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Nicolás Viotto Sep 1, 2021 11:47:49 AM 21 min read

Guide pour choisir le meilleur matériau pour pièces CNC

Introduction

Quand on fabrique des prototypes ou des pièces pour des projets personnalisés ou des remplacements, le choix du matériau est une partie très importante du processus de conception.

Sur un même modèle, des matériaux différents, même appartenant à la même famille, peuvent avoir des performances très différentes.

Il est très important connaître les besoins de notre projet, ce que nous attendons de ses propriétés techniques, même en cas de contraintes importantes. Le prix est également un facteur discriminant qui ne doit pas être sous-estimé par rapport à la pièce à réaliser.

Ce guide a pour but de vous aider à choisir le matériau le plus approprié pour votre projet réalisé par la technologie CNC.

 

Quels matériaux peuvent être utilisés pour réaliser des pièces CNC?

Il y a cinq groupes principaux de matériaux sur lesquels l'usinage CNC peut être effectué: 

  • Alliages d'aluminium;
  • Acier;
  • Acier Inoxydable
  • Plastiques;
  • Métaux tendres

Chacun de ces groupes a des caractéristiques intrinsèques différentes et chacun d'entre eux est subdivisé en d'autres matériaux: nous allons les examiner spécifiquement dans la section suivante.

 

cnc machining materials

 

Comment se divisent les matériaux pour réaliser des pièces CNC?

Les matérieux utilisés pour la fabrication des pièces CNC répondent aux besoins de conception qui ont été identifiés pendant la phase de développement. Examinons maintenant chaque matériau et les raisons les plus courantes de son utilisation. En contraire, si on a déjà identifié nos exigences techniques, on peut consulter directement les fiches techniques pour rechercher le matérieu le plus approprié pour notre projet.

Alliages d'aluminium  - Pour quelles pièces CNC sont-ils utilisés? 

  • Aluminium 5083 T651 (Peraluman): alliage d'aluminium composé de 5,2% de magnésium qui garantit un excellent comportement dans les environnements particulièrement agressifs et une grande résistance à la corrosion. Il est souvent utilisé en milieu marin. Il offre très bonnes caractérestiques de soudabilité et de ductilité.  Pour cette raison, cet aluminium-ci est utilisé dans l'industrie maritime, aérospatiale et automobile. En revanche, sa utilisation n'est pas conseillée si il est exposé aux températures de travail supérieures à 65°C
  • Aluminium 6082 T651 (Anticorodal): alliage composé de magnésium, manganèse et silicium. Il présente des propriétés mécaniques intermédiaires, une excellente résistance à la corrosion et de bonnes caractéristiques d'ouvrabilité. C'est pour cette raison qu'il est généralement utilisé dans les industries du moulage, du textile, de l'automobile, de la chimie et de la construction de machines
  • Aluminium 7075 T651 (Ergal): alliage d'aluminium, zinc, magnésium et cuivre, caractérisé par une dureté élevée, une bonne aptitude au traitement et une grande durabilité. Il n'est pas adapte aux environnements humides car il présente une faible résistance à la corrosion. Il est utilisé dans les industries militaire, aéronautique, alimentaire et automobile, dans la fabrication de machines et dans le développement d'outils.

Acier Inoxidable - Pour quelles pièces CNC est-il utilisé? 

  • Acier Inoxydable AISI 304: alliage composé de 18% de chrome et de 8% de nickel. Le chrome assure l'inoxydabilité de l'acier,  alors que le nickel augmente sa élasticité. C'est un matériau qui possède de très bonnes propriétés de fabrication et une excellente résistance à la corrosion. Il trouve des applications dans une grande variété d'industries et d'utilisations: souvent liées au secteur alimentaire, mais aussi dans la réalisation de pièces pour les machines, les outils, dans l'architecture et le secteur aérospatiale. 
  • Acier Inoxidable AISI 316L: alliage composé de chrome, nickel et molybdène en pourcentages supérieurs au acier inoxydable 304; ces pourcentages lui confèrent une plus grande résistance à la corrosion d'acides, soit à haute température, soit à forte concentration. Par rapport au acier 304 il est caractérisé par une meilleure résistance mécanique et la possibilité d'être soudé. Pour cette raison il est utilisé beaucoup dans l'industrie navale. 

Acier - Pour quelles pièces CNC est-il utilisé? 

  • Acier C45 AISI 1045: ce type d'acier, considéré un matériau tendre, se caractérise par un coût €/cm3 très faible. Il s'agit d'un matériau très résistant, facile à traivailler et avec une bonne soudabilité. 
  • Acier C39 39NiCrMo3: par rapport au précédent, cet acier améliore sa résistance à la compression et les autres caractéristiques mécaniques. Il peut être soumis à l'induction car c'est un acier qui ne se casse pas facilement. 
  • Acier 18NiCrMo5: Grâce à ses propriétés, il est excellent pour les pièces qui nécessitent des propriétés mécaniques élevées combinées à une grande dureté de surface. Il est utilisé pour les outils, les pièces de machines ou les moules en plastique. 

Plastiques - Pour quelles pièces CNC sont-elles utilisées? 

  • Nylon 6 + MoS2: ses caractéristiques incluent la résistance mécanique, la dureté, la rigidité, la bonne ténacité, la capacité d'amortissement mécanique, les bonnes propriétés de glissement. On conseille l'utilisation des matériaux plastiques où il y a besoin de caractéristiques comme l'haute ténacité, la rigidité ou des bonnes propriétés d'abrasion. Il peut fonctionner sans lubrification et se caractérise par un fonctionnement silencieux
  • Delrin: cette plastique est rigide, électriquement isolante, mais aussi très résistente, dure et avec une bonne rigidité élastique. Basse absorption d'humidité. Bonne stabilité dimensionnelle.

Métaux tendres - Pour quelles pièces CNC sont-ils utilisés? 

  • Laiton OT58: le laiton est un métal très tendre et il peut être usiné sans lubrification. Il est aussi très fonctionnel à température ambiante, de façon qu'il est souvent utilisé dans des applications qui ne nécessitent pas une résistance élevée. Il y a beaucop de laiton différents, qui dépendent de la quantité de zinc: plus la quantité de zinc est élevée, plus le risque de corrosion est grand.
  • Cuivre C101: c'est un autre métal tendre caractérisé par des excellentes propriétés technologiques, ductilité et malléabilité. Il est résistant à la corrosion et conduit efficacement la chaleur et l'électricité : le cuivre est un excellent conducteur électrique. La plupart de ses utilisations se basent sur cette propriété ou sur le fait qu'il est également un bon conducteur thermique.
  • Bronze CuSn12: le bronze est moins rigide que les autres métaux, ce qui en facilite le travail. Sa principale caractéristique est celle de accumuler moins chaleur et ne pas créer d'étincelles:  pour cette raison il est utilisé pour réaliser parties de machines en contact avec éléments explosifs ou avec gaz inflammables. En plus, il est résistant aux hautes pressions: c'est pourquoi il est utilisé pour les roulements, les bagues, les roues ou les engrenages. Le bronze se caractérise par sa résistance à la corrosion.

cnc machined parts with different materials

Le processus de sélection des matériaux pour les CNC

Pour effectuer un excellent choix du matériau nécessaire à notre projet, c'est très important connaître nos besoins, en prenant en compte la fonction de cette pièce: cet aspect sera essentiel lors du choix du matériau à utiliser. 

Pour clarifier le concept d'exigence fonctionnelle, on peut faire une analogie entre le matériau choisi pour une pièce CNC et une chaussure de sport: chaque sport a ses propres chaussures, c'est pourquoi vous ne pouvez pas escalader une montagne avec des chaussures de ballet, tout comme vous ne pouvez pas jouer un jeu de rugby avec des chaussures de randonnée. La même chose se passe dans le secteur de la mécanique. 

Afin d'identifier le matériau dont nous avons besoin, il est important de connaître clairement les propriétés technologiques, chimiques et mécaniques dont le projet aura besoin

Comment choisir le bon matériau pour le projet CNC?

Une fois identifiés les besoins chimiques, technologiques et mécaniques dont le projet a nécessité, on est prêt à sélectionner les matériaux les plus appropriés pour les satisfaire et, parmi eux, à faire le choix final de la rentabilité.  

Pour idéntifier les nécessités du projet, il faut faire les questions suivantes

  • Quelles sont les propriétés dont le projet a besoin? 
  • Est-ce que la pièce doit être résistante à une certaine température?
  • Est-ce qu'elle a besoin d'être résistante à la corrosion? 
  • Il faut que ce soit léger? 
  • Quelles sont les nécessités technologiques dont la pièce a besoin (soudabilité, malléabilité, etc)?
  • Quelles sont les nécessités mécaniques dont le projet a besoin (dureté, résistance à la torsion, résistance à la compression, etc)? 
  • Est-ce que la pièce a besoin d'être un bon conducteur (électrique ou thermique)? 

Avoir une réponse claire à chacune de ces questions aurait déjà dû nous permettre d'identifier le meilleur matériau pour notre projet, en identifiant: 

  • Poids et Densité; 
  • Résistance à la corrosion
  • Propriétés mécaniques;
  • Propriétés technologiques; 
  • Aspect Esthétique;
  • Coût.

Pour vous aider à prendre votre décision, vous pouvez consulter ici les fiches techniques des matériaux avec toutes leurs caractéristiques.

Règles pour le choix optimal du matériau CNC

On a vu que le matériau parfait n'existe pas, mais chaque projet exige le correct choix. 

Voici des règles pour choisir le meilleur matériau pour un projet CNC: 

  • Identifier les besoins mécaniques, chimiques et technologiques dont le projet a nécessité; 
  • Identifier le matériau qui rèpond à ces nécessités à travers de cette fiche;
  • Réaliser un prototype fonctionel en quelques jours et le soumettre aux stress test nécessaires pour confirmer les hypothèses du projet ou pour l'amèliorer

Si maintenant vous avez identifié le meilleur matériau pour le projet CNC, vous pouvez accèder au dévis instantané pour recevoir une estimation du fichier ici. 

Si vous avez encore des doutes, ne vous inquiétez pas: comme vous avez vu, le choix du matériau est l'une des phases les plus délicates de la réalisation. Notre équipe d'experts est disponible gratuitement pour vous aider dans le choix: contactez-les ici pour leur faire part de votre projet CNC.

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Nicolás Viotto

CNC Specialist

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