Questa guida completa mette a confronto i 25 materiali più comuni utilizzati nella lavorazione CNC e ti aiuta a scegliere quello giusto per la tua applicazione.
La lavorazione CNC può produrre parti da quasi tutti i metalli o le materie plastiche.Stando così le cose, esiste una vasta gamma di materiali disponibili per le parti prodotte tramite fresatura e tornitura CNC.Selezionare quello giusto per la tua applicazione può essere una vera sfida e comprendere i vantaggi e i migliori usi di ogni materiale disponibile può essere cruciale.
In questo articolo mettiamo a confronto i materiali CNC più comuni, in termini di proprietà meccaniche e termiche, costo e applicazioni tipiche (e ottimali).
Come si selezionano i giusti materiali CNC?
Quando si progetta una parte da lavorare a CNC, la scelta dei materiali giusti è essenziale.Ecco i passaggi di base che ti consigliamo di seguire per selezionare i materiali giusti per le tue parti personalizzate.
Definire i requisiti del materiale: questi possono includere requisiti meccanici, termici o di altro tipo, nonché costo e finitura superficiale.Considera come utilizzerai le tue parti e in che tipo di ambiente si troveranno.
Identifica i materiali candidati: individua alcuni materiali candidati che soddisfano tutti (o la maggior parte) dei tuoi requisiti di progettazione.
Selezionare il materiale più adatto: in genere è richiesto un compromesso tra due o più dei requisiti di progettazione (ad esempio, prestazioni meccaniche e costo).
In questo articolo, ci concentreremo sul secondo passaggio.Utilizzando le informazioni presentate di seguito, è possibile identificare i materiali più adatti alla propria applicazione, mantenendo il budget del progetto.
Quali sono le linee guida di Hubs per la scelta dei materiali per CNC?
Nelle tabelle seguenti riassumiamo le caratteristiche rilevanti dei materiali CNC più comuni, raccolte esaminando le schede tecniche fornite dai produttori di materiali.Dividiamo metalli e plastica in due categorie distinte.
I metalli sono utilizzati principalmente in applicazioni che richiedono elevata resistenza, durezza e resistenza termica.Le materie plastiche sono materiali leggeri con un'ampia gamma di proprietà fisiche, spesso utilizzate per la loro resistenza chimica e capacità di isolamento elettrico.
Nel nostro confronto dei materiali CNC, ci concentriamo sulla resistenza meccanica (espressa come carico di snervamento alla trazione), lavorabilità (la facilità di lavorazione influisce sui prezzi CNC), costo, durezza (principalmente per i metalli) e resistenza alla temperatura (principalmente per la plastica).
Ecco un'infografica che puoi utilizzare come riferimento rapido per identificare rapidamente i materiali CNC che soddisfano esigenze ingegneristiche specifiche:
Cos'è l'alluminio?La lega robusta ed economica
Un componente in alluminio 6061
Le leghe di alluminio hanno un eccellente rapporto resistenza/peso, elevata conducibilità termica ed elettrica e protezione naturale contro la corrosione.Sono facili da lavorare e convenienti alla rinfusa, il che spesso li rende l'opzione più economica per la produzione di prototipi e altri tipi di parti.
Sebbene le leghe di alluminio in genere abbiano una resistenza e una durezza inferiori rispetto agli acciai, possono essere anodizzate, creando uno strato duro e protettivo sulla loro superficie.
Analizziamo i diversi tipi di leghe di alluminio.
❖ L'alluminio 6061 è la lega di alluminio di uso generale più comune, con un buon rapporto resistenza/peso e un'eccellente lavorabilità.
❖ L'alluminio 6082 ha una composizione e proprietà del materiale simili al 6061. È più comunemente usato in Europa (poiché è conforme agli standard britannici).
❖ L'alluminio 7075 è la lega più comunemente utilizzata nelle applicazioni aerospaziali dove la riduzione del peso è fondamentale.Ha eccellenti proprietà di resistenza alla fatica e può essere trattato termicamente ad alta resistenza e durezza, rendendolo paragonabile agli acciai.
❖ L'alluminio 5083 ha una resistenza superiore rispetto alla maggior parte delle altre leghe di alluminio e un'eccezionale resistenza all'acqua di mare.Questo lo rende ottimale per le applicazioni edili e marine.È anche una scelta eccellente per la saldatura.
Caratteristiche del materiale:
❖ Densità tipica delle leghe di alluminio: 2,65-2,80 g/cm3
❖ Può essere anodizzato
❖ Non magnetico
Cos'è l'acciaio inossidabile?La lega forte e durevole
Una parte realizzata in acciaio inossidabile 304
Le leghe di acciaio inossidabile hanno un'elevata resistenza, un'elevata duttilità, un'eccellente resistenza all'usura e alla corrosione e possono essere facilmente saldate, lavorate e lucidate.A seconda della loro composizione, possono essere (essenzialmente) non magnetici o magnetici.
Analizziamo i tipi di acciaio inossidabile che offriamo sulla piattaforma.
❖ L'acciaio inossidabile 304 è la lega di acciaio inossidabile più comune.Ha ottime proprietà meccaniche e buona lavorabilità.È resistente alla maggior parte delle condizioni ambientali e ai mezzi corrosivi.
❖ L'acciaio inossidabile 316 è un'altra comune lega di acciaio inossidabile con proprietà meccaniche simili al 304. Ha una maggiore resistenza alla corrosione e chimica, soprattutto alle soluzioni saline (ad esempio acqua di mare), quindi è spesso migliore per affrontare ambienti più difficili.
❖ L'acciaio inossidabile 2205 Duplex ha la massima resistenza (il doppio rispetto alle comuni leghe di acciaio inossidabile) e un'eccellente resistenza alla corrosione.Viene utilizzato in ambienti estremi, con molte applicazioni nel settore Oil & Gas.
❖ L'acciaio inossidabile 303 ha un'eccellente tenacità, ma una minore resistenza alla corrosione rispetto al 304. Grazie alla sua eccellente lavorabilità, viene spesso utilizzato in applicazioni ad alto volume, come la produzione di dadi e bulloni per il settore aerospaziale.
❖ L'acciaio inossidabile 17-4 (grado SAE 630) ha proprietà meccaniche paragonabili al 304. Può essere indurito per precipitazione a un grado molto elevato (paragonabile agli acciai per utensili) e ha un'eccellente resistenza chimica, che lo rende adatto per applicazioni ad altissime prestazioni, come la produzione di pale per turbine eoliche.
Caratteristiche del materiale:
❖ Densità tipica: 7,7-8,0 g/cm3
❖ Leghe di acciaio inossidabile non magnetico: 304, 316, 303
❖ Leghe magnetiche di acciaio inossidabile: 2205 Duplex, 17-4
Cos'è l'acciaio dolce?La lega per uso generale
Una parte realizzata in acciaio dolce 1018
Acciai dolcisono noti anche come acciai a basso tenore di carbonio e hanno buone proprietà meccaniche, grande lavorabilità e buona saldabilità.Poiché hanno un costo relativamente basso, i produttori li utilizzano per molte applicazioni generiche, come maschere e fissaggi.Gli acciai dolci sono soggetti a corrosione e danni chimici.
Analizziamo i tipi di acciai dolci disponibili sulla piattaforma.
❖ L'acciaio dolce 1018 è una lega di uso generale con buona lavorabilità e saldabilità ed eccellente tenacità, resistenza e durezza.È la lega di acciaio dolce più comunemente usata.
❖ L'acciaio dolce 1045 è un acciaio al carbonio medio con buona saldabilità, buona lavorabilità e alta resistenza e resistenza all'urto.
❖ L'acciaio dolce A36 è un comune acciaio strutturale con buona saldabilità.È adatto per una varietà di applicazioni industriali e di costruzione.
Caratteristiche del materiale:
❖ Densità tipica: 7,8-7,9 g/cm3
❖ Magnetico
Cos'è l'acciaio legato?La lega più tenace e resistente all'usura
Una parte in acciaio legato
Gli acciai legati contengono altri elementi di lega oltre al carbonio, con conseguente miglioramento della durezza, tenacità, fatica e resistenza all'usura.Analogamente agli acciai dolci, gli acciai legati sono suscettibili alla corrosione e agli attacchi di sostanze chimiche
❖ L'acciaio legato 4140 ha buone proprietà meccaniche complessive, con buona resistenza e tenacità.Questa lega è adatta a molte applicazioni industriali ma non è consigliata per la saldatura.
❖ L'acciaio legato 4340 può essere trattato termicamente ad alti livelli di resistenza e durezza, pur mantenendo la sua buona tenacità, resistenza all'usura e resistenza alla fatica.Questa lega è saldabile.
Caratteristiche del materiale:
❖ Densità tipica: 7,8-7,9 g/cm3
❖ Magnetico
Cos'è l'acciaio per utensili?La lega eccezionalmente tenace e resistente
Una parte ricavata dall'acciaio per utensili
Acciai per utensilisono leghe metalliche con durezza, rigidezza, abrasione e resistenza termica eccezionalmente elevate, a patto che subiscanotrattamento termico.Sono utilizzati per creare strumenti di produzione (da cui il nome) come matrici, timbri e stampi.
Analizziamo gli acciai per utensili che offriamo a Hubs.
❖ L'acciaio per utensili D2 è una lega resistente all'usura che mantiene la sua durezza fino a una temperatura di 425°C.È comunemente usato per fabbricare utensili da taglio e matrici.
❖ L'acciaio per utensili A2 è un acciaio per utensili generico temprato all'aria con buona tenacità ed eccellente stabilità dimensionale a temperature elevate.È comunemente usato per produrre stampi per stampaggio ad iniezione.
❖ L'acciaio per utensili O1 è una lega temprata in olio con un'elevata durezza di 65 HRC.È comunemente usato per coltelli e utensili da taglio.
Caratteristiche del materiale:
❖ Densità tipica: 7,8 g/cm3
❖ Durezza tipica: 45-65 HRC
Cos'è l'ottone?La lega conduttiva e cosmetica
Una parte in ottone C36000
Ottoneè una lega metallica con buona lavorabilità ed eccellente conducibilità elettrica, che la rendono ideale per applicazioni che richiedono basso attrito.Troverai spesso parti cosmetiche in ottone utilizzate per scopi architettonici (dettagli dorati).
Ecco l'ottone che offriamo a Hubs.
❖ L'ottone C36000 è un materiale con elevata resistenza alla trazione e naturale resistenza alla corrosione.È uno dei materiali più facilmente lavorabili, quindi viene spesso utilizzato per applicazioni ad alto volume.
Caratteristiche del materiale:
❖ Densità tipica: 8,4-8,7 g/cm3
❖ Non magnetico
Cos'è l'ABS?La prototipazione termoplastica
Una parte realizzata in ABS
addominaliè uno dei materiali termoplastici più comuni che offre buone proprietà meccaniche, ottima resistenza all'urto, elevata resistenza al calore e buona lavorabilità.
L'ABS ha una bassa densità, che lo rende ideale per applicazioni leggere.Le parti in ABS lavorate a CNC sono spesso utilizzate come prototipi prima della produzione in serie con lo stampaggio a iniezione.
Caratteristiche del materiale:
❖ Densità tipica: 1,00-1,05 g/cm3
Cos'è il nylon?Il termoplastico ingegneristico
Una parte in nylon
Nylon(noto anche come poliammide (PA)) è un materiale termoplastico spesso utilizzato per applicazioni ingegneristiche, grazie alle sue eccellenti proprietà meccaniche, buona resistenza all'urto ed elevata resistenza chimica e all'abrasione.È suscettibile all'assorbimento di acqua e umidità.
Il nylon 6 e il nylon 66 sono i gradi più comunemente utilizzati nella lavorazione CNC.
Caratteristiche del materiale:
❖ Densità tipica: 1,14 g/cm3
Cos'è il policarbonato?Il termoplastico con resistenza agli urti
Una parte realizzata in policarbonato
Il policarbonato è un materiale termoplastico con elevata tenacità, buona lavorabilità ed eccellente resistenza all'urto (migliore dell'ABS).Di solito è trasparente, ma può essere tinto in una varietà di colori.Questi fattori lo rendono ideale per un'ampia gamma di applicazioni, inclusi dispositivi fluidici o vetrature automobilistiche.
Caratteristiche del materiale:
❖ Densità tipica: 1,20-1,22 g/cm3
Cos'è POM (Delrin)?La plastica CNC più lavorabile
Una parte realizzata in POM (Delrin)
Il POM è comunemente noto con il nome commerciale Delrin, ed è un tecnopolimero termoplastico con la più alta lavorabilità tra le materie plastiche.
Il POM (Delrin) è spesso la scelta migliore per la lavorazione CNC di parti in plastica che richiedono alta precisione, elevata rigidità, basso attrito, eccellente stabilità dimensionale a temperature elevate e bassissimo assorbimento d'acqua.
Caratteristiche del materiale:
❖ Densità tipica: 1,40-1,42 g/cm3
Cos'è il PTFE (Teflon)?Il termoplastico per temperature estreme
Una parte in PTFE
PTFE, comunemente noto come Teflon, è un tecnopolimero termoplastico con un'eccellente resistenza chimica e termica e il più basso coefficiente di attrito di qualsiasi solido conosciuto.È una delle poche materie plastiche in grado di resistere a temperature operative superiori a 200 gradi Celsius ed è un eccezionale isolante elettrico.Ha anche proprietà meccaniche pure ed è spesso usato come rivestimento o inserto in un assemblaggio.
Caratteristiche del materiale:
❖ Densità tipica: 2,2 g/cm3
Cos'è l'HDPE?La termoplastica per esterni e tubazioni
Una parte realizzata in HDPE
Polietilene ad alta densità (HDPE)è un materiale termoplastico con un elevato rapporto resistenza/peso, elevata resistenza agli urti e buona resistenza agli agenti atmosferici.L'HDPE è leggero ed è adatto per uso esterno e tubazioni.Come l'ABS, viene spesso utilizzato per creare prototipi prima dello stampaggio ad iniezione.
Caratteristiche del materiale:
❖ Densità tipica: 0,93-0,97 g/cm3
Cos'è il PEEK?La plastica per sostituire il metallo
Una parte realizzata in PEEK
SBIRCIAREè un termoplastico tecnico ad alte prestazioni con eccellenti proprietà meccaniche, stabilità termica in un intervallo di temperature molto ampio ed eccellente resistenza alla maggior parte delle sostanze chimiche.
Il PEEK viene spesso utilizzato per sostituire le parti metalliche grazie al suo elevato rapporto resistenza/peso.Sono disponibili anche gradi medicali, che rendono il PEEK adatto anche per applicazioni biomediche.
Caratteristiche del materiale:
❖ Densità tipica: 1,32 g/cm3
Domande frequenti
❖ Quali sono i vantaggi della lavorazione CNC con i metalli?
I metalli sono ideali per applicazioni manifatturiere che richiedono elevata resistenza, durezza e/o resistenze affidabili a temperature estreme.
La fonte dell'articolo:https://www.hubs.com/knowledge-hub/?topic=CNC+lavorazione
Tempo di pubblicazione: maggio-10-2023