luglio 10, 2023
Come effettuare la scelta del giusto materialePrima di proporre una guida sui materiali, è utile capire come effettuare la scelta del giusto materiale quando si progetta un componente meccanico CNC.
Si tratta di una fase di progettazione molto rilevante in quanto, a parità di design, materiali differenti implicano prestazioni diverse del particolare CNC.
Dunque in primo luogo bisogna far chiarezza sulle specifiche esigenze, dunque sulle caratteristiche tecniche attese e desiderate per il determinato pezzo.
Chiaramente queste proprietà dipendono in gran misura dall’applicazione prevista: quale sarà la funzione del componente?
Proprio per questo si parla di esigenza funzionale, che rappresenta il primo criterio di una scelta adeguata del materiale.
Per individuare queste caratteristiche tecniche bisogna chiarire ad esempio la necessità riguardo: alla resistenza alla corrosione, alla leggerezza o meno, alla durezza, alla resistenza a determinate temperature, alla conducibilità elettrica o termica, alla malleabilità, alla resistenza alla torsione e via dicendo.
Infine anche il prezzo è un fattore da considerare, in quanto può variare considerevolmente da materiale in materiale.
In tal caso bisogna analizzare la soggettiva disponibilità, senza dimenticare però che la qualità rappresenta un investimento spesso indispensabile per non rinunciare ad elevate performance.
Dunque, riassumendo, il processo di selezione del materiale più adeguato prevede:
· L’identificazione delle esigenze chimiche, tecnologiche e meccaniche di cui il determinato progetto necessita.
· La selezione dei materiali più idonei per soddisfare tali esigenze funzionali.
· La scrematura tra i materiali selezionati in base al rapporto costo/efficacia.
Materiali per componente CNC: la guida
A questo punto è utile disporre di una guida che orienti nella selezione dei materiali per un componente CNC.
Va premesso che generalmente i materiali su cui vengono operate lavorazioni CNC vengono in tal modo raggruppati:
1. Alluminio e le sue leghe.
2. Acciaio.
3. Acciaio inox o inossidabile.
4. Materiali plastici.
5. Metalli morbidi.
Ciascun gruppo include più materiali, ognuno con le sue specifiche proprietà.
Come detto, per individuare quello di cui abbiamo bisogno, è importante avere chiare le proprietà tecnologiche, chimiche e meccaniche di cui il progetto necessita.
Ecco dunque una guida per chiarire le caratteristiche di ciascun materiale:
1. Alluminio e le sue leghe:
· Alluminio 6082 T651.
Questa lega, composta da magnesio, manganese e silicio, si distingue per intermedie caratteristiche meccaniche.
Ha una buona lavorabilità, tanto per l’asportazione di truciolo quanto per la saldatura, si presta a trattamenti termici e ha un’ottima resistenza alla corrosione.
Per questi motivi tale materiale è spesso impiegato per componenti CNC destinati al settore automobilistico, tessile, chimico e automotive.
· Alluminio 7075 T651.
Questa lega di alluminio, zinco, magnesio e rame, è una delle più resistenti a impatti e carichi, con ottima duttilità e stabilità termica.
Si caratterizza inoltre per la leggerezza e la durabilità.
Grazie a tali proprietà le applicazioni principali riguardano l’industria aeronautica, militare, alimentare e automotive.
Non è invece un materiale ideale per impieghi in ambienti umidi, in quanto non eccelle per resistenza a corrosione.
· Alluminio 5083-H111.
Questa lega si distingue invece per leggerezza, buona saldabilità e soprattutto ottima resistenza alla corrosione.
Le sue caratteristiche la rendono il materiale ideale per il settore navale, resistendo e preservando le sue proprietà nell’ambiente marino anche nel lungo periodo.
2. Acciaio:
· Acciaio C45 / AISI 1045.
Quest’acciaio è uno dei più impiegati, grazie alle sue caratteristiche e al costo competitivo.
Risulta ideale per la creazione di componenti meccanici come ingranaggi, alberi, perni e stampi.
Ciò in quanto possiede ottime proprietà di resistenza e tenacia, unite ad una buona lavorabilità.
Inoltre si presta alla tempra superficiale per ottenere una superficie omogeneamente dura.
· Acciaio EN39 / AISI 9840.
Quest’acciaio ha un'ottima temprabilità, resistenza, tenacità e una buona lavorabilità a freddo.
Si presta a diversi trattamenti termici e alla possibilità di indurimento superficiale, che lo rende ideale per componenti sottoposti a usura.
· Acciaio 18 / AISI 4317.
Quest’acciaio è un materiale dalle ottime caratteristiche meccaniche.
Si presta a subire trattamenti termici, tempre e cementazione, così da aumentare la durezza superficiale mantenendo un cuore duttile.
Risulta ideale per componenti sottoposti a carichi o usura.
· Acciaio da costruzione 18NiCrMo5.
Il 18NiCrMo5 è uno dei principali acciai da costruzione.
Si caratterizza per lo stato ricotto, per essere cementabile e temprabile, e per avere ottime proprietà meccaniche.
Queste ultime, unite all’elevata durezza superficiale, lo rendono ideale per la realizzazione di ingranaggi, boccole, perni e stampi.
· Acciaio da bonifica 39NiCrMo5.
Il 39NiCrMo5 è il più diffuso acciaio da bonifica in Italia.
Si caratterizza per buona temprabilità, alta resistenza, elevata tenacità, ottima deformabilità a caldo e a freddo.
Questo materiale trova largo impiego nell’industria automobilistica, meccanica ed aeronautica.
3. Acciaio inox:
· Acciaio inossidabile 304.
L’acciaio inox 304 è molto versatile e presenta ottime caratteristiche meccaniche.
Infatti si presta bene ad essere diversamente lavorato: fresato, saldato, piegato e formato.
Ha un largo range di temperatura di lavoro e si distingue per l’ottima resistenza chimica, che lo rende ideale per l’industria chimica.
· Acciaio inossidabile 316L.
L’acciaio inox 316L è austenitico e ha un’ottima lavorabilità.
Si distingue per l’elevata resistenza alla corrosione e ai composti chimici, sali e acidi, fattore che lo rende ideale per il settore medico e chimico.
Possiede inoltre un’ottima resistenza alle elevate temperature, nonché proprietà elettriche e termiche inferiori a quelle di altri acciai al carbonio.
· Acciaio inossidabile AISI630.
L’AISI630 è il più diffuso della famiglia di acciai inossidabili PH (indurenti per precipitazione).
Questo materiale vanta una buona tenacità ed è il miglior compromesso tra resistenza meccanica e resistenza alla corrosione, motivo per cui trova largo impiego.
Grazie alle sue proprietà, le destinazioni d’uso ideali riguardano il settore navale e aeronautico, l’industria petrolchimica e quella alimentare.
· Acciaio inossidabile AISI420.
L’acciaio inossidabile AISI420 è martensitico e temprabile.
Allo stato temprato possiede la massima resistenza alla corrosione.
Dopo trattamento termico, raggiunge valori di durezza molto elevati pur preservando la sua tenacità.
Questo materiale viene spesso impiegato nel settore medicale, per strumenti chirurgici e odontoiatrici.
4. Materiali plastici:
· Nylon 6 + MOS2.
Si tratta di un polimero dalle ottime caratteristiche meccaniche e buona lavorabilità.
Resiste bene agli urti (anche ripetuti), all’abrasione e all’usura; si distingue inoltre per durezza, rigidità e buona tenacità.
Ha un’elevata resistenza anche all’invecchiamento e agli agenti atmosferici.
È ideale per ambienti con contaminanti, ma non può essere usato a contatto con acidi concentrati.
Viene usualmente impiegato per componenti prestanti e resilienti.
· Delrin.
Il Delrin è un polimero con ottima resistenza chimica e all’usura, nonché con elevata stabilità dimensionale.
Questa plastica si caratterizza inoltre per essere rigida, elettricamente isolante, altamente resistente, dura e con rigidità elastica.
In virtù delle sue caratteristiche, l’impiego principale di questo materiale riguarda il settore alimentare.
5. Metalli morbidi:
· Ottone OT58.
L’ottone OT58 è ottimo per le lavorazioni che prevedono asportazione di truciolo, per cui è possibile ottenere parti precise.
Si distingue per le eccellenti performance di deformabilità a caldo e per l’elevata resistenza chimica.
Risulta ideale per la produzione di minuterie e componenti di sistemi idraulici e di riscaldamento.
· Rame C101.
Il rame C101 si distingue per essere metallo in forma pura, motivo per cui eccelle nelle proprietà elettriche e di conduttività termica.
Si caratterizza inoltre per l’elevata duttilità e resistenza agli impatti.
Questo materiale è ideale per il settore elettronico ed elettrico.
· Bronzo 12.
Il bronzo 12 si caratterizza per buona lavorabilità e ottima resistenza ad attrito, usura e condizioni particolari (come l’ambiente marino).
Per questi motivi è ideale per la produzione di componenti come le bronzine su assi di movimento e alberi.
Inoltre, è particolarmente indicato per il settore navale.
Officine Meccaniche Marcucci dispone di tutti questi materiali ed eccelle nelle lavorazioni meccaniche per asportazione truciolo CNC, finanche a 5 assi.
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