Como escolher os melhores materiais para peças CNC: O guia definitivo de materiais para 2025

A resistência, a vida útil, a resistência à corrosão e o custo final das peças usinadas em CNC são fundamentalmente determinados por uma decisão aparentemente pequena: a seleção do material. A escolha inadequada do material pode tornar seu produto indestrutível em ambientes agressivos ou aumentar desnecessariamente seu orçamento devido ao desempenho excessivo.

Você já se sentiu confuso com a ampla gama de opções de materiais ao solicitar um orçamento por meio da plataforma online de máquinas CNC? Como encontrar aquela única "chave de ouro" para peças usinadas sob medida?

Este guia servirá como seu consultor de materiais 24 horas por dia, 7 dias por semana , analisando em detalhes a lógica de seleção, desde ligas de alumínio de alta resistência até plásticos de engenharia especiais, mostrando como os serviços de usinagem CNC da JS Precision traduzem a ciência dos materiais em sua vantagem competitiva.

Figura 1: A broca rotativa está perfurando peças de metal prateado na máquina CNC.

Resumo das principais respostas

Desafios na seleção de materiais para peças CNC? O guia definitivo da JS Precision para solucionar seus problemas.

Com mais de 15 anos de experiência prática em usinagem CNC, a JS Precision conquistou diversas certificações:

Possuímos as certificações ISO 9001 (Sistema de Gestão da Qualidade), AS9100 (Sistema de Gestão da Qualidade Aeroespacial) e ISO 13485 ( Sistema de Gestão da Qualidade para Dispositivos Médicos). Atendemos mais de 5.000 clientes em mais de 20 setores importantes, incluindo os setores aeroespacial, médico e de eletrônicos de consumo.

Por exemplo, ao solucionar os problemas de usinagem de componentes de motores em liga de titânio TC4 para um dos 5 maiores fornecedores globais de peças aeroespaciais, otimizando os parâmetros de corte, aumentamos a eficiência da usinagem em 30% , com uma taxa de aprovação do lote superior a 99,8%.

Ao personalizar componentes de esteiras transportadoras em aço inoxidável 316L para uma renomada marca de máquinas para a indústria alimentícia, seguimos rigorosamente os padrões da FDA, controlando a precisão da usinagem em ±0,005 mm e, até o momento, mantemos um histórico de fornecimento sem reclamações por três anos.

O guia é baseado nesses casos reais e na experiência técnica acumulada.Cada recomendação foi testada na prática, e você pode ter certeza de que ela o ajudará na seleção de materiais para suas peças usinadas em CNC.

Deseja determinar rapidamente os materiais adequados para suas peças CNC? Forneça o cenário de aplicação e os requisitos de desempenho das peças, e nossos engenheiros oferecerão orientação gratuita na seleção de materiais, ajudando você a evitar erros.

Como escolher o material ideal para suas peças usinadas em CNC de acordo com as exigências da aplicação?

A questão fundamental na escolha de materiais para peças usinadas em CNC é: "Qual a função que esta peça precisa desempenhar?". Somente definindo claramente os requisitos essenciais da aplicação é possível selecionar o material adequado. Analisamos abaixo as necessidades de diferentes setores.

A Busca por Alta Resistência e Leveza: Aeroespacial e Robótica

Em aplicações aeroespaciais e robóticas, as peças devem equilibrar alta resistência com design leve para economizar no consumo de energia. Uma comparação de materiais comumente usados ​​é apresentada a seguir:

A liga de alumínio 7075-T6 é altamente rentável, adequada para aplicações de alta resistência com restrições orçamentais. A liga de titânio TC4 apresenta o melhor desempenho, porém é cara e de difícil processamento, sendo indicada para condições extremas . A liga de magnésio destaca-se pelo design leve, mas possui resistência ligeiramente inferior, sendo adequada para peças com requisitos de peso extremamente elevados.

Resistência à corrosão e segurança higiênica: a regra inabalável para aplicações médicas e alimentícias.

As indústrias médica e alimentícia têm requisitos muito elevados em relação à resistência à corrosão e à segurança higiênica das peças, sendo os materiais preferidos o aço inoxidável 316L, a liga de alumínio-silício-magnésio anodizada e o PEEK.

O aço inoxidável 316L contém molibdênio, é resistente à corrosão e biocompatível, sendo, portanto, adequado para instrumentos cirúrgicos. A liga de alumínio-silício-magnésio anodizada apresenta boa resistência à esterilização e é fácil de limpar, sendo, consequentemente, adequada para suportes de equipamentos alimentícios. O PEEK possui boa resistência à corrosão química e à esterilização repetida.

Aparência, condutividade térmica e custo: equilibrando a eletrônica de consumo.

Os componentes eletrônicos de consumo precisam encontrar um equilíbrio entre estética, condutividade térmica e custo.

A liga de alumínio anodizado 6061 exibe cores vibrantes e possui boa condutividade térmica, sendo adequada para estruturas de celulares. Já o latão confere um toque sofisticado e de alta qualidade, além de excelente condutividade térmica, porém é mais caro, sendo indicado para capas de fones de ouvido de alta gama.

O plástico ABS é barato e fácil de processar. Sua condutividade térmica é baixa, mas é adequado para peças com requisitos de baixa condutividade térmica, como capas de teclado.

Figura 2: Tabela de referência rápida com as propriedades de materiais comuns usados ​​em usinagem CNC.

Como os serviços profissionais de usinagem CNC lidam com materiais desafiadores?

Uma vez resolvido o problema da compatibilidade de materiais, os serviços profissionais de usinagem CNC tornam-se particularmente vitais ao lidar com materiais de difícil usinagem. A capacidade da JS Precision em serviços de usinagem CNC se reflete em sua habilidade de transformar peças complexas em componentes de precisão.

Superando o problema de "aderência da ferramenta": estratégias de usinagem para aço inoxidável e ligas de titânio

As ligas de aço inoxidável e titânio são propensas à "aderência da ferramenta" e ao endurecimento por trabalho durante a usinagem.

Utilizaremos ferramentas angulares com geometria precisa, combinadas com fluido de corte de alta pressão, para reduzir o atrito, dissipar o calor de forma eficiente e evitar a aderência da ferramenta. Também otimizaremos os parâmetros de corte , como reduzir a velocidade de corte e aumentar a taxa de avanço, o que é muito eficaz para atenuar o problema de endurecimento.

Domínio da Gestão Térmica: Segredos para Usinar Materiais de Alta Condutividade Térmica, como Cobre e Alumínio

Ao usinar materiais com alta condutividade térmica, como cobre e alumínio, o calor pode facilmente causar a expansão térmica das peças, afetando a precisão. Controlamos o calor por meio de múltiplos cortes de pequena profundidade e utilizamos um fluido de corte especializado para resfriamento rápido, evitando que a expansão térmica cause instabilidade dimensional.

Escultura em nível micrométrico de materiais frágeis: fresagem de precisão de compósitos de cerâmica e fibra de vidro

Esses compósitos de cerâmica e fibra de vidro são frágeis e propensos a quebrar durante o processo de usinagem. Para minimizar os efeitos da força de corte aplicada, utilizamos um fuso de altíssima velocidade com 40.000 rpm para reduzir o impacto, além de microferramentas afiadas e rígidas e grampos especiais que fixam as peças, evitando oscilações durante a fabricação.

Está com problemas de "travamento da ferramenta" ao usinar materiais difíceis de usinar, como aço inoxidável e ligas de titânio? Entre em contato imediatamente com nossa equipe de serviços de usinagem CNC, forneça as especificações da sua peça e ofereceremos uma estratégia de usinagem personalizada para a peça, mitigando o risco de endurecimento por trabalho.

Quais são as principais considerações de materiais para peças usinadas em CNC de alta complexidade?

Embora os projetos se tornem complexos, a seleção dos materiais para as peças usinadas por CNC deve ser feita com muita cautela, sempre considerando os possíveis problemas que podem ocorrer durante a usinagem. A seguir, apresentamos algumas considerações importantes.

Estruturas de paredes finas: Materiais necessários para proporcionar alta rigidez específica

No processo de usinagem de peças de paredes finas em máquinas CNC , são necessários materiais com alta rigidez específica.

A liga de alumínio 7075 possui um alto valor de rigidez específica e, portanto, não se deforma facilmente após a usinagem. É ideal para uso em suportes pequenos de paredes finas. O PEEK, por sua vez, apresenta boa rigidez e leveza, sendo adequado para peças leves de paredes finas, garantindo alta taxa de sucesso na usinagem e estabilidade.

Tensão interna e deformação: a importância do aço pré-endurecido e dos perfis de alívio de tensões.

Em peças usinadas por CNC com cavidades complexas, se o material apresentar alta tensão interna, ele se deformará facilmente após a usinagem.

A utilização de materiais pré-endurecidos, como o aço para moldes P20, pode aliviar a tensão interna, causando assim menos deformação na usinagem. Outro método consiste em selecionar um blank com alívio de tensões para reduzir a deformação pós-usinagem e garantir a precisão.

Furos profundos e detalhes estreitos: desafios na remoção de cavacos e na vida útil da ferramenta.

Para furos profundos ou detalhes finos em peças usinadas por CNC, a remoção de cavacos e a vida útil da ferramenta são muito importantes. O cobre apresenta boa remoção de cavacos, é menos propenso ao entupimento por cavacos na usinagem de furos profundos e apresenta baixo desgaste da ferramenta. Já o aço apresenta remoção de cavacos ligeiramente inferior, exigindo dispositivos de remoção de cavacos e ferramentas resistentes ao desgaste para prolongar a vida útil da ferramenta.

Como a análise de viabilidade de materiais potencializa a fabricação de suas peças usinadas personalizadas?

O sucesso de peças usinadas sob encomenda começa com uma análise abrangente de viabilidade de fabricação.A JS Precision garante a produção de peças usinadas personalizadas por meio de análises profissionais de viabilidade de materiais.

De "Mecanizável" a "Fácil de Mecanizar": Nossa Filosofia de DFM

Nossa filosofia em DFM (Design for Manufacturing) é transformar peças usinadas personalizadas de "usináveis" para "fáceis de usinar".

Por exemplo, se a peça de um cliente contiver ângulos retos internos que sejam difíceis de usinar, recomendamos alterar os filetes para cantos arredondados e usar aço mais duro e resistente ao desgaste. Isso aumenta a durabilidade da peça e diminui a dificuldade de usinagem.

Pré-avaliação dos riscos do tratamento térmico - Evitando deformações e fissuras

O tratamento térmico também pode deformar ou trincar peças usinadas sob encomenda, um fator que consideramos durante o processo de projeto. Por exemplo, se um cliente deseja cementar e temperar peças complexas, sugerimos a nitretação, visto que a deformação causada por esse processo é baixa e pode manter a precisão das peças, especialmente aquelas com alto risco de ruptura.

Recomendações para Substituição de Materiais: Conciliando Desempenho e Custo

Podemos propor substituições de materiais para peças usinadas sob encomenda , como o uso de aço inoxidável de usinagem fácil em vez de materiais comuns, para diminuir a dificuldade e o custo de usinagem em 15% , mantendo o desempenho principal e reduzindo o tempo de usinagem em 30%.

Como equilibrar custo de material e desempenho em serviços de prototipagem CNC de baixo volume?

O principal objetivo dos serviços de prototipagem CNC de baixo volume é obter o resultado de verificação mais eficaz com o menor custo possível. Os serviços de prototipagem CNC de baixo volume oferecidos pela JS Precision ajudarão você a equilibrar custo de material e desempenho.

Separação entre forma e função: diferentes seleções de materiais para diferentes objetivos de verificação.

Iremos sugerir materiais para os serviços de prototipagem CNC de baixo volume de acordo com a finalidade da verificação.

Se a verificação for apenas para a montagem de componentes, pode-se usar um material de baixo custo, como a liga de alumínio 6061 ou o plástico ABS, o que representa uma economia de até 40% nos custos.

Se o objetivo for testar as funcionalidades, devem ser escolhidos materiais com desempenho equivalente ou similar ao da produção em massa. Por exemplo, se a liga de alumínio 7075 for usada na produção em massa, recomenda-se que o protótipo também utilize o mesmo material para obter resultados de teste precisos.

O uso inteligente de materiais não metálicos: verificação inicial rápida e barata.

Os materiais não metálicos utilizados em serviços de prototipagem CNC de baixo volume incluem os seguintes:

O plástico ABS é uma opção econômica, custando apenas US$ 2 a US$ 3 por libra , e os trabalhos podem ser processados ​​rapidamente, tornando-o adequado para provas de conceito. O nylon possui boa tenacidade, sendo adequado para testar a resistência ao impacto de peças. O Delrin possui boa resistência ao desgaste , sendo adequado para testar o desempenho de fricção de peças móveis.

Nosso caminho perfeito "do protótipo à produção"

O equipamento utilizado em nossos serviços de prototipagem CNC de baixo volume é o mesmo usado na produção em massa, e os padrões dos processos também são idênticos.

Por exemplo, os centros de usinagem usados ​​para protótipos são os mesmos utilizados na produção em massa, e os parâmetros de corte também são mantidos os mesmos. Portanto, os dados obtidos na fase de prototipagem podem ser aplicados diretamente à produção em massa , evitando problemas inesperados nessa etapa.

Deseja realizar prototipagem CNC em pequenos lotes? Informe-nos a finalidade da verificação e poderemos fornecer opções de materiais e estimativas de custos, permitindo que você conclua as verificações com um custo razoável, utilizando nossos serviços de prototipagem CNC de baixo volume.

Figura 3: Os termoplásticos são o tipo de plástico mais utilizado na usinagem CNC, incluindo ABS, nylon e outros.

Quais materiais são suportados por uma plataforma online líder em máquinas CNC?

Uma boa plataforma online para máquinas CNC deve oferecer uma ampla seleção e orientação em relação aos materiais, semelhante ao suporte especializado oferecido presencialmente.A plataforma online para máquinas CNC da JS Precision oferece vantagens significativas em termos de suporte a materiais.

Vasta "Biblioteca de Materiais Digitais": Mais de 100 materiais selecionáveis.

Nossa plataforma online para máquinas CNC utiliza uma "biblioteca digital de materiais" com mais de 100 materiais. Ela abrange desde o aço Q235 padrão e a liga de alumínio 6061 até ligas especiais de titânio, como TC4 e Hastelloy, e plásticos de engenharia como PEEK e Nylon, todos em graus padrão para atender a diversas indústrias.

Assistente Inteligente para Seleção de Materiais: Oferecendo Sugestões com Base nas Suas Informações

O assistente inteligente de seleção de materiais na plataforma é muito útil.

Insira os principais requisitos de desempenho das suas peças na plataforma CNC Machine Online, como resistência de 500 MPa e resistência a temperaturas acima de 200 °C, e adicione que elas devem ser resistentes à corrosão. A plataforma filtrará rapidamente e recomendará de 3 a 5 dos materiais mais adequados, explicando as vantagens e desvantagens de cada um.

Visibilidade de preços e estoque em tempo real

Após selecionar os materiais no sistema CNC Machine Online, os orçamentos serão atualizados em tempo real. Por exemplo, ao selecionar o material liga de alumínio 6061, o preço de processamento exibido será de US$ 3,5 por libra.

Ao mesmo tempo, também mostrará o status do estoque: quando houver estoque suficiente, indicará "Disponível para envio em 3 dias"; se o estoque estiver baixo, indicará "Reposição em 7 dias", permitindo assim que você planeje com precisão o cronograma do seu projeto.

Deseja selecionar rapidamente os materiais adequados na plataforma CNC Machine Online? Faça login na plataforma, insira os requisitos de desempenho da sua peça e deixe o assistente inteligente recomendar os materiais. Você também pode visualizar preços e estoque em tempo real.

Quais são as opções ideais de tratamento de superfície para suas peças de alumínio usinadas em CNC sob medida?

O tratamento de superfície confere às peças de alumínio personalizadas usinadas em CNC uma "segunda vida". Diferentes tratamentos de superfície conferem propriedades distintas às peças de alumínio personalizadas usinadas em CNC. Algumas opções comuns são comparadas abaixo:

Anodização

A anodização divide-se em dois tipos: a anodização dura, com espessura de película de até 50 μm, resistente ao desgaste e em conformidade com as normas militares, adequada para revestimentos de peças mecânicas; já a anodização comum, com espessura de película de 5 a 20 μm, é tingida, altamente decorativa e adequada para armações de telemóveis e outras peças exteriores.

Revestimento químico de níquel

O processo de niquelagem química não utiliza eletricidade , permitindo a formação de uma camada protetora uniforme nas cavidades internas complexas de peças de alumínio usinadas em CNC . A dureza pode atingir HV500 ou mais, além de apresentar resistência à corrosão, tornando-o ideal para conectores de precisão com cavidades internas complexas e, consequentemente, evitando problemas de galvanoplastia irregular.

Jateamento de areia e passivação

A jateamento de areia confere às peças de alumínio personalizadas usinadas em CNC um acabamento fosco ou com textura de areia fina, melhorando sua aparência. A passivação química cria uma película protetora transparente que oferece resistência à corrosão sem afetar a estética, sendo ideal para peças como painéis de equipamentos, que exigem proteção contra corrosão e um visual atraente.

Deseja escolher o tratamento de superfície ideal para suas peças de alumínio usinadas em CNC? Recomendaremos soluções adequadas com base no cenário de aplicação e nos requisitos de desempenho das suas peças, fornecendo uma amostra das peças tratadas para sua referência.

Figura 4: O tratamento de superfície é crucial para produtos de alumínio produzidos por usinagem CNC, pois pode melhorar significativamente sua resistência à corrosão, resistência ao desgaste e adaptabilidade ambiental.

Estudo de Caso Prático - Redução de Peso de 40%: Inovação em Materiais para um Componente de VANT

Objetivo do Cliente

A carcaça do servomotor é uma das peças CNC essenciais para o controle de voo em drones, indispensável para uma empresa especializada em pesquisa e desenvolvimento de drones de nível industrial.

• O projeto original utilizava liga de alumínio 6061-T6 e pesava 250g, o que não atendia à exigência de menos de 150g para o novo modelo.
• Anteriormente, a empresa tentou reduzir a espessura da parede para 1,2 mm para diminuir o peso, mas durante o teste de vibração, a peça quebrou e não conseguiu atender aos requisitos de resistência à vibração para voar.
• Embora a substituição direta pela liga de alumínio 7075-T6 atenda aos requisitos de resistência, ela aumenta o custo em 25%. Há desempenho excessivo em algumas áreas onde a parede é fina.

Solução JS Precision:

Redefinição de Materiais:

Recomendamos a liga de alumínio-silício-magnésio 6082-T6 de grau aeroespacial . A resistência da liga é próxima à da 7075-T6, ela é 18% mais leve em comparação com a 6061-T6 e seu preço é apenas 8% superior ao da 6061-T6, proporcionando um melhor equilíbrio entre leveza, resistência e resistência à corrosão.

Otimização DFM:

Utilizando o software de simulação ANSYS durante a fase de otimização topológica para simular o voo do UAV e a distribuição de tensão resultante na carcaça do servo, localizamos com precisão a área de concentração de tensão. Adicionamos reforços nos pontos de conexão, aumentamos a espessura de 2 mm para 3 mm e a reduzimos de 1,5 mm para 1 mm nas áreas laterais de baixa tensão para reduzir ainda mais o peso.

Prototipagem:

Com a ajuda de nossos serviços de prototipagem CNC de baixo volume , 10 conjuntos de carcaças de alumínio personalizadas, recém-projetadas, foram fabricadas em apenas 5 dias. Além dos testes de resistência de rotina, um teste de fadiga contínua de 100 horas foi realizado para garantir a estabilidade a longo prazo.

Nosso resultado de sucesso

A carcaça final do servo passou em todos os testes funcionais, com o peso reduzido para 150g, uma redução de peso de 40%. O custo total foi 15% menor do que o da solução em alumínio 7075-T6, representando uma economia de aproximadamente US$ 2.000. O cliente iniciou imediatamente a produção em pequenos lotes e o fornecimento agora está estável.

Figura 5: Usinagem CNC da carcaça do servo do drone em liga de alumínio

Perguntas frequentes

P1: Qual é a maior diferença entre alumínio, aço e plástico quando se trata de usinagem CNC?

O alumínio é fácil de usinar em CNC, leve e possui boa condutividade elétrica, o que o torna adequado para uso em peças leves. O aço é resistente, embora difícil e caro de usinar. O plástico é barato, mas com propriedades mecânicas deficientes, sendo, portanto, adequado para peças isolantes.

Q2: Preciso que minhas peças suportem altas temperaturas (acima de 200 °C), qual material você recomendaria?

Recomendamos o aço inoxidável 316L, que suporta temperaturas de até 870 °C e é resistente à corrosão, enquanto a liga de titânio suporta temperaturas de até aproximadamente 600 °C e possui alta resistência. Já o plástico de engenharia especial PEEK suporta temperaturas de até 260 °C e é leve. Escolha de acordo com suas necessidades.

P3: Por que existem diferenças de preço tão grandes entre os diferentes materiais ao fornecer orçamentos online?

As diferenças de preço devem-se aos custos das matérias-primas . Por exemplo, o custo da matéria-prima da liga de titânio é 10 vezes maior em comparação com o alumínio, e as diferentes dificuldades de processamento aumentam os custos de mão de obra. As taxas de desperdício de material também influenciam, sendo que materiais de processamento mais complexo apresentam taxas de desperdício mais elevadas.

Q4: É possível processar meu próprio material?

Você pode fornecer seus próprios materiais para processamento, mas para garantir a qualidade, é necessário apresentar um certificado que comprove a composição e o desempenho do material. Cobramos uma taxa de verificação e teste de materiais de US$ 50 a US$ 100 para evitar riscos no processamento.

Q5: As peças de plástico podem atingir a mesma precisão que as peças de metal?

É possível obter uma precisão semelhante, mas deve-se atentar para as características do plástico, como o nylon, que é higroscópico e precisa ser seco antes do processamento, ou, por ter alta recuperação elástica, seus parâmetros de corte precisam ser otimizados para se obter uma peça dimensionalmente estável.

Q6: Existe alguma diferença na seleção de materiais entre a prototipagem em pequenos lotes e a produção em massa?

Durante a prototipagem, materiais de fácil usinagem podem ser selecionados para reduzir custos — como, por exemplo, o uso de ABS em vez de PEEK produzido em massa para a prova de conceito. Caso sejam necessários testes funcionais, a seleção do material deve ser o mais próxima possível da produção em massa, para garantir que os dados dos testes possam orientar e direcionar a produção em larga escala.

Q7: Os seus materiais possuem certificações? Por exemplo, normas de aviação, normas médicas?

Sim, nossos materiais atendem a diversas certificações: por exemplo, a norma AMS na área aeroespacial e a norma ISO 13485 na área médica. Também podemos fornecer todos os documentos de certificação de materiais para atender aos requisitos da indústria.

P8: Por que escolher a JS Precision como sua parceira em usinagem e materiais CNC?

Temos 15 anos de experiência e podemos fornecer um serviço completo, incluindo seleção de materiais, usinagem e tratamento de superfície. Também contamos com uma equipe profissional e uma plataforma online para máquinas CNC, que ajudam você a reduzir custos, aumentar a eficiência e garantir a qualidade do projeto.

Resumo

O material é a alma da engenharia, e a escolha certa é o ponto de partida para um desempenho superior e sucesso comercial.

A JS Precision tem o compromisso de ser sua parceira de fabricação mais confiável , ajudando você a escolher os materiais certos por meio de serviços especializados de usinagem CNC , uma biblioteca de materiais abrangente e análises de viabilidade precisas, permitindo que seus produtos se destaquem da concorrência.

Não deixe que a incerteza na seleção de materiais impeça sua inovação.

Experimente agora a seleção e fabricação inteligentes de materiais impulsionadas pela tecnologia! Visite o site oficial da JS Precision, utilize nossa plataforma online de cotação de máquinas CNC inteligentes, faça o upload de seus arquivos CAD e explore nossa biblioteca digital de materiais.

Você receberá uma solução completa em poucas horas, incluindo recomendações de materiais ideais, preços transparentes e análise profissional de DFM (Design for Manufacturing). Vamos começar com os materiais e criar juntos produtos de qualidade superior!