Sélectionner la meilleure matière pour l'usinage CNC
Si le large choix de matières pour l'usinage CNC vous laisse perplexe, cet article de blog vous indique comment réduire leur nombre pour obtenir une liste restreinte, plus facile à gérer.
Sélectionner la bonne matière pour l'usinage CNC peut faire toute la différence si vous voulez produire une pièce fonctionnelle ou un prototype à un prix raisonnable.
Comment obtenir une liste restreinte
Lorsque vous êtes face à des dizaines de fiches techniques, il est judicieux de hiérarchiser les exigences liées à votre pièce. Commencez par les propriétés indispensables, puis continuez en identifiant celles qui seraient souhaitables. Cela vous permettra de trier rapidement les fiches techniques et d'établir une liste restreinte avec un nombre d'alternatives facile à gérer.
Propriétés des matières
La première étape consiste à comprendre certaines des propriétés les plus courantes des matières.
Résistance. Il existe différents types de résistance.
L'un des plus courants est la résistance à la traction. La résistance ultime à la traction, ou UTS, est le point de rupture sous tension. L'UTS est mesurée en mégapascals, MPa en abrégé, ou en newtons par mètre carré. Une matière à faible résistance présente une valeur inférieure à 100 Mpa, tandis qu'une matière à haute résistance présente une valeur supérieure à 400 Mpa.
La résistance à l’impact peut être un autre facteur important. Vous voulez peut-être également que votre pièce soit dure et résiste à l'usure. Le frottement peut être important lui aussi : certaines matières possèdent un coefficient de frottement élevé, d'autres un faible coefficient et des propriétés autolubrifiantes.
Résistance à l'usure contre usinabilité
À première vue, vous pourriez penser que vous avez besoin d'une matière qui résiste à l'usure et/ou à l'abrasion, mais vous devez tenir compte du fait qu'une matière résistante à l'usure va être difficile à usiner. Vous aurez besoin de plus de temps et d'outils pour produire la pièce souhaitée, ce qui signifie que le coût sera supérieur. Nous employons le terme d'usinabilité dans ce cadre.
Rapport résistance/poids
La résistance est importante, mais dans la fabrication moderne, un rapport résistance/poids élevé est souvent nécessaire. Vous devrez donc peut-être prendre en compte la densité ou le poids de la matière. Cette valeur, le rapport poids/volume, est souvent mesurée en kilogrammes par mètre cube.
Élasticité
Il s'agit de la capacité d'une matière à reprendre sa forme normale après un étirement ou une compression. Vous trouverez des termes courants dans la description de l'élasticité d'une matière, avec une faible élasticité synonyme de plastique, une élasticité moyenne désignée par le qualificatif malléable ou dur et une élasticité élevée correspondant au terme rigide ou cassant.
Allongement
Elongation refers to the change in length of a part compared to its original size, or its stretchability. You will often see a figure quoting the elongation at break, which is how long it is in relation to its original length when it breaks.
Température
La température de fonctionnement est la température à laquelle un dispositif fonctionne. Avec les matières plastiques, elle peut être décomposée en température de service à court terme, soit sa résistance pendant une courte période, mesurée en minutes ou parfois en heures, et en température de service à long terme.
Vous devrez peut-être aussi prendre en compte la température de fusion de la matière que vous avez choisie.
Conductivité thermique
Ce terme désigne la capacité d'une matière à conduire ou transférer la chaleur. Pour certaines applications, vous rechercherez la conductivité thermique ; pour d'autres, vous voudrez peut-être l'éviter ou l'isoler.
Conductivité électrique
La capacité de la matière à conduire l'électricité. Les bons conducteurs comprennent notamment le cuivre, tandis que la plupart des matières plastiques sont de mauvais conducteurs ou d'excellents isolants.
Quelques matières les plus populaires
Alors que vous serez peut-être confronté à un choix de dizaines de métaux et de matières plastiques, vous découvrirez que certains ont tendance à être plus populaires que d'autres. Nous allons passer en revue certaines des options les plus courantes.
Titane
Le titane est le choix de prédilection dans le monde de l'aérospatiale car il est solide, résistant à l'usure et léger. Mais il est très difficile à usiner et présente un coût bien plus élevé que les pièces réalisées en aluminium ou en acier inoxydable. Par conséquent, si vous n'en avez pas besoin, choisissez un métal moins cher.
Aluminium
Les alliages d’aluminium sont faciles à usiner, présentent un rapport résistance/poids élevé et résistent à la corrosion (en particulier s'ils sont anodisés). Ils sont souvent utilisés pour des pièces d'avions, mais également pour de l'ingénierie générale, des composants informatiques, des ustensiles de cuisine et bien plus encore. Il convient de vérifier les propriétés spécifiques des différents alliages de ce métal : la série 6000 est polyvalente, la 7000 est plus résistante et la 2000 est délibérément plus souple pour augmenter la résistance à la fatigue.
Acier inoxydable
L'acier inoxydable propose des dizaines de grades et de classes. Ils ont tous la réputation d'être résistants à la corrosion et de présenter d'excellentes propriétés mécaniques.
Autres métaux
D'autres métaux à envisager sont les alliages d'acier doux et d'acier carbone, le cuivre et le laiton, qui sont tous adaptés à l'usinage CNC, bien que certains soient plus durs et plus coûteux à usiner que d'autres.
Plastique ABS
Moulable et usinable, le plastique ABS présente un excellent niveau de dureté et de résistance à l’impact.
Acétal (ou Delrin®)
Une matière plastique technique avec une résistance mécanique élevée, une bonne stabilité dimensionnelle et un coût relativement bas. Cette combinaison lui permet d'être couramment utilisée dans des applications telles que les engrenages et les équipements de sport.
Nylon
Le nylon est une autre matière remarquable, associant résistance et flexibilité. Il est utilisé pour un grand nombre d'applications d'ingénierie dans les secteurs de l'automobile, de l'industrie lourde et autres.
Polyétheréthercétone (PEEK)
Cette matière est souvent utilisée pour remplacer le métal. Il s'agit de la matière plastique polyvalente incontournable pour l'aérospatiale haut de gamme, la Formule 1 et les composants médicaux. Elle présente une résistance à l'abrasion et à l'usure élevée, une faible absorption d'humidité et un faible coefficient de frottement.
Polycarbonate
Il s'agit de l'une des matières les plus largement utilisées dans la fabrication moderne. Elle présente une excellente résistance à l’impact, une bonne résistance à la température et constitue une bonne alternative au verre. Le polycarbonate et l'acrylique sont naturellement transparents, mais l'usinage laisse une finition mate, qui peut être polie pour retrouver sa clarté.
Sélectionner la bonne matière
La sélection d'une matière peut manifestement être complexe, mais quelques recherches vous permettront d'augmenter le nombre de matières que vous connaissez. Une fois que vous aurez défini une « liste de référence » plus longue, vous pourrez faire des économies ou trouver une matière répondant mieux aux besoins de votre pièce. Chez Protolabs, nous avons fait un grand nombre de recherches, afin de sélectionner une trentaine de matières populaires pour vous.
Choisir une matière plastique ou métallique pour l'usinage CNC peut être difficile. Gardez à l'esprit la fonctionnalité et les éventuelles opérations secondaires.
Lorsque vous téléchargez un modèle CAO sur notre site web, notre outil de devis calcule ce qui peut être usiné dans la limite de nos capacités, et ce qui présente un risque. Ses conclusions sont clairement énoncées dans le devis, ce qui vous permet d'ajuster la conception de la pièce si vous le souhaitez et de relancer la roue du devis. Toutefois, en cas de doute, contactez nos ingénieurs d'application à l'adresse ou [email protected]