaceutiques et médicales.

Considérations lors du choix des matériaux d'usinage CNC

1. Environnement d'usinage

Pour obtenir des résultats satisfaisants dans l'usinage CNC, il faut tenir compte des facteurs environnementaux et sélectionner les matériaux appropriés en conséquence. L'efficacité d'un produit fini ainsi que les matériaux appropriés pour sa production dépendent de l'endroit où l'usinage est effectué.

La performance des outils et équipements d'usinage peut être affectée par la température, l'humidité et la qualité de l'air ambiant. Les fluides de coupe et les lubrifiants utilisés doivent être compatibles avec le matériau. Résister aux contraintes et à la chaleur générées lors de l'usinage est essentiel.

De plus, un environnement inébranlable et stable est essentiel pour s'assurer qu'aucune modification n'intervienne qui pourrait avoir un impact sur la qualité du produit final. Par conséquent, en tenant compte au préalable de l'environnement d'usinage, on peut prendre une décision éclairée sur le choix du matériau d'usinage CNC approprié pour son application.

 

2. Poids de la pièce

Le poids de la pièce est un autre facteur essentiel à prendre en compte avant de sélectionner le matériau d'usinage CNC. Le poids de la pièce affecte considérablement la résistance du matériau nécessaire à sa fabrication. Plus le poids est élevé, plus la force et la contrainte que le matériau doit supporter sont importantes.

Choisir un matériau trop léger réduit sa durabilité, tandis qu'un matériau trop lourd augmente l'usure de la machine. Il est également crucial de tenir compte des limites de poids du processus d'usinage pour s'assurer que la machine peut supporter le poids des pièces lors du fraisage, de la coupe ou du perçage.

Par conséquent, la compréhension du poids des pièces aide les opérateurs de machines à sélectionner les matériaux appropriés et à optimiser le processus d'usinage CNC. En tenant compte du poids des pièces, l'opérateur de la machine s'assure qu'il produit des pièces robustes et durables qui peuvent résister à une usure et à des contraintes importantes.

 

3. Résistance à la chaleur

La résistance à la chaleur est importante car elle permet aux matériaux de supporter des températures élevées sans être endommagés. Cela garantit que les éléments de la machine peuvent continuer à fonctionner efficacement sans tomber en panne. Un matériau à la résistance thermique remarquable, comme l'inox, en est l'illustration idéale. Il peut supporter des températures extrêmes et des environnements difficiles sans se détériorer.

De plus, la résistance à la chaleur est impérative lors de la fabrication de composants nécessitant un maintien des tolérances lors d'opérations à haute température ou de soudage. Ces applications peuvent incorporer des alliages résistants à la chaleur comme les alliages de titane et les alliages de nickel.

 

4. Conductivité électrique et exigences magnétiques

Lors du choix des matériaux pour l'usinage CNC, il est essentiel de prendre en compte leur conductivité électrique et leurs besoins magnétiques. La conductivité électrique est indispensable dans diverses applications électroniques car elle détermine la capacité des matériaux à conduire les courants électriques. Pour illustrer, dans le domaine aérospatial, des composants spécifiques exigent des matériaux possédant une conductivité électrique élevée pour assurer une communication et une transmission de puissance efficaces.

De même, les prérequis magnétiques concernent les caractéristiques d'une substance qui lui permettent de fonctionner dans des champs magnétiques. Par conséquent, la nécessité de cette technologie est évidente dans des industries comme la robotique et les dispositifs médicaux. Les performances et la durabilité du produit peuvent être considérablement affectées par le choix du matériau d'usinage CNC, en fonction de l'application.

Par conséquent, il est essentiel d'évaluer les propriétés électriques et magnétiques de chaque matériau et de déterminer comment elles s'alignent sur l'utilisation, l'approche de conception et la fonctionnalité prévues.

 

5. Dureté

La dureté est un facteur crucial à prendre en compte lors du choix du bon matériau d'usinage CNC, car elle affecte directement la capacité du matériau à résister à l'usure, à la déformation et à l'abrasion.

La dureté d'un matériau influence l'efficacité et la qualité d'un processus d'usinage CNC. Dans l'usinage CNC, l'outil de coupe applique une pression sur le matériau, provoquant une altération physique. Le niveau de dureté joue un rôle essentiel dans l'efficacité de l'outil de coupe et sa capacité à réduire le temps d'usinage.

Le choix d'un matériau trop mou peut entraîner une coupe plus rapide de l'outil que le matériau, ce qui entraîne des produits de qualité inférieure, des machines et des outils endommagés et une augmentation des coûts d'outillage et de fabrication. Une dureté trop élevée du matériau peut entraîner une usure précoce de l'outil, ce qui réduit la productivité et augmente les coûts d'outillage tout en augmentant les temps d'usinage.

 

Conclusion

L'usinage CNC a révolutionné le secteur de la fabrication, et le choix de la bonne substance est essentiel pour obtenir des résultats idéaux. Comme indiqué dans ce guide, il existe de nombreux matériaux disponibles pour la sélection, chacun présentant ses propres qualités et caractéristiques distinctes.

Cet article a a fourni un éclairage sur les matériaux typiques utilisés dans l'usinage CNC. Considérer facteurs tels que; environnement d'usinage, poids de la pièce, résistance à la chaleur, conductivité électrique, exigences magnétiqueset dureté avant de se fixer sur un choix. Pour assurer une efficacité et une durabilité maximales, il est important de rechercher Expert CNC conseils chaque fois que vous n'êtes pas sûr de quelque chose et choisissez uniquement des matériaux de haute qualité.

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