La lavorazione CNC (Computer Numerical Control) è un processo di produzione fondamentale che trasforma i disegni digitali in prodotti fisici precisi.Il successo di qualsiasi progetto CNC dipende in modo significativo dalla selezione dei materiali, che ha un impatto diretto sulla funzionalità, sulla durata, sul costo e sulla fabbricabilità del prodotto finale.e fattori chiave di selezione per aiutarvi a prendere decisioni informate per i vostri progetti.
1 Fattori chiave nella selezione del materiale CNC
La selezione del materiale adatto richiede un'attenta considerazione di diversi fattori che influenzano sia il processo di lavorazione che le prestazioni della parte finale.
1.1 Manovrabilità
La lavorabilità si riferisce alla facilità con cui un materiale può essere tagliato, modellato e finito senza un'usura o un danno eccessivo degli utensili.L'industria del rame (in particolare la produzione di ottone) consente una maggiore produttivitàInvece, i materiali con bassa lavorabilità richiedono spesso strumenti e tecniche specializzati.
1.2 Proprietà meccaniche
Forza: Questo include resistenza alla trazione (resistenza alle forze di trazione), resistenza alla compressione (resistenza alle forze di frantumazione) e robustezza (resistenza all'usura e all'impatto).Applicazioni diverse richiedono caratteristiche di resistenza diverse.
Durezza: capacità del materiale di resistere alle indentate o alle deformazioni superficiali.
Stabilità dimensionale: la capacità di un materiale di mantenere la sua forma e le sue dimensioni in varie condizioni, come carico, variazioni di temperatura o umidità.Questo è fondamentale per i componenti di precisione.
1.3 Resistenza termica
La resistenza termica indica quanto un materiale possa resistere alle fluttuazioni di temperatura senza espandersi, contrarsi o deformarsi.I materiali con prevedibile espansione termica sono cruciali per applicazioni che comportano variazioni di temperatura.
1.4 Resistenza alla corrosione
Questa è la capacità del materiale di resistere alla degradazione da esposizione a sostanze chimiche, umidità o altri fattori ambientali.Gli acciai inossidabili e alcune materie plastiche come il PVC e il PP sono noti per la loro eccellente resistenza alla corrosione.
1.5 Considerazioni di costo
Il costo del materiale è una preoccupazione primaria, mentre i metalli generalmente costano di più della plastica, è essenziale bilanciare la spesa iniziale con fattori come la lavorabilità, l'usura degli utensili, la necessaria post-elaborazione,e il costo totale di proprietà per la parte finale.
2 Materiali metallici per la lavorazione CNC
I metalli sono ampiamente utilizzati nella lavorazione CNC per la loro resistenza, durata e conduttività termica.
| Tipo di materiale | Leghe comuni/classi | Proprietà chiave | Applicazioni tipiche | Classificazione di lavorabilità |
| Aluminici | 6061, 6082, 7075 | Peso leggero, buon rapporto resistenza/peso, eccellente resistenza alla corrosione, buona conduttività elettrica e termica. | Parti per automobili, componenti aerospaziali, elettronica di consumo, cornici, alloggiamenti. | Eccellente. |
| Acciaio | C45 (1045), 42CrMo4, St52-3 | Alta resistenza, durabilità e buona resistenza all'usura. | Albero, ingranaggi, attrezzi, componenti pesanti, parti di automobili. | Da buono a giusto |
| Acciaio inossidabile | 304, 316, 17-4PH | Eccellente resistenza alla corrosione, alta resistenza, superficie igienica. | Strumenti medici, attrezzature per la lavorazione degli alimenti, attrezzature marittime e contenitori chimici. | Da giusto a difficile |
| Acciaio | E-Cu57, Cu-ETP | Eccellente conduttività elettrica e termica, antimicrobica. | Componenti elettrici, scambiatori di calore, busbar. | Fair (può essere gommoso) |
| Altri prodotti | CuZn39Pb3 | Buona lavorabilità, resistenza alla corrosione, aspetto decorativo. | Fittings, valvole, ingranaggi, strumenti musicali, materiale decorativo. | Eccellente. |
| Titanio | grado 2, grado 5 (6Al-4V) | Molto elevato rapporto resistenza/peso, eccellente biocompatibilità e eccezionale resistenza alla corrosione. | Componenti aerospaziali, impianti medici, componenti di ingegneria ad alte prestazioni. | Difficile |
| Magnesio | AZ31B, AZ91D | E' estremamente leggero, ha un buon rapporto forza/peso, una buona capacità di ammortizzazione. | supporti per autoveicoli, componenti aerospaziali e alloggiamenti per dispositivi elettronici. | Buono (Attenzione: schegge infiammabili) |
3 Materiali di plastica e polimeri per la lavorazione CNC
Le materie plastiche offrono vantaggi come il peso leggero, la resistenza alla corrosione, l'isolamento elettrico e spesso una lavorazione più semplice.
| Tipo di materiale | Leghe comuni/classi | Proprietà chiave | Applicazioni tipiche | Classificazione di lavorabilità |
| Aluminici | 6061, 6082, 7075 | Peso leggero, buon rapporto resistenza/peso, eccellente resistenza alla corrosione, buona conduttività elettrica e termica. | Parti per automobili, componenti aerospaziali, elettronica di consumo, cornici, alloggiamenti. | Eccellente. |
| Acciaio | C45 (1045), 42CrMo4, St52-3 | Alta resistenza, durabilità, buona resistenza all'usura. | Albero, ingranaggi, attrezzi, componenti pesanti, parti di automobili. | Da buono a giusto |
| Acciaio inossidabile | 304, 316, 17-4PH | Eccellente resistenza alla corrosione, alta resistenza, superficie igienica. | Strumenti medici, attrezzature per l'elaborazione alimentare, attrezzature marittime, contenitori chimici. | Da giusto a difficile |
| Acciaio | E-Cu57, Cu-ETP | Eccellente conduttività elettrica e termica, antimicrobica. | Componenti elettrici, scambiatori di calore, busbar. | Fair (può essere gommoso) |
| Altri prodotti | CuZn39Pb3 | Buona lavorabilità, resistenza alla corrosione, aspetto decorativo. | Fittings, valvole, ingranaggi, strumenti musicali, materiale decorativo. | Eccellente. |
| Titanio | grado 2, grado 5 (6Al-4V) | Molto elevato rapporto resistenza/peso, eccellente biocompatibilità e eccezionale resistenza alla corrosione. | Componenti aerospaziali, impianti medici, componenti di ingegneria ad alte prestazioni. | Difficile |
| Magnesio | AZ31B, AZ91D | E' estremamente leggero, ha un buon rapporto forza/peso, una buona capacità di ammortizzazione. | supporti per automobili, componenti aerospaziali, alloggiamenti per dispositivi elettronici. | Buono (Attenzione: schegge infiammabili) |
Nota relativa all'elaborazione del FR-4: il FR-4, composto di resina epossidica e fibra di vetro tessuta, richiede particolare attenzione.L'uso di attrezzi in carburo o di quelli appositamente progettati per i compositi è essenzialeLa lavorazione produce anche polveri fini che richiedono sistemi di estrazione efficaci per la sicurezza degli operatori.
4 Materiali avanzati e compositi
- I compositi (ad esempio, CFRP, GFRP): offrono rapporti di resistenza/peso e rigidità molto elevati.
- Superleghe (ad esempio, Inconel, Hastelloy): conservano la loro resistenza a temperature estremamente elevate e offrono un'eccellente resistenza alla corrosione.che richiedono attrezzature e tecniche specializzate.
- Tungsteno e molibdeno: densità molto elevata e punto di fusione. Usato in applicazioni specializzate come schermature da radiazioni o forni ad alta temperatura. Fragile e difficile da macchinare.
5 Metodologia di selezione del materiale
Scegliere il materiale giusto è un processo sistematico:
- Definire i requisiti di applicazione: funzione, condizioni di carico (statico, dinamico, impatto), ambiente operativo (temperatura, sostanze chimiche, umidità) e durata di vita richiesta.
- Identificare le proprietà critiche: dare la priorità alle proprietà indispensabili (ad esempio, resistenza, conducibilità, trasparenza, conformità FDA).
- Considerare i limiti di produzione: valutare la lavorabilità, le tolleranze richieste, le esigenze di finitura superficiale e il budget disponibile.
- Valutare e selezionare: confrontare i materiali candidati sulla base dei criteri sopra indicati.
