Come scegliere il materiale CNC giusto

La lavorazione CNC impiega un'ampia varietà di materiali metallici e plastici. Anche se è bello avere a disposizione molte opzioni di materiali diversi, cercare di determinare quale sia il migliore per il vostro pezzo unico o prototipo può essere un po' scoraggiante.

Nell'articolo di oggi, esaminiamo più da vicino i materiali CNC più comuni, le loro proprietà di base e i tipi di utilizzo più comuni per questi materiali nella lavorazione CNC.

Fase 1
Determinare i requisiti dei materiali. Alcuni dei tipi di requisiti più comuni sono quelli termici, di finitura superficiale, meccanici e di costo. È inoltre molto importante tenere conto dell'ambiente in cui il pezzo funzionerà e di tutti gli altri componenti con cui dovrà lavorare.

Fase 2
Fate un breve elenco dei materiali più desiderabili per il vostro pezzo o prototipo. È possibile stilare questo elenco identificando i materiali che soddisfano la maggior parte, se non la totalità, dei requisiti indicati nella fase 1.

Fase 3
È il momento di decidere quale materiale CNC è più adatto alla vostra applicazione. In alcuni casi, potrebbe essere necessario rinunciare a una o più preferenze per scegliere il materiale più adatto da un punto di vista generale.

Quando si affronta il processo di selezione dei materiali CNC, ci sono alcune linee guida di base da tenere a mente. Le parti che richiedono maggiore durezza, forza e resistenza termica utilizzano i metalli. Le materie plastiche, invece, sono più leggere e presentano numerose variazioni in termini di proprietà fisiche. Il più delle volte, il materiale CNC in plastica è preferito quando si tratta di isolamento elettrico e resistenza chimica.

L'alluminio 6061 è di gran lunga il materiale più comunemente utilizzato per la lavorazione CNC e ha un costo accessibile rispetto ad altri metalli. Dal punto di vista della plastica, il POM (Delrin) è il più conveniente e offre un'ottima lavorabilità. Per gli ingegneri che attribuiscono grande importanza alla durezza, alla forza e alla resistenza alle temperature, le leghe metalliche possono essere la scelta migliore.

Leghe di alluminio

Le leghe di alluminio hanno un'ottima lavorabilità e sono molto convenienti rispetto ad altri metalli. Per questi motivi, le leghe di alluminio sono ottime per la prototipazione e la produzione di pezzi. È anche utile notare che le leghe di alluminio hanno un alto livello di conducibilità elettrica e termica. Le leghe di alluminio hanno un ottimo rapporto forza-peso e offrono anche resistenza alla corrosione. Sebbene le leghe di alluminio siano più deboli e non dure come l'acciaio, è possibile applicare l'anodizzazione per conferire all'alluminio uno strato superficiale duro.

Ecco alcune leghe di alluminio per materiali CNC:

• L'alluminio 6061 è una lega di alluminio versatile che offre un'ottima lavorabilità e un rapporto forza-peso interessante.
• L'alluminio 6082 è abbastanza simile all'alluminio 6061. La differenza principale è che viene utilizzato maggiormente in Europa perché soddisfa gli standard britannici.
• L'alluminio 7075 è un ottimo materiale CNC per le parti aerospaziali che devono essere leggere. Inoltre, può essere trattato termicamente per aumentarne la durezza e la resistenza.
• L'alluminio 5083 è più resistente della maggior parte delle altre leghe di alluminio e offre anche resistenza all'acqua salata. Utilizzate il 5083 per i componenti di applicazioni marine, di saldatura e di costruzione.

Acciaio inossidabile

Le leghe di acciaio inossidabile, a seconda della loro composizione specifica, possono essere magnetiche o non magnetiche. Queste leghe offrono alti livelli di duttilità, forza e resistenza alla corrosione. Inoltre, le leghe di acciaio inossidabile hanno una grande lavorabilità. Possono anche essere saldate e lucidate.

Ecco alcune leghe di acciaio inossidabile per materiali CNC:

• L'acciaio inox 304 è la lega di acciaio inox più comunemente utilizzata nella lavorazione CNC. Offre una buona lavorabilità ed è anche resistente alla corrosione. Inoltre, offre eccellenti proprietà meccaniche.
• L'acciaio inox 316 ha proprietà meccaniche simili a quelle dell'acciaio inox 304. Tuttavia, offre una maggiore resistenza alla corrosione. Tuttavia, offre una maggiore resistenza alla corrosione rispetto al 304, soprattutto nelle applicazioni marine a causa della presenza di acqua salata.
• L'acciaio inossidabile Duplex 2205 offre la più alta resistenza di tutte le leghe di acciaio inossidabile. Grazie alla sua elevata resistenza, può essere impiegato in applicazioni che comportano alti livelli di tensione e forza. Oltre alla forza superiore, il Duplex 2205 offre anche una forte resistenza alla corrosione.
• L'acciaio inox 303 non offre la stessa resistenza alla corrosione del 304, ma è comunque molto resistente. Offre inoltre un'ottima lavorabilità ed è comunemente utilizzato per la produzione di grandi volumi.
• L'acciaio inox 17-4 (grado SAE 630) offre proprietà meccaniche simili al 304. Un aspetto interessante del 17-4 è che può essere temprato per precipitazione in modo da essere simile agli acciai per utensili. Il 17-4 offre anche una grande resistenza chimica, che lo rende ideale per i componenti ad alte prestazioni.

Acciaio dolce

Gli acciai a basso tenore di carbonio, comunemente chiamati "acciai dolci", offrono un'eccellente lavorabilità, oltre a buone proprietà meccaniche e di saldabilità. Gli acciai dolci sono anche molto convenienti. Tuttavia, è importante sapere che gli acciai dolci sono vulnerabili ai danni causati dagli agenti chimici e dalla corrosione.

Ecco alcuni acciai dolci per materiali CNC:

• L'acciaio dolce 1018 è una lega che offre elevati livelli di durezza, durata e resistenza. Il 1018 è anche molto lavorabile e saldabile. Per questi motivi, il 1018 è la lega di acciaio dolce più utilizzata nella lavorazione CNC.
• L'acciaio dolce 1045 è considerato un acciaio a medio tenore di carbonio. Il 1045 è forte e resistente agli urti. Offre inoltre una buona lavorabilità e saldabilità.
• L'acciaio dolce A36 è utilizzato per le applicazioni edilizie grazie alle sue proprietà strutturali e alla sua saldabilità.

Acciaio legato

Gli acciai legati sono degni di nota perché presentano più elementi di lega oltre al carbonio. Questi elementi aggiuntivi aumentano la durata e la durezza della lega. È inoltre importante sapere che gli acciai legati non sono resistenti agli agenti chimici o alla corrosione.

Ecco alcuni acciai legati utilizzati come materiale CNC:

• L'acciaio legato 4140 offre solide proprietà meccaniche, evidenziate dalla sua durata e resistenza. Il 4140 è utile per un'ampia varietà di applicazioni, ad eccezione di quelle che richiedono la saldatura.
• L'acciaio legato 4340, invece, è saldabile. Inoltre, può essere trattato termicamente per renderlo ancora più duro e resistente, pur rimanendo durevole. Questa lega è saldabile.

Acciaio per utensili

Gli acciai per utensili sono tra le leghe metalliche più dure disponibili per la lavorazione CNC. Questi acciai offrono una durezza superiore e una resistenza termica e all'abrasione. In particolare, come suggerisce il nome, gli acciai per utensili sono utilizzati per la lavorazione CNC di strumenti di produzione come stampi, matrici e timbri. Per diventare duri e resistenti, gli acciai per utensili devono essere trattati termicamente.

Ecco alcuni acciai per utensili per materiali CNC:

• L'acciaio per utensili D2 può mantenere la durezza fino a 425°C. Il D2 è spesso utilizzato per stampi e utensili da taglio per la lavorazione CNC.
• L'acciaio per utensili A2 è spesso utilizzato per la lavorazione CNC di stampi per lo stampaggio a iniezione. L'A2 offre tenacità e stabilità dimensionale alle alte temperature grazie alla tempra in aria.
• L'acciaio per utensili O1 è spesso utilizzato per la lavorazione CNC di coltelli e utensili da taglio grazie alla sua durezza (65 HRC), ottenuta mediante tempra in olio.

Ottone

L'ottone è una lega che offre una grande conduttività elettrica. L'ottone è una potenziale opzione di materiale CNC per le applicazioni che devono essere lisce e con un basso livello di attrito. L'ottone C36000 è una lega specifica che offre una grande resistenza alla trazione ed è anche molto lavorabile, il che la rende un candidato per la produzione di alti volumi.

ABS

L'ABS è un materiale termoplastico che viene spesso lavorato con macchine CNC perché ha una grande forza, un'elevata resistenza al calore e una buona lavorabilità. L'ABS è anche leggero, il che può essere utile per applicazioni sensibili al peso. Un altro uso comune del materiale ABS è la lavorazione CNC dei prototipi prima della produzione con stampaggio a iniezione.

Nylon

Il poliammide, chiamato semplicemente nylon, è un materiale termoplastico con una discreta resistenza, ottime proprietà meccaniche ed elevata resistenza all'abrasione e agli agenti chimici. Un aspetto notevole del nylon è che può assorbire acqua. I materiali in nylon più frequentemente utilizzati nella lavorazione CNC sono il nylon 6 e il nylon 66.

Policarbonato

Il policarbonato è un materiale termoplastico molto resistente che offre una buona lavorabilità. Si distingue per una resistenza agli urti superiore a quella dell'ABS.

POM (Delrin)

Il POM, chiamato anche con il nome commerciale di Delrin, offre la maggiore lavorabilità di qualsiasi altro materiale termoplastico. Per questo motivo, il POM è un'ottima opzione per la lavorazione di precisione dei pezzi CNC. Il POM è molto rigido e offre una grande stabilità dimensionale alle alte temperature. Il POM ha anche un basso attrito e un basso assorbimento d'acqua.

PTFE (Teflon)

Il PTFE, comunemente chiamato Teflon, ha il più basso coefficiente di attrito di qualsiasi altro solido conosciuto. È in grado di funzionare anche a temperature superiori a 200°C ed è un ottimo isolante elettrico.

HDPE

HDPE sta per polietilene ad alta densità. L'HDPE offre una buona resistenza all'acqua e un elevato rapporto resistenza/peso. Essendo un termoplastico leggero, l'HDPE è ottimo per le tubazioni. Inoltre, come l'ABS, l'HDPE è spesso usato per creare prototipi prima della produzione con lo stampaggio a iniezione.

SBIRCIATA

Il PEEK è un termoplastico che offre un'incredibile stabilità termica a diverse temperature. È inoltre resistente alla maggior parte delle sostanze chimiche. Avendo ottime proprietà meccaniche, il materiale PEEK può sostituire il materiale metallico in alcune applicazioni di componenti grazie al suo elevato rapporto forza-peso.