Usinagem CNC de alumínio: tudo o que você precisa saber

Usinagem CNC de alumínio

A usinagem CNC de alumínio é uma das maneiras mais confiáveis ​​e práticas de produzir componentes fortes e leves com alta precisão dimensional. Portanto, você pode encontrar diversas aplicações da usinagem CNC de alumínio nas indústrias automotiva, de eletrônicos de consumo, de sistemas automatizados e nas indústrias de construção e aeroespacial.

Este artigo fornecerá uma visão geral completa da usinagem CNC de alumínio, incluindo as técnicas utilizadas, os materiais e as aplicações. Boda Possui certificações ISO e realiza usinagem de materiais para peças e protótipos de alumínio. 

Introdução à usinagem CNC de alumínio

O que é usinagem CNC?

Usinagem CNC é a abreviação usada para Ccomputador Nnumérico CUsinagem controlada. É uma técnica moderna de usinagem personalizada onde se remove material (seja por corte, modelagem ou furação) de um bloco sólido utilizando trajetórias de ferramentas controladas por computador. A usinagem CNC proporciona componentes com alta precisão (até o nível de mícron) e excelente repetibilidade. 

Como funciona a usinagem CNC?

Na usinagem CNC, você converte um projeto digital em uma peça física precisa. Este é um processo de múltiplas etapas, controlado principalmente por computador e automatizado. Embora seja um processo avançado, o fluxo de trabalho pode ser resumido da seguinte forma.

• Desenho – Criar o modelo 2D ou 3D do componente usando software CAD
• Programação – Converter o projeto em instruções legíveis por máquina (isso é conhecido como código G)
• Usinagem – Formar os componentes automaticamente usando a máquina CNC, seguindo as instruções fornecidas.
• Inspeção e acabamento – Verificação final de qualidade e processos de acabamento de superfície

Quando optar pela usinagem CNC de alumínio?

Não apenas metais, mas também muitos tipos de plásticos, compósitos e madeira são usados ​​na usinagem CNC. Entre os metais, aço, alumínio, latão e cobre são os mais utilizados. O alumínio é um metal popular para usinagem CNC, pois é muito fácil de cortar. Ele requer menos força de corte em comparação com outros metais. Portanto, a usinagem CNC de alumínio é a escolha ideal quando você precisa de componentes com:

• Alta relação resistência/peso (o alumínio é um dos metais mais leves, com a maior resistência).
• Produção mais rápida (a usinagem do alumínio é mais rápida do que a da maioria dos outros metais)
• Alta resistência à corrosão 
• Acabamentos de superfície limpos
• Boa condutividade térmica e elétrica

Um dos principais motivos para a popularidade da usinagem CNC de alumínio é a sua ampla disponibilidade no mercado. É possível encontrar ligas de alumínio em diversas qualidades, o que facilita a adequação aos requisitos de desempenho e custo.

Ligas de alumínio populares para usinagem CNC

Componentes de alumínio usinados

A escolha da liga de alumínio afeta diretamente tanto o produto quanto as ferramentas. Ela determina o desempenho, a resistência, a qualidade do acabamento e também o nível de desgaste da ferramenta. As ligas mais comuns utilizadas para usinagem de precisão de alumínio na indústria moderna são:

Alumínio 6061 (uso geral)

O alumínio 6061 é um tipo de liga versátil, utilizado na fabricação de diversas peças personalizadas. Apresenta um bom equilíbrio entre propriedades como usinabilidade, soldabilidade e resistência. O alumínio 6061 é altamente disponível e tem um bom custo-benefício. É utilizado principalmente na produção de peças personalizadas, como suportes, carcaças, estruturas, etc.

alumínio 7075

Se sua prioridade é resistência ou durabilidade, o alumínio 7075 é a escolha ideal. Ele é um pouco mais difícil de usinar do que o 6061, mas seu desempenho é excelente para peças usinadas em CNC de alumínio sob alta tensão. Esta é a melhor opção para componentes de alta carga e aplicações competitivas.

alumínio 2024

Para boa resistência à fadiga e usinabilidade, o alumínio 2024 é a melhor opção se a resistência à corrosão não for um requisito crítico. Se você pretende usar essa liga em ambientes mais agressivos, será necessário aplicar tratamentos de superfície. O alumínio 2024 é usado principalmente em conexões e componentes de aeronaves que operam sob cargas cíclicas.

alumínio 5052

O alumínio 5052 é popular por sua excelente resistência à corrosão. É usado principalmente na fabricação de tanques de combustível e peças que operam em ambientes propensos à corrosão. Este tipo de alumínio não é tratável termicamente.

alumínio 6063

Se você precisa de boa conformabilidade e um acabamento refinado com resistência baixa a moderada, o alumínio 6063 é a opção ideal. Por isso, essa liga é amplamente utilizada em extrusões e perfis arquitetônicos.

MIC-6 – Placa Fundida

MIC-6 é o nome comercial de uma placa de alumínio fundido para ferramentas, conhecida por sua planicidade, usinabilidade e estabilidade dimensional. Quando se deseja minimizar a distorção durante a usinagem, peças fabricadas com MIC-6, como placas de fixação e dispositivos de segurança, são extremamente úteis.

Alumínio usinado, fundido e forjado – Escolhendo a melhor opção de material

Barras de liga de alumínio

Mesmo utilizando a mesma família de ligas, a escolha do formato correto da barra impacta significativamente o desempenho e o custo. Barras de alumínio usinadas, fundidas e forjadas são os três principais tipos disponíveis no mercado. Uma comparação entre esses três formatos é apresentada na tabela abaixo.

Tabela 1: Tipos de formas de estoque de alumínio (Alumínio usinado vs. fundido vs. forjado)

O tarugo é a opção mais segura se você precisa de peças usinadas com precisão em alumínio, garantindo resultados previsíveis. Para aplicações de alta carga ou quando a resistência à fadiga é crucial, o forjado é a melhor escolha.

Tipos de usinagem CNC para alumínio

Existem vários métodos para produzir peças de alumínio usinadas por CNC. Com base na geometria, nas tolerâncias, no acabamento superficial e no volume de produção necessários, você precisará escolher o método mais adequado.

Fresagem CNC de alumínio

Usinagem de alumínio de precisão

Isso pode ser considerado a espinha dorsal da usinagem CNC de alumínio. Na fresagem CNC de alumínio, a peça de trabalho é mantida fixa e as ferramentas de corte giram para remover o material. É a opção mais flexível para a fabricação de cavidades, ranhuras, faces e contornos 3D complexos (como moldes, carcaças e suportes). Você pode usar a fresagem multieixos para reduzir o número de etapas e simplificar o processo, já que ela consegue atingir mais lados em uma única operação. Existem duas técnicas de fresagem multieixos amplamente utilizadas:

• fresagem de 3 eixos – Ideal para fabricar peças prismáticas como placas, suportes e invólucros.
• fresagem de 5 eixos – Isso é útil para casos mais complexos, onde você tem ângulos compostos ou cavidades profundas com problemas de acesso às ferramentas.

Se você precisa de peças de alumínio personalizadas com geometria mais complexa, a usinagem de 5 eixos é a melhor opção, pois reduz o reposicionamento e melhora a consistência. As fresas de topo são as principais ferramentas utilizadas na usinagem CNC de alumínio. Existem muitos tipos, como fresas de topo de 2 canais, fresas de topo de 3 canais e fresas de hélice alta. Elas são fabricadas principalmente de carboneto de tungstênio, pois mantêm o fio por mais tempo, resistem melhor ao calor e suportam velocidades de rotação mais elevadas. A seleção da ferramenta influencia significativamente o acabamento da peça, portanto, é preciso ter muito cuidado ao escolher as ferramentas.

Torneamento CNC de alumínio

Nesse processo, as peças de alumínio (geralmente barras) giram enquanto a ferramenta de corte molda o diâmetro externo, os furos internos, os cones, os sulcos e as roscas. Essa é a melhor maneira de usinar peças que possuem simetria rotacional (como eixos, acoplamentos, buchas, etc.). 

Você também pode incorporar métodos de furação ou rosqueamento na mesma configuração, caso precise de uma produção mais rápida. Se o seu produto tiver peças torneadas de alumínioCom o torneamento, você obterá melhor uniformidade e concentricidade da superfície do que com a fresagem.

Usinagem por eletroerosão (EDM) de alumínio

Este método remove material usando faíscas elétricas controladas. Se você precisa obter detalhes muito finos e características delicadas que são difíceis de cortar com outros métodos, esta é a melhor opção. A eletroerosão (EDM) é comumente usada para metais duros. Geralmente, não é a primeira opção para usinagem CNC de peças de alumínio, pois a fresagem e o torneamento são mais rápidos e baratos. No entanto, pode ser usada para usinagem de alumínio com requisitos especiais.

Perfuração CNC Alumínio

A perfuração CNC é utilizada para criar furos precisos. A operação de perfuração é geralmente seguida por alargamento (para controlar o diâmetro com precisão) ou rosqueamento (para criar roscas internas). A furação geralmente é combinada com ciclos de fresagem ou torneamento para uma montagem mais rápida em produtos de usinagem de alumínio personalizados.

Retificação CNC de peças de alumínio

Após a usinagem principal, você pode usar a retificação CNC para obter acabamentos superficiais lisos, refinar as dimensões finais ou melhorar a planicidade. Este método utiliza um disco abrasivo para a operação. Ao realizar a retificação em alumínio, você deve controlar adequadamente os parâmetros do processo, pois o alumínio pode saturar o meio abrasivo. A retificação CNC geralmente não é uma etapa obrigatória, mas pode agregar valor a produtos de usinagem de precisão em alumínio com requisitos rigorosos. Por exemplo, a retificação CNC geralmente é necessária em peças médicas de alumínio, onde uma superfície lisa é fundamental para os componentes. 

Corte a laser de alumínio

O corte a laser é utilizado quando se precisa cortar alumínio em perfis 2D limpos (painéis, suportes, etc.). É muito eficiente para cortes de contorno em alta velocidade e formas repetidas. O corte a laser é extremamente útil quando:

• Sua geometria consiste principalmente em perfis planos.
• Você precisa de produção rápida de peças personalizadas de alumínio em chapa metálica.
• Você planeja dobrar ou montar após o corte.

Não é possível obter detalhes em 3D usando corte a laser, e se você precisar deles, terá que optar por fresagem/furação secundária.

Vantagens da usinagem CNC de alumínio

Existem muitas razões pelas quais a usinagem CNC de alumínio é muito popular em diversos setores industriais modernos. As principais vantagens da usinagem CNC de alumínio são:

• Alta relação resistência-peso – O alumínio é conhecido por proporcionar resistência sem massa desnecessária. É por isso que ele é muito popular na indústria aeroespacial e Usinagem CNC de alumínio na indústria automotiva.
• Alta usinabilidade e produção rápida – É sempre possível utilizar velocidades de rotação e taxas de avanço mais elevadas no alumínio. Isso acelera os ciclos de usinagem, resultando em uma produção mais rápida.
• A vida útil da ferramenta é longa em comparação com metais duros. – O alumínio geralmente requer menos força de corte do que o aço. Portanto, o desgaste da ferramenta é baixo, e você pode obter melhores resultados com uma evacuação adequada de cavacos e ferramentas afiadas.
• Acabamentos com alta qualidade de superfície. Com as ferramentas e parâmetros corretos, as peças usinadas em CNC de alumínio podem sair da máquina com excelentes acabamentos. Portanto, na maioria dos casos, não é preciso se preocupar com operações secundárias.
• alta escalabilidade – Na maioria dos cenários, você pode escalar o protótipo para a produção usando o mesmo processo fundamental. Isso torna usinagem de alumínio personalizado Um fluxo de trabalho confiável.

Métodos alternativos à usinagem CNC de alumínio

Apesar de apresentar muitas vantagens, a usinagem CNC não é a opção mais econômica para algumas aplicações. É preciso considerar diversos fatores, como geometria, volume, material e custo, ao escolher o melhor método de usinagem. Se a usinagem CNC não for a opção ideal para você, existem muitas alternativas econômicas, simples e mais confiáveis, dependendo das suas necessidades.

• fundição – Uma boa opção para produção em larga escala de formas complexas. Mas, na maioria dos casos, será necessário um processo de usinagem secundário para ajustes finais.
• Extrusão – Melhor opção para perfis longos e peças com seções transversais uniformes. Se necessário, você pode usinar as características funcionais com usinagem CNC de alumínio.
• Fabricação de chapas de metal – Para peças finas, a conformação de chapas metálicas combinada com o corte a laser será muito mais rápida e eficaz do que a usinagem CNC. 
• Fabricação aditiva (impressão 3D) – Este método pode funcionar para geometrias especializadas, mas para necessidades de acabamento superficial, muitas vezes será necessário recorrer ao CNC. 

No planejamento de produção da vida real, você não depende de um único método. Muitas indústrias utilizam uma combinação dos métodos acima para obter produtos de alta qualidade com máxima eficiência em termos de tempo e custo. 

Aplicações da usinagem CNC em peças de alumínio

Bloco de alumínio usinado

Usinagem CNC de peças de alumínio É muito popular em diversas indústrias, a ponto de ser raro encontrar uma que não utilize usinagem CNC de alumínio. As aplicações mais comuns incluem:

• Suportes, acessórios e alojamentos utilizados em aeroespacial e aviação indústrias
• Muitos componentes eletrônicos de consumo, tais como armações, suportes para câmeras e gabinetes de alta qualidade. A usinagem de precisão em alumínio é amplamente utilizada aqui para atender a requisitos de excelência.
• São necessárias placas de montagem, molduras e caixas para a robótica e a automação todas as indústrias.
• Equipamento médico, tais como acessórios, suportes personalizados e instrumentos cirúrgicos, com dimensões precisas.
• Componentes leves em indústria automobilística, como placas adaptadoras, suportes e carcaças (protótipos de alumínio usinados em CNC são amplamente utilizados durante os estágios iniciais de projeto nesta indústria)

E na maioria desses setores, os clientes geralmente solicitam um protótipo de alumínio usinado em CNC quando precisam de uma interface funcional, uma montagem com encaixe preciso ou uma peça que corresponda exatamente ao projeto CAD.

Usinagem de alumínio personalizada na Boda

A Boda oferece usinagem personalizada de alta qualidade para todas as ligas de alumínio, peças fundidas de alumínio e serviços de usinagem de metais. Também oferecemos serviços pós-usinagem, como o aprimoramento do acabamento superficial por meio de tratamentos mecânicos. Os acabamentos disponíveis incluem: 

• Acabamento escovado
• Acabamento Polido
• Acabamento acetinado
• Acabamento anodizado
• Anodizado duro

As tolerâncias padrão de usinagem CNC para todas as peças de alumínio são em torno de 0.025 mm, sendo que a fresagem de precisão de alumínio permite alcançar tolerâncias ainda menores. Solicitar uma orçamento grátis hoje!

Conclusão 

A usinagem CNC de alumínio geralmente proporciona uma produção rápida, precisa e escalável de componentes. Se você escolher a liga certa, o método correto (fresagem, torneamento, furação, etc.) e o projeto adequado, sempre obterá peças usinadas em alumínio CNC confiáveis, com excelente desempenho e qualidade. Em alguns casos, a usinagem CNC pode não ser a melhor opção, dependendo das suas necessidades, sendo necessário considerar métodos alternativos.