CNC est-il plus fort que le casting?

1. Introduction

Au cours des dernières années, La quête de poids léger, durable, et les composants rentables ont intensifié.

Les ingénieurs aérospatiaux recherchent des lames de turbine qui résistent à des températures de combustion de 1400 ° C;

Les concepteurs automobiles poussent les blocs de moteur pour gérer les pressions de cylindre de crête 200MPA; Les chirurgiens orthopédistes exigent des implants en titane qui supportent 10⁷ cycles de chargement sans échec.

Au milieu de ces défis, Le débat fait rage: Les pièces de CNC sont-elles intrinsèquement plus fortes que les pièces coulées?

Pour répondre à cela, Nous devons d'abord clarifier ce que la «résistance» implique - les valeurs de trenile et de rendement, Vie de fatigue,

résistance aux chocs, et la résistance à l'usure - comparez comment l'usinage CNC et diverses méthodes de coulée se mesurent à travers ces critères.

Finalement, La solution la plus robuste réside souvent dans une combinaison sur mesure de processus, matériels, et post-traitements.

2. Métal d'usinage CNC

CNC (Commande numérique par ordinateur) usinage est un procédé de fabrication soustractif, ce qui signifie qu'il supprime le matériau d'une pièce solide - généralement un billette en métal forgé- pour produire une géométrie finale définie avec précision.

Le processus est contrôlé par des programmes informatiques qui dictent les chemins d'outils, vitesses, et aliments, permettant la production cohérente de pièces à haute précision.

Processus soustractif: De la billette à la pièce finie

Le flux de travail typique commence par la sélection d'un billet forgé de métal comme 7075 aluminium, 316 acier inoxydable, ou Ti-6Al-4V Titanium.

La billette est ensuite serrée dans un moulin CNC ou un tour, où outils de coupe rotatifs ou tourner les inserts Retirez systématiquement le matériau le long des axes programmés.

Le résultat est une partie finie avec Tolérances dimensionnelles exceptionnellement étroites, qualité de surface élevée, et Propriétés mécaniquement robustes.

Matériaux typiques: Alliages corroyés

• Alliages d'aluminium: par ex., 6061‑T6, 7075‑T6 - connu pour le poids léger, usinabilité, et le rapport force / poids.
• Alliages en acier: par ex., 1045, 4140, 316, 17-4PH - offrant une résistance mécanique supérieure et une résistance à l'usure.
• Alliages de titane: par ex., Ti-6Al-4V - Évalué pour la résistance à la corrosion, biocompatibilité, et des performances à haute force à poids.
• Autres métaux: Laiton, cuivre, magnésium, Inconel, Et plus peut également être MACHING pour des applications spécialisées.

Principales fonctionnalités

• Précision dimensionnelle: ± 0,005 mm ou mieux avec des machines CNC multi-axes avancées.
• Finition de surface: Les finitions astucieuses atteignent généralement RA 0,4 à 1,6 µm, avec un plus nouveau polissage atteignant Râ < 0.2 µm.
• Répétabilité: Idéal pour la production de lots faibles et moyens avec une variation minimale.
• Flexibilité de l'outil: Soutient le fraisage, forage, tournant, ennuyeux, filetage, et gravure dans une configuration sur les machines à 5 axes.

Avantages de l'usinage CNC

• Résistance mécanique supérieure:
  Les pièces conservent la structure à grains fins des métaux forgés, montrant généralement 20–40% de résistance plus élevée que les homologues coulés.
• Contrôle de haute précision et de tolérance:
  L'usinage CNC peut répondre à des tolérances aussi serrées que ±0,001 mm, Essential pour l'aérospatiale, médical, et composants optiques.
• Excellente intégrité de surface:
  Lisse, Les surfaces uniformes à faible rugosité améliorent la résistance à la fatigue, Performance d'étanchéité, et esthétique.
• Polyvalence des matériaux:
  Compatible avec pratiquement tous les métaux industriels, De l'aluminium doux aux superalliages durs comme Inconel et Hastelloy.
• Prototypage et personnalisation rapides:
  Idéal pour les lots petits et moyens, Test de conception itérative, et des géométries en partie unique sans outils coûteux.
• Défauts internes minimaux:
  Les pièces usinées sont généralement exemptes de porosité, cavités de rétrécissement, ou inclusions - problèmes communs dans le casting.

Inconvénients de l'usinage CNC

• Déchets de matériaux:
  Être soustraire, L'usinage CNC se traduit souvent 50–80% de perte de matériel, Surtout pour les géométries complexes.
• Coût élevé pour les grandes courses:
  Les coûts par unité restent élevés sans économies d'échelle, et l'usure des outils étendue peut augmenter encore les dépenses opérationnelles.
• Des temps de cycle plus longs pour les pièces complexes:
  Les géométries complexes nécessitant plusieurs configurations ou outils peuvent augmenter considérablement le temps d'usinage.
• Complexité interne limitée:
  Les passages internes et les contre-dépouilles sont difficiles à réaliser sans des luminaires spéciaux, et nécessitent souvent des conceptions EDM ou modulaires.
• Nécessite une programmation et une configuration qualifiées:
  Les stratégies de programmation et d'outillage de précision sont essentielles pour obtenir une efficacité optimale et une qualité de partie.

3. Moulage de métal

Moulage métallique Reste l'une des méthodes de fabrication les plus anciennes et les plus polyvalentes, permettant la production économique de pièces qui vont de quelques grammes à plusieurs tonnes.

En versant du métal fondu dans des moules - en un seul usage ou réutilisable - la casation offre Formes de secours, Caractéristiques internes complexes, et de grandes coupes transversales qui seraient difficiles ou prohibitivement coûteuses à la machine des billettes solides.

Aperçu des méthodes de coulée communes

1. Moulage au sable

• Processus: Emballez le sable autour d'un motif, Retirer le motif, et verser du métal dans la cavité résultante.
• Volumes typiques: 10–10 000 unités par modèle.
• Tolérances: ± 0,5 à 1,5 mm.
• Rugosité de la surface: RA 6–12 µm.

2. Moulage d'investissement (Perdant)

• Processus: Créer un motif de cire, enrober dans une suspension en céramique, faire fondre la cire, puis verser du métal dans le moule en céramique.
• Volumes typiques: 100–20 000 unités par moisissure.
• Tolérances: ± 0,1 à 0,3 mm.
• Rugosité de la surface: RA 0,8 à 3,2 µm.

3. Moulage sous pression

• Processus: Injecter du métal non ferreux en fusion (aluminium, zinc) en acier à haute précision meurt sous haute pression.
• Volumes typiques: 10,000–1 000 000+ unités par mat.
• Tolérances: ± 0,05–0,2 mm.
• Rugosité de la surface: RA 0,8 à 3,2 µm.

4. Casting perdu

• Processus: Remplacez les motifs de sable par une mousse de polystyrène expansée; La mousse se vaporise lors d'un contact métallique.
• Volumes typiques: 100–5 000 unités par modèle.
• Tolérances: ± 0,3 à 0,8 mm.
• Rugosité de la surface: RA 3,2-6,3 µm.

5. Moulage en moule permanent

• Processus: Moules métalliques réutilisables (Souvent acier) sont remplis de gravité ou de basse pression, puis refroidi et ouvert.
• Volumes typiques: 1,000–50 000 unités par moisissure.
• Tolérances: ± 0,1 à 0,5 mm.
• Rugosité de la surface: RA 3,2-6,3 µm.

Matériaux de coulée typiques

1. Fers à mouler (Gris, Ductile, Blanc)

• Applications: blocs moteurs, boîtiers de pompage, bases de machines.
• Caractéristiques: amortissement élevé, résistance à la compression jusqu'à 800 MPa, résistance à la traction modérée (200–400 MPA).

2. Casting Aciers

• Applications: récipients sous pression, composants de machines lourdes.
• Caractéristiques: résistance à la traction 400–700 MPa, durcissement 100 MPA · √m après traitement thermique.

3. Aluminium Alliages coulés (A356, A319, etc.)

• Applications: roues automobiles, parties structurelles aérospatiales.
• Caractéristiques: résistance à la traction 250–350 MPa, densité ~ 2,7 g / cm³, bonne résistance à la corrosion.

4. Cuivre, Magnésium, Alliages de zinc

• Applications: connecteurs électriques, raccords aérospatiaux, matériel décoratif.
• Caractéristiques: excellente conductivité (cuivre), faible densité (magnésium), capacité de tolérance serrée (zinc).

Caractéristiques clés de la coulée

• Capacité de forme proche: Minimise l'usinage et les déchets de matériaux.
• Géométrie complexe: Produit facilement des cavités internes, côtes, contre-dépouilles, et patrons.
• Évolutivité: Depuis quelques centaines à des millions des pièces, Selon la méthode.
• Production en grande partie: Capable de couler des composants pesant plusieurs tonnes.
• Flexibilité en alliage: Permet des compositions spécialisées non facilement disponibles sous forme forgée.

Pours de moulage métallique

• Outillage rentable pour les volumes élevés: Le moulage de dépérisation amortit des outils sur des centaines de milliers de pièces, Réduire le coût par pièce jusqu'à 70% par rapport à CNC.
• Liberté de conception: Passages internes complexes et murs minces (aussi bas que 2 MM dans le casting d'investissement) sont possibles.
• Économies de matériaux: Les formes de Near-Net réduisent la ferraille, Surtout dans les pièces grandes ou complexes.
• Polyvalence: Produit de très grandes pièces (par ex., blocs de moteurs marins) qui ne sont pas pratiques pour la machine.
• Production de lots rapides: Les pièces moulées peuvent faire du vélo à chaque 15–45 secondes, Répondre aux demandes à volume élevé.

Inconvénients de la coulée en métal

• Propriétés mécaniques inférieures: Microstructures en cas de cas 20–40% inférieur Et la fatigue vit 50–80% plus court que les homologues forgés / CNC.
• Limitations de surface et dimensionnelle: Finitions plus grossières (RA 3–12 µm) et les tolérances plus lâches (± 0,1 à 1,5 mm) nécessitent souvent l'usinage secondaire.
• Potentiel de casting des défauts: Vides de rétrécissement, porosité des gaz, et les inclusions peuvent agir comme des sites d'initiation de fissure.
• Coût d'outillage initial élevé pour les moules de précision: Les moules de coulée et de moulage de dépérisation des investissements peuvent dépasser 50 000 $ US à 200 000 $, nécessitant des volumes élevés pour justifier les dépenses.
• Des délais plus longs pour la fabrication d'outillage: Conception, fabrication, et valider les moules complexes peuvent prendre 6–16 semaines Avant que les premières parties ne soient produites.

4. Microstructure matérielle et son influence sur la résistance

La microstructure d'un métal - sa taille de grain, forme, et la population de défauts - régit de façon fundamentale ses performances mécaniques.

Forgé vs. Structures de grains en cas de cas

Les alliages forts subissent une déformation chaude ou froide suivie d'un refroidissement contrôlé, production bien, grains équiaxés Souvent à l'ordre de 5–20 µm de diamètre.

En revanche, Les alliages as-cas se solidifient dans un gradient thermique, formation bras dendritiques et canaux de ségrégation avec des tailles de grains moyennes de 50–200 µm.

• Impact sur la force: Selon la relation Hall-Petch, La taille de moitié des grains peut augmenter la limite d'élasticité par 10–15%.
  Par exemple, en aluminium de 7075 - T6 forgé (Taille des grains ~ 10 µm) obtient généralement une limite d'élasticité de 503 MPa, tandis que l'aluminium A356 - T6 (Taille des grains ~ 100 µm) culmine 240 MPa.

Porosité, Inclusions, et défauts

Les processus de coulée peuvent introduire 0.5–2% de porosité volumétrique, avec des inclusions d'oxyde ou de scories.

Ces vides à l'échelle microscopique agissent comme concentrateurs de stress, Réduire considérablement la vie de la fatigue et la ténacité des fractures.

• Exemple de fatigue: Un alliage en aluminium coulé avec 1% La porosité peut voir un 70–80% Life de fatigue plus courte sous charge cyclique par rapport à son homologue forgé.
• Résistance à la rupture: Forgé 316 L'acier inoxydable présente souvent K_IC valeurs ci-dessus 100 MPA · √m, Pendant le sable 316 SS ne peut atteindre que 40–60 MPa · √m.

Traitement thermique et empreinte au travail

Les composants maîtresses du CNC peuvent tirer parti des traitements thermiques avancés -trempe, trempe, ou durcissement par précipitation— Pour adapter les microstructures et maximiser la résistance et la ténacité.

Par exemple, Ti - 6Al-4V traité par la solution peut atteindre les résistances à la traction au-dessus 900 MPa.

En comparaison, Les pièces coulées reçoivent généralement homogénéisation Pour réduire la ségrégation chimique, et parfois Traitement de la solution,

Mais ils ne peuvent pas atteindre la même microstructure uniforme des précipitations que les alliages forts.

Par conséquent, Les superalliages coulés peuvent atteindre des forces de traction de 600–700 MPA post-traitement, Équivalents forts solides mais toujours en dessous.

Traitements de travail et de surface

En outre, L'usinage CNC lui-même peut introduire Contraintes résiduelles de compression Sur les surfaces critiques,

en particulier lorsqu'il est combiné avec entrave, ce qui améliore la résistance à la fatigue 30%.

La coulée n'a pas cet effet mécanique en matière de travail à moins que les traitements ultérieurs (par ex., roulement ou peignant à froid) sont appliqués.

5. Comparaison des propriétés mécaniques

Pour déterminer si les composants machés par CNC sont plus forts que ceux coulés, une comparaison directe de leur propriétés mécaniques- y compris la force de traction, résistance à la fatigue, Et l'impact de la ténacité - est essentiel.

Alors que le choix du matériau et la conception jouent tous les deux un rôle, Le processus de fabrication lui-même affecte considérablement les performances finales de la pièce.

Résistance à la traction et à l'élasticité

Résistance à la traction mesure la contrainte maximale qu'un matériau peut résister tout en étant étiré ou tiré avant de se casser, alors que limite d'élasticité indique le point où commence la déformation permanente.

Les pièces de MAC-MACHE sont généralement fabriquées à partir de alliages forts, qui présentent des microstructures raffinées dues au travail mécanique et au traitement thermomécanique.

• Aluminium forgé 7075-T6 (CNC usiné):

• • Limite d'élasticité: 503 MPa
  • Résistance à la traction ultime (UTS): 572 MPa

• Couler l'aluminium A356-T6 (Thermique traité):

• • Limite d'élasticité: 240 MPa
  • UTS: 275 MPa

De la même manière, titane forgé (Ti-6Al-4V) traité via l'usinage CNC peut atteindre un uts de 900–950 MPA,

tandis que sa version coulée se compose généralement 700–750 MPA En raison de la présence de porosité et d'une microstructure moins raffinée.

Conclusion: Les composants de CNC à des matériaux forgés offrent généralement 30–50% de rendement plus élevé et de résistance à la traction que leurs homologues de casting.

Life de fatigue et limite d'endurance

Les performances de la fatigue sont essentielles en aérospatiale, médical, et des pièces automobiles soumises à un chargement cyclique.

Porosité, inclusions, et la rugosité de surface dans les pièces coulées réduisent gravement la résistance à la fatigue.

• Acier forgé (CNC): Limite d'endurance ~ 50% de uts
• Acier coulé: Limite d'endurance ~ 30–35% des UT

Par exemple, à Aisi 1045:

• CNC-Machin (forgé): Limite d'endurance ~ 310 MPa
• Acteur équivalent: Limite d'endurance ~ 190 MPa

L'usinage CNC fournit également des surfaces plus lisses (RA 0,2-0,8 μm), qui retarde l'initiation des fissures. En revanche, surfaces à cas de (RA 3-6 μm) peut agir comme des sites d'initiation, accélération de l'échec.

Impact de la ténacité et de la résistance aux fractures

La ténacité à impact quantifie la capacité d'un matériau à absorber l'énergie pendant les impacts soudains, et est particulièrement important pour les pièces dans des environnements sujets aux accidents ou à haute déformation.

Les métaux coulés contiennent souvent microvoïdes ou cavités de retrait, réduire leur capacité d'absorption d'énergie.

• Acier forgé (Charpy en V en V à température ambiante):>80 J.
• Acier coulé (mêmes conditions):<45 J.

Même après un traitement thermique, les pièces moulées atteignent rarement le ténacité à la rupture Valeurs des produits forgés dus aux défauts internes persistants et aux structures anisotropes.

Dureté et résistance à l'usure

Tandis que la coulée permet des traitements de durcissement en surface comme durcissement des boîtiers ou durcissement à induction,

Les pièces de CNC sont souvent bénéfiques travail en durcissant, Traitements de précipitations, ou nitruration, donnant une dureté de surface cohérente à travers la pièce.

• Acier inoxydable de 17-4ph Machined CNC: jusqu'à CRH 44
• Casting 17-4ph (âgé): typiquement HRC 30–36

Lorsque l'intégrité de la surface est critique - par exemple, Dans les boîtiers de roulements, moules, ou arbres rotatifs - l'usinage CNC fournit un supérieur, Profil d'usure plus prévisible.

6. Stress résiduel et anisotropie

Lorsque vous comparez les composants de CNC-Machined et Cast, évaluation contrainte résiduelle et anisotropie est vital pour comprendre comment chaque processus de fabrication influence l'intégrité structurelle, stabilité dimensionnelle, et performance à long terme.

Ces deux facteurs, bien que souvent moins discuté que la résistance à la traction ou la vie de fatigue,

peut affecter considérablement le comportement d'un composant dans des conditions de fonctionnement réelles, en particulier dans les applications de haute précision comme l'aérospatiale, dispositifs médicaux, et groupes motopropulseurs automobiles.

Stress résiduel: Origines et effets

Stress résiduel fait référence aux contraintes internes conservées dans un composant après la fabrication, même lorsqu'aucune force externe n'est appliquée.

Ces stress peuvent entraîner une déformation, fissuration, ou une défaillance prématurée si elle n'est pas correctement gérée.

▸ CNC MACHING COMPOSANTS

Usinage CNC, Être un processus soustractif, peut induire Contraintes mécaniques et thermiques principalement près de la surface. Ces contraintes résiduelles proviennent de:

• Forces de coupe et pression des outils, surtout pendant les opérations à grande vitesse ou aux pass profonds
• Gradients thermiques localisés, causé par la chaleur par friction entre l'outil de coupe et le matériau
• Coupes interrompues, qui peut créer des zones de stress inégales autour des trous ou des transitions nettes

Tandis que les contraintes résiduelles induites par l'usinage sont généralement peu profond et localisé, Ils peuvent influencer précision dimensionnelle, en particulier dans les pièces à parois minces ou à haute précision.

Cependant, Usinage CNC de Matériaux forgés, qui subissent déjà un traitement étendu pour affiner les structures de céréales et soulager les contraintes internes,

tend à entraîner des profils de stress résiduels plus stables et prévisibles.

Point de données: En aluminium de qualité aérospatiale (7075-T6), Les contraintes résiduelles introduites pendant l'usinage CNC sont généralement à l'intérieur ± 100 MPa près de la surface.

▸ Composants coulés

En casting, Les contraintes résiduelles proviennent de solidification non uniforme et contraction refroidie, en particulier dans les géométries complexes ou les sections à parois épaisses.

Ces contraintes induites thermiquement s'étendent souvent plus profondément dans la pièce et sont plus difficile à contrôler sans post-traitement supplémentaire.

• Les taux de refroidissement différentiels créent contraintes de traction dans le noyau et contraintes de compression à la surface
• Cavités de rétrécissement et porosité peut agir comme des élévateurs de stress
• Les niveaux de stress résiduel dépendent de la conception de la moisissure, type en alliage, et conditions de refroidissement

Point de données: Dans les aciers à casting, Les contraintes résiduelles peuvent dépasser ± 200 MPa, surtout dans les grandes pièces moulées qui n'ont pas subi de traitement thermique de stress-relief.

Comparaison de résumé:

Aspect	CNC-Machin	Casting
Origine du stress	Forces de coupe, chauffage localisé	Contraction thermique pendant le refroidissement
Profondeur	Peu profond (niveau de surface)	Profond (volumétrique)
Prévisibilité	Haut (Surtout dans les alliages forts)	Faible (nécessite des processus de stress-relief)
Plage de contraintes typique	± 50–100 MPa	± 150–200 MPa ou plus

Anisotropie: Propriétés directionnelles des matériaux

Anisotropie fait référence à la variation des propriétés des matériaux dans différentes directions, ce qui peut affecter considérablement les performances mécaniques dans les applications porteuses.

▸ CNC-Machin (Forgé) Matériels

Alliages forgés - utilisés comme stock de base pour l'usinage CNC - sous roulement, extrusion, ou forger, résultant en un Structure de grains raffinés et directionnels.

Tandis que des anisotropies légères peuvent exister, Les propriétés du matériau sont généralement plus uniforme et prévisible à travers différentes directions.

• Degré élevé de isotropie dans les pièces usinées, Surtout après le fraisage multi-axe
• Comportement mécanique plus cohérent dans des conditions de chargement complexes
• Le flux de grains contrôlé peut améliorer les propriétés dans la direction souhaitée

Exemple: En alliage de titane forgé (Ti-6Al-4V), la résistance à la traction varie de moins de 10% entre les directions longitudinales et transversales après l'usinage CNC.

▸ Matériaux coulés

En revanche, Les métaux coulés se solidifient à partir d'un état fondu, résultant souvent en croissance directionnelle des grains et structures dendritiques aligné sur le flux de chaleur.

Cela provoque une anisotropie inhérente et une faiblesse potentielle dans les conditions de chargement hors axe.

• Plus grande variabilité de la traction, fatigue, et impact des propriétés dans différentes directions
• La ségrégation des limites des grains et l'alignement d'inclusion réduisent davantage l'uniformité
• Les propriétés mécaniques sont Moins prévisible, Surtout dans les pièces moulées grandes ou complexes

Exemple: Dans Cast Inconel 718 pales de turbine, La résistance à la traction peut différer 20–30% entre les orientations radiales et axiales en raison de la solidification directionnelle.

7. Intégrité de surface et post-processus

L'intégrité de surface et le post-traitement sont des considérations essentielles pour déterminer les performances à long terme, résistance à la fatigue, et la qualité visuelle des composants fabriqués.

Si une pièce est créée à travers Usinage CNC ou fonderie, La condition de surface finale peut influencer non seulement l'esthétique mais aussi le comportement mécanique dans des conditions de service.

Cette section explore comment l'intégrité de la surface diffère entre les parties de CNC-Machine et coulées, Le rôle des traitements post-traitement, et leur impact cumulatif sur la fonctionnalité.

Comparaison de finition de surface

Usinage CNC:

• L'usinage CNC produit généralement des pièces avec Excellentes finitions de surface, surtout lorsque des chemins d'outils fins et des vitesses de broche élevées sont utilisées.
• Rugosité de surface commune (Râ) Valeurs pour CNC:

• • Finition standard: RA ≈ 1,6-3,2 µm
  • Finition de précision: RA ≈ 0,4-0,8 µm
  • Finition ultra-fin (par ex., clapotis, polissage): RA ≈ 0,1 à 0,2 µm

• Les surfaces lisses réduisent concentrateurs de stress, Améliorer la vie de la fatigue, et améliorer les propriétés d'étanchéité, critique dans les applications hydrauliques et aérospatiales.

Fonderie:

• Les surfaces castées sont généralement plus rugueux et moins cohérent En raison de la texture de la moisissure, débit métallique, et caractéristiques de solidification.

• • Moulage au sable: RA ≈ 6,3-25 µm
  • Moulage de précision: RA ≈ 3,2-6,3 µm
  • Moulage sous pression: RA ≈ 1,6-3,2 µm

• Les surfaces rugueuses peuvent héberger sable résiduel, échelle, ou oxydes, qui peut dégrader la fatigue et la résistance à la corrosion à moins que.

Intégrité et défauts souterrains

Usinage CNC:

• L'usinage à partir de billettes forgées entraîne souvent dense, surfaces homogènes avec une faible porosité.
• Cependant, Les paramètres de coupe agressifs peuvent introduire:

• • Micro-cracks ou zones touchées par la chaleur (ZAT)
  • Contraintes résiduelles de traction, ce qui peut réduire la vie de la fatigue

• Usinage contrôlé et Optimisation du liquide de refroidissement aider à maintenir la stabilité métallurgique.

Fonderie:

• Les pièces coulées sont plus sensibles aux défauts souterrains, tel que:

• • Porosité, bulles de gaz, et cavités de rétrécissement
  • Inclusions (oxydes, scories) et zones de ségrégation

• Ces imperfections peuvent agir comme Sites d'initiation pour les fissures sous des charges cycliques ou des contraintes d'impact.

Techniques de post-traitement

Pièces usinées CNC:

• En fonction des exigences fonctionnelles, Les pièces CNC peuvent subir des traitements supplémentaires, tel que:

• • Anodisation - améliore la résistance à la corrosion (commun en aluminium)
  • Polissage / rodage - améliore la précision dimensionnelle et la finition de surface
  • Coup de feu - introduit des contraintes de compression bénéfiques pour améliorer la vie de la fatigue
  • Revêtement / placage (par ex., nickel, chrome, ou PVD) - Améliore la résistance à l'usure

Pièces de coulée:

• Le post-traitement est souvent plus étendu en raison de la rugosité de surface inhérente de la coulée et des défauts internes.

• • Broyage de surface ou usinage pour une précision dimensionnelle
  • Pressage isostatique chaud (HANCHE) - habitué éliminer la porosité et augmenter la densité, spécialement pour les alliages à hautes performances (par ex., Castings en titane et gêne)
  • Traitement thermique - Améliore l'uniformité de la microstructure et les propriétés mécaniques (par ex., T6 pour les pièces moulées en aluminium)

Table comparative - métriques de surface et de post-traitement

Aspect	Usinage CNC	Moulage de métal
Rugosité de la surface (Râ)	0.2–3,2 µm	1.6–25 µm
Défauts souterrains	Rare, Sauf excès	Commun: porosité, inclusions
Performance de fatigue	Haut (avec une finition appropriée)	Modéré à bas (Sauf si traité)
Post-traitement typique	Anodisation, polissage, revêtement, grenaillage	Usinage, HANCHE, traitement thermique, affûtage
Intégrité de surface	Excellent	Variable, a souvent besoin d'amélioration

8. CNC contre. Casting: Un tableau de comparaison complet

Catégorie	Usinage CNC	Fonderie
Méthode de fabrication	Soustraire: Le matériau est retiré des billettes solides	Additif: Le métal fondu est versé dans un moule et solidifié
Type de matériau	Métaux forgés (par ex., 7075 aluminium, 4140 acier, Ti-6Al-4V)	Alliages coulés (par ex., A356 Aluminium, fonte, AFFAIRS DE CASSEMENT ALLIAGE)
Microstructure	Grain fin, homogène, endurant	Dendritique, grain grossier, porosité, défauts de retrait potentiel
Résistance à la traction	Plus haut (par ex., 7075-T6: ~ 503 MPA, Ti-6Al-4V: ~ 895 MPA)	Inférieur (par ex., A356-T6: ~ 275 MPA, fonte grise: ~ 200–400 MPa)
Résistance à la fatigue	Supérieur en raison de la microstructure plus propre, absence de vides	Baisser la durée de vie de la fatigue due à la porosité et à la rugosité de surface
Impact & Dureté	Haut, surtout dans les alliages ductiles comme l'acier forgé ou le titane	Brinét dans de nombreux fers à casting; variable en aluminium ou acier coulé
Précision dimensionnelle	Très haute précision (± 0,01 mm), adapté aux composants de tolérance serrée	Précision modérée (± 0,1 à 0,3 mm), dépend du processus (sable < mourir < moulage de précision)
Finition de surface	Finition lisse (RA 0,2-0,8 μm), post-traitement facultatif	Finition à la couture plus rugueuse (RA 3-6 μm), nécessite souvent l'usinage secondaire
Stress résiduel	Stress possible induit, généralement atténué par les opérations de finition	La solidification et le refroidissement induisent des contraintes résiduelles, entraînant peut-être la déformation ou les fissures
Anisotropie	Généralement isotrope en raison de billettes roulées / fabriquées uniformes	Souvent anisotrope en raison de la solidification directionnelle et de la croissance des grains
Flexibilité de conception	Excellent pour les géométries complexes avec des contre-dépouilles, rainures, et des détails fins	Mieux pour produire des pièces complexes creux ou en forme de filet sans déchets de matériaux
Amélioration du volume	Idéal pour le prototypage et la production à faible volume	Économique pour le volume élevé, Fabrication à faible coût
Coût d'outillage	Basse configuration initiale; itération rapide	Outillage / mois de moisissure haut de gamme élevé (surtout mourir ou casting d'investissement)
Délai de mise en œuvre	Configuration rapide, revirement rapide	Des délais plus longs pour la conception de la moisissure, approbation, et exécution de coulée
Besoins de post-traitement	Minimal; polissage facultatif, revêtement, ou durcissement	Souvent requis: usinage, peloton, traitement thermique
Rentabilité	Rentable dans les petits lots ou pour les pièces de précision	Économique en production à grande échelle en raison d'un outillage amorti
Ajustement de l'application	Aérospatial, médical, défense, prototypes personnalisés	Automobile, matériel de chantier, pompes, vannes, blocs moteurs
Verdict de force	Plus fort, plus cohérent - idéal pour l'intégrité structurelle et les composants critiques de la fatigue	Plus faible en comparaison - approprié lorsque les demandes de force sont modérées ou le coût est un moteur majeur

9. Conclusion: CNC est-il plus fort que le casting?

Oui, Les composants de CNC-Machin sont généralement plus forts que les pièces coulées - en particulier en termes de résistance à la traction, Vie de fatigue, et précision dimensionnelle.

Cet avantage de force provient principalement du Microstructure raffinée des métaux forgés et le précision de l'usinage.

Cependant, Le bon choix dépend du spécifique application, volume, complexité de conception, et budget.

Pour la sécurité-critique, chargé de chargement, ou composants sensibles à la fatigue, CNC est la solution préférée.

Mais pour à grande échelle, pièces géométriquement complexes avec des charges mécaniques moins exigeantes, Le casting offre une efficacité inégalée.

Les fabricants les plus innovants combinent maintenant les deux: casting proche du réseau suivi d'une finition CNC—Une stratégie hybride qui fusionne l'économie avec des performances à l'ère de Smart, Fabrication haute performance.

CE est le choix parfait pour vos besoins de fabrication si vous avez besoin de produits d'usinage CNC de haute qualité.

Contactez-nous aujourd'hui!