Comment choisir le meilleur type de métal pour l'usinage CNC

Table des matières

Qu'est-ce que le métal ?

Les métaux sont un type de matériau distingué par leur forte malléabilité, ductilité, conductivité thermique et électrique, et leur capacité à réfléchir la lumière. Les métaux, comme le fer et l'aluminium, qui représentent les trois quarts de tous les éléments chimiques connus, sont essentiels à la plupart des industries. Les métaux sont généralement des solides cristallins avec des atomes densément empaquetés dans une structure cristalline de base qui détermine leurs caractéristiques mécaniques.

À quoi sert le métal ?

Les métaux sont essentiels pour fabriquer des fils et d'autres pièces pour de nombreux types de produits électriques en raison de leur excellente conductivité. Cela inclut des appareils courants tels que : ordinateurs portables, téléphones mobiles, réfrigérateurs, fers à repasser et fours électriques. Les métaux sont des éléments indispensables car ils conduisent efficacement le courant électrique, ce qui alimente l'épine dorsale de la technologie de la société moderne.

Quelle est la composition fondamentale du métal ?

La composition fondamentale du métal est une mer d'électrons délocalisés entourant des ions chargés positivement. Ils ont une structure en réseau métallique densément empaquetée. Les électrons se délocalisent pour créer des connexions métalliques, ce qui facilite la conduction efficace de la chaleur et de l'électricité. Les métaux sont connus pour leur conductivité, une caractéristique essentielle à leur large gamme d'applications.

Quels sont les différents types de métal ?

Les différents types de métaux incluent :

1. Sodium (Na)
Le sodium est un métal réactif, mou, avec un point de fusion bas, appartenant aux métaux alcalins. Il réagit rapidement avec l'eau, produisant de l'hydroxyde de sodium, et est utilisé dans les alliages, les savons et la purification des métaux. Le chlorure de sodium, un composé vital, en fait un élément crucial dans l'environnement. Il est essentiel dans la fabrication de composés organiques et la production d'esters. Le sodium, le sixième élément le plus abondant dans la croûte terrestre, est extrait de minéraux comme les feldspaths et la halite.

2. Or (Au)
L'or est un métal épais, malléable, avec une teinte jaune frappante. En raison de sa résistance à la corrosion et de sa malléabilité, il peut être aplati en feuilles fines et dure longtemps. Au-delà de la décoration, l'or est utilisé dans la fabrication de panneaux solaires, comme fil d'embroidery, et dans des procédures médicales telles que la thérapie tumorale dans laquelle il utilise l'isotope radioactif Au-198. Il est utile dans de nombreuses applications en raison de sa conductivité et de sa rareté.

3. Béryllium (Be)
Le béryllium, un métal alcalino-terre léger, toxique, possède un point de fusion élevé et une conductivité thermique, et est non magnétique et résistant à la corrosion. Il est crucial dans la production d'alliages, la diagnostic par rayons X, les périphériques informatiques, les réacteurs nucléaires, les structures de satellites et la construction de dissipateurs de chaleur. Présent naturellement dans les minéraux, le béryllium joue un rôle important dans l'amélioration des propriétés des matériaux dans diverses applications technologiques.

4. Chrome (Cr)
Le chrome est un métal de transition dur et cassant. La fine couche d'oxyde qu'il forme protège les métaux sous-jacents lorsqu'il est utilisé en électroplacage et dans la production d'alliages. Sa présence et ses utilisations sont nombreuses, allant des cristaux d'émeraude aux capots de roues de voiture brillants, et ses alliages — comme l'acier inoxydable — montrent une endurance supérieure. Dans de nombreux secteurs, le chrome est un élément recherché en raison de sa résistance à la rouille et de son attrait visuel.

5. Magnésium (Mg)
Le magnésium est un métal alcalino-terre léger et réactif qui trouve diverses applications. Couramment utilisé dans les alliages d'aluminium, la coulée sous pression et la production d'acier, le magnésium présente une conductivité thermique et électrique similaire à celle de l'aluminium. Son utilisation dans les matériaux légers, les alliages et les améliorations de résistance spécifiques avec des nanoparticules de carbure de silicium illustre sa polyvalence dans les applications modernes.

6. Argent (Ag)
L'argent possède la conductivité électrique la plus élevée et est un métal brillant. C'est un métal précieux à la fois à des fins décoratives et fonctionnelles. L'argent est utilisé dans de nombreuses industries, notamment : la bijouterie, la frappe de pièces, la climatisation et la filtration de l'eau. Ses autres qualités en font un matériau recherché dans divers secteurs, mais sa haute conductivité est principalement sous-utilisée en électronique en raison de son coût élevé.

7. Lithium (Li)
Le lithium, le métal le moins dense, est un métal alcalin réactif utilisé dans diverses applications. Le lithium présente des propriétés uniques. Sa réactivité avec l'eau et sa participation à diverses réactions, ainsi que sa chaleur spécifique élevée et sa conductivité thermique, contribuent à son importance dans les domaines industriel et médical. Il est utilisé dans la formation d'alliages pour les pièces d'avion et dans les systèmes de climatisation.

8. Cobalt (Co)
L'élément ferromagnétique cobalt est utilisé dans diverses applications. La stabilité du cobalt à l'air, ses qualités magnétiques et sa réactivité progressive avec les acides dilués renforcent sa polyvalence dans des applications telles que : superalliages, aimants et catalyseurs. Le cobalt est essentiel aux avancées technologiques modernes, trouvant des applications dans l'aérospatiale, le pétrole et l'industrie chimique.

9. Baryum (Ba)
Le baryum est un métal blanc argenté. Il est utilisé dans les électrodes de bougies d'allumage, les tubes à vide et la boue de forage dans l'industrie pétrolière et gazière. Ses composés, utilisés dans les lampes fluorescentes, présentent une phosphorescence après exposition à la lumière. Avec une densité de 3,51 g/cm3, le baryum sert à diverses fins industrielles, montrant sa polyvalence et ses propriétés uniques.

10. Antimoine (Sb)
Présent naturellement sous forme de minéral sulfure d'antimoine, la stibnite, l'antimoine est un métalloïde gris. La conductivité de l'antimoine et sa capacité à se dilater lors du refroidissement le rendent utile dans diverses applications, notamment : cosmétique, semi-conducteurs et fabrication de batteries. On le trouve dans les minerais de valentinite et de stibnite présents dans la croûte terrestre.

11. Aluminium (Al)
L'aluminium est un métal léger et résistant à la corrosion. Il se caractérise par sa faible densité et son rapport résistance/poids élevé. Il possède des propriétés telles que la malléabilité et la ductilité. L'aluminium est largement utilisé dans : l'aérospatiale, la construction et l'emballage. Métallurgiquement, l'aluminium est extrait de son minerai par électrolyse. Il présente une bonne conductivité électrique, une conductivité thermique modérée et des propriétés non magnétiques. Notamment, aluminium il forme une couche d'oxyde protectrice, offrant une excellente résistance à la corrosion. Les applications vont des composants d'avion aux canettes de boisson.

12. Étain (Sn)
L'étain est un métal ductile et malléable qui a une couleur argentée distinctive. Les composants courants du soudage et des revêtements sont de l'étain pur ou des alliages d'étain. L'étain est extrait du minerai cassitérite en métallurgie. Il possède une conductivité thermique modérée et une conductivité électrique correcte. L'étain n'est pas magnétique mais résiste à la corrosion ; en particulier, il empêche la corrosion du fer. Les boîtes d'étain, la soudure électrique et les revêtements protecteurs en sont des exemples d'usages courants.

13. Cuivre (Cu)
Le cuivre, un métal polyvalent et hautement conducteur, est connu pour sa couleur rouge-brun. Il est couramment utilisé sous une forme relativement pure ou dans des alliages de cuivre comme le bronze et le laiton. Métallurgiquement, le cuivre est extrait des minerais par fusion. Le cuivre excelle en conductivité électrique et en bonne conductivité thermique. Il est non magnétique et présente une résistance à la corrosion, formant une patine verte protectrice avec le temps. Le cuivre trouve des applications répandues dans : le câblage électrique, la plomberie et divers composants industriels.

14. Calcium (Ca)
Le métal alcalino-terreux calcium est connu pour sa forte réactivité à l'eau et sa couleur blanc argenté. Sa composition chimique inclut le calcium dans diverses compounds, qui se trouvent souvent dans les minéraux de gypse et de calcaire. En raison de sa forte réactivité, le calcium n'est pas extrait sous sa forme élémentaire en métallurgie. Bien que le calcium ait une excellente conductivité thermique, il n'est pas reconnu pour sa conductivité électrique. Il est sujet à la corrosion et n'est pas magnétique. Les composés de calcium jouent un rôle important dans les matériaux de construction et les processus biologiques, malgré leur usage peu fréquent sous forme métallique.

15. Fer (Fe)
Le fer, un métal de transition crucial, se caractérise par son apparence brillante, argentée, et ses propriétés magnétiques. Sa composition chimique implique du fer pur ou des alliages de fer comme l'acier. Métallurgiquement, le fer est extrait du minerai de fer à l'aide d'une haute fournaise. Le fer présente une conductivité électrique modérée, une haute conductivité thermique et des propriétés ferromagnétiques. Bien qu'il soit sujet à la corrosion, le fer est largement utilisé dans la construction, la fabrication et les industries de transport.

16. Cadmium (Cd)
Le cadmium, doux et blanc bleuté, est un métal courant que l'on trouve dans les alliages, les pigments et les batteries rechargeables. Le cadmium est toxique, mais ses qualités spécifiques — telles qu'un point de fusion bas et une résistance à la corrosion — lui permettent d'être utilisé dans certaines industries. Dans certaines applications technologiques, le cadmium est avantageux en raison de sa conductivité électrique et de sa composition chimique.

17. Bismuth (Bi)
Le bismuth, un métal fragile et cristallin, est connu pour sa faible conductivité thermique et ses propriétés diamagnétiques. Utilisé en pharmacie, en cosmétique et dans les alliages, les caractéristiques distinctives du bismuth contribuent à ses applications de niche. Sa faible toxicité par rapport à d'autres métaux lourds renforce son utilisation dans divers produits médicaux et de consommation.

18. Platine (Pt)
En raison de sa rareté et de ses qualités catalytiques, le platine est un métal très prisé, dense et résistant à la corrosion. Le platine a plusieurs usages, notamment : bijoux, convertisseurs catalytiques et équipements de laboratoire. Son point de fusion élevé et sa composition chimique souhaitable en font un matériau précieux. En raison de ses qualités particulières, il est essentiel à de nombreuses activités scientifiques et industrielles importantes.

19. Potassium (K)
Le potassium, un métal alcalin, est très réactif et peu utilisé sous sa forme métallique. Cependant, ses composés trouvent des applications dans : fertilisants, savons et produits pharmaceutiques. Avec sa faible densité et sa conductivité électrique, la composition chimique et les propriétés du potassium contribuent à son rôle essentiel dans l'agriculture et divers processus chimiques.

20. Nickel (Ni)
Le nickel, de couleur blanc argenté, est le cinquième élément le plus abondant dans la croûte terrestre et le noyau. Bien que le corps humain ait besoin de ce métal de transition, une ingestion excessive peut avoir des effets négatifs sur la santé, comme le cancer. Les alliages de nickel sont utilisés dans : fils, pièces de monnaie et applications résistantes à la corrosion telles que turbines à gaz. Ils contribuent également à des matériaux comme Monel® et des plaques d'armure. Le nickel se trouve naturellement dans : le sol, l'eau et les météorites. Il possède une excellente conductivité thermique et se dissout lentement dans les acides. Il est essentiel pour de nombreuses applications industrielles et favorise la croissance des plantes.

21. Mercure (Hg)
La mercure est un métal de transition unique, connu pour être le seul élément courant à l'état liquide à température et pression standard. Elle a une apparence blanc argenté, est dense et présente une pression de vapeur mesurable à température ambiante. La composition chimique de la mercure reste constante dans le temps, circulant à travers des activités naturelles et humaines. Ses applications prospèrent dans les dispositifs électriques et l'électrochimie en raison de sa nature liquide volatile. De plus, ses composés sont utilisés dans divers domaines. Par exemple, le chlorure de mercure (calomel) sert de référence dans les mesures électrochimiques, tandis que le chlorure de mercure agit comme insecticide et désinfectant.

22. Plomb (Pb)
Le métal lourd plomb est connu pour sa malléabilité et sa douceur, ainsi que pour son faible point de fusion. Lorsqu'il est fraîchement coupé, le métal a un aspect brillant gris et résiste à la corrosion ; avec le temps, il ternit en gris terne. Depuis l'époque romaine, le plomb est utilisé pour la peinture et les tuyaux. Plus récemment, il a été largement utilisé comme composant principal dans les batteries au plomb-acide malgré sa faible conductivité électrique. En raison de sa nature dangereuse, le plomb est nocif pour les personnes et peut causer une intoxication au plomb lorsqu'il cible des organes internes importants. Le plomb est utilisé dans la soudure d'équipements électriques, ce qui en fait un composant crucial de nombreuses opérations industrielles.

23. Vanadium (V)
Le vanadium est un élément rare, dur et ductile, de couleur gris-blanc. Il est connu pour sa résistance à la corrosion et est principalement utilisé dans le ferrovanadium et les alliages d'acier. Le vanadium contribue à la résistance des composants critiques dans : avions, réacteurs nucléaires et structures aériennes à grande vitesse. L'oxyde de vanadium est utilisé comme catalyseur dans la fabrication de l'acide sulfurique et de la céramique, tandis que sa présence dans le verre lui confère une teinte verte ou bleue. Dans un contexte biologique, le vanadium joue un rôle dans certains enzymes, comme la nitrogenase au vanadium utilisée par les micro-organismes fixateurs d'azote.

24. Tungstène (W)
Le tungstène, également appelé wolfram, est un métal de transition puissant avec un point de fusion élevé et une chimie complexe. Les abrasifs, tubes électroniques, filaments d'ampoules et outils en acier spécial ne sont que quelques applications des alliages de tungstène. Dans les industries minière, pétrolière et métallurgique, le carbure de tungstène est une substance chimique essentielle. Le tungstène est considéré comme dangereux en quantités importantes en raison de sa toxicité écologique, même si son rôle biologique est peu évident. Il est économiquement important et peut, dans certaines circonstances, remplacer le molybdène.

25. Uranium (U)
L'uranium est un élément radioactif de la série des actinides. C'est un combustible nucléaire vital, représentant environ deux parties par million de la croûte terrestre. Les minerais d'uranium, comme la pitchblende et l'uraninite, sont utilisés comme sources de combustibles nucléaires, fournissant plus d'énergie que les gisements récupérables connus de combustibles fossiles. L'uranium est dense, dur et de couleur blanc argenté, se ternissant dans l'air. Il constitue un composant clé dans les réacteurs nucléaires, produisant une énergie comparable à celle de millions de kilogrammes de charbon à partir d'une livre d'uranium.

26. Molybdène (Mo)
Le molybdène est un métal de transition dur, de couleur blanc argenté, connu pour son point de fusion élevé. Il renforce l'acier à haute température, ce qui est avantageux pour les applications moteur. En plus d'être un fertilisant pour des plantes comme le chou-fleur, le molybdène est utilisé comme catalyseur dans le secteur pétrolier. Le molybdène possède 35 isotopes et est utilisé dans des contextes biologiques et industriels.

27. Zinc (Zn)
Le zinc est un métal légèrement cassant à température ambiante, ayant une apparence gris brillant. Chimie similaire au magnésium, le zinc est l'élément 24 le plus abondant dans la croûte terrestre. Il est utilisé dans la fabrication de matériaux de couverture, la création d'oxyde de zinc, et comme pigment blanc dans les peintures à base d'huile. Le zinc est crucial pour les enzymes dans le corps humain, et son oxyde résiste à des températures élevées, empêchant les pneus de se déchirer dans les applications automobiles.

28. Titane (Ti)
Le titane est un métal de transition, bien connu pour sa résistance, son apparence brillante et sa résistance à la corrosion. Le titane est largement utilisé dans les alliages et est employé dans : implants médicaux, tuyaux, engins spatiaux, avions et navires de guerre. Les peintures contiennent généralement le pigment blanc titane dioxide. De plus, le titane joue un rôle important dans de nombreux développements techniques, notamment les stimulateurs cardiaques, les remplacements de hanches et de genoux, et les électrodes.

29. Palladium (Pd)
Le palladium est un métal rare et brillant, de couleur blanc argenté. Il fait partie des métaux du groupe du platine (PGMs) et possède le point de fusion le plus bas de ce groupe. Le palladium est largement utilisé dans : convertisseurs catalytiques, électronique, dentisterie, médecine et joaillerie. Il catalyse des processus chimiques, absorbe l'hydrogène pour le stockage, et a des applications en photographie artistique. Les gisements de palladium sont rares, le recyclage étant une source importante.

30. Manganèse (Mn)
Le manganèse est un métal dur, cassant, de couleur gris-blanc. Il a de nombreuses applications et se trouve en combinaison avec le fer et d'autres minéraux. C'est un oligo-élément vital pour les êtres vivants et joue un rôle important dans la fabrication d'alliages métalliques, notamment l'acier inoxydable. Les peintres utilisent le dioxyde de manganèse, un pigment noir-brun, et les barreaux de prison, coffres-forts, canons de fusil et rails de chemin de fer utilisent l'acier au manganèse, un métal résistant. Il sert de catalyseur et est également utilisé dans les batteries à cellules sèches.

Comment choisir le meilleur type de métal à utiliser ?

Voici quelques conseils lors du choix du meilleur type de métal à utiliser :

Considérez la fonctionnalité, les conditions environnementales, la résistance, la durabilité et le budget.
Évaluez les propriétés du matériau, la disponibilité, l'impact environnemental, et effectuez des tests ou des prototypes.
Consultez des professionnels en métallurgie, ingénierie ou science des matériaux pour leur expertise, leur optimisation et leur gestion des risques. Cette approche systématique garantit une sélection de métal rentable, adaptée à la performance, en économisant du temps et en améliorant la réussite du projet.

Quelles sont les différentes caractéristiques du métal ?

Les métaux présentent des caractéristiques distinctives :

Transfert efficace de la chaleur et de l'électricité.
Capacité à se déformer sans se casser.
Capacité à s'étirer en fils fins.
Apparence brillante.
Haute masse par unité de volume.
Transition de solide à liquide.
Résistance à l'étirement.
Capacité à résister à la dégradation environnementale.

Quel est le meilleur type de métal à utiliser pour un câble ?

Le meilleur matériau pour les câbles est le cuivre. Le cuivre est un métal populaire et abordable, très conducteur électrique, juste après l'argent. Sa conductivité exceptionnelle en fait la norme dans l'industrie pour les applications de câblage en assurant un transfert efficace de l'énergie tout en équilibrant coût et performance.

Quel est le meilleur type de métal à utiliser pour un fil électrique ?

Le cuivre est le matériau idéal pour le câblage électrique. Sa excellente conductivité électrique est la raison de son utilisation répandue. Le cuivre est également le meilleur matériau en raison de sa malléabilité et de la simplicité de l'enroulement ou de la soudure, en particulier pour les besoins de câblage importants. Le meilleur métal pour les lignes électriques est le cuivre, qui possède à la fois une conductivité et des qualités de manipulation utiles.

Pour en savoir plus, consultez notre guide sur le fil électrique.

Quel est le meilleur type de métal à utiliser pour les valves ?

Le matériau recommandé pour les valves est l'acier inoxydable, un alliage de fer, chrome (et parfois nickel) qui résiste à la corrosion. Il est exceptionnellement résistant à une large gamme de substances, y compris les alcalis et les acides. D'autre part, en raison de leur rapport résistance/poids exceptionnel, les valves en titane fonctionnent très bien dans les moteurs haute performance, même si elles sont abordables.

Quel est le meilleur type de métal à utiliser pour l'emballage ?

La tôle d'étain est le choix principal pour l'emballage alimentaire. Elle désigne l'acier recouvert d'une fine couche d'étain, garantissant une excellente résistance à la corrosion. Son utilisation répandue dans l'industrie alimentaire atteste de sa fiabilité, empêchant la contamination et préservant la qualité du produit.

Quel métal est le meilleur pour Usinage CNC

Métaux ferreux
Les métaux ferreux sont ceux contenant du fer, comme l'acier et ses nombreuses alliages, ou la fonte. Si la résistance est la caractéristique la plus importante que vous recherchez, vous souhaitez probablement un métal ferreux.

Aluminium
L'aluminium est le métal non ferreux le plus couramment utilisé. Il possède un excellent rapport résistance/poids ainsi qu'une certaine résistance à la corrosion. De plus, il est relativement facile à travailler.

Laiton et autres alliages de cuivre
Choisissez le laiton ou les alliages de cuivre pour leurs propriétés décoratives, leur conductivité électrique/thermique, leur excellente résistance à la corrosion, ou parce qu'ils sont faciles à travailler.

Alliages de Nickel à Haute Température
Ces alliages sont les seuls disponibles pour les conditions exigeantes rencontrées dans les sections chaudes des turbines utilisées pour les applications aéronautiques et marines.

Titane
Autres Métaux Non-Ferreux

Classe de Matériau Résistance* Dureté+ Usinabilité Coût Applications typiques
Aluminium 6061 Moyenne Moyenne ★★★★★ $ Composants d'aéronefs à usage général Pièces automobiles Cadres de bicyclettes Contenants alimentaires
6082 Moyenne Moyenne ★★★★★ $ Composants d'usage général Pièces automobiles Contenants alimentaires
7075 Haute Moyenne ★★★★ $$$ Composants aéronautiques et spatiaux Pièces automobiles Applications marines Équipements sportifs
5083 Moyenne Faible ★★★★★ $$ Applications marines Vaisseaux sous pression
Acier inoxydable 304 Haute Moyenne ★★ $$$ Composants d'usage général Dispositifs médicaux Industrie alimentaire Applications marines Traitement chimique
316 Haute Moyenne ★★ $$$$ Équipements de préparation alimentaire Applications marines Architecture Implants chirurgicaux Conteneurs chimiques
2205 Duplex Haute Haute ★ $$$$$ Pétrole et gaz Applications marines Traitement chimique Échangeurs de chaleur
303 Haute Haute ★★★ $$$$ Composants d'aéronefs Pièces de machines Écrous, boulons, engrenages, bagues
17-4 Haute Très Haute ★★ $$$$$ Lames de turbines Applications marines Vaisseaux chimiques Pétrole & Gaz Applications nucléaires
Acier doux 1018 Moyenne Moyenne ★★★ $$ Composants de machines à usage général Jigs & fixtures
1045 Moyenne Haute ★★ $$$ Composants de machines à usage général
A36 Haute Moyenne ★★★ $$ Composants de construction Jigs & fixtures
Acier allié 4140 Moyenne Haute ★★ $$$ Composants de machines à usage général Outils
4340 Haute Haute ★★ $$$ Équipement d'atterrissage d'aéronefs Transmission de puissance Outils
Acier à outils D2 Haute Très Haute ★ $$$$ Outils de travail à froid Matrices & poinçons Outils de coupe & couteaux
A2 Haute Très Haute ★ $$$$ Outils de travail à froid Matrices & poinçons Outils de coupe & couteaux
O1 Outil de travail à chaud Très élevé ★ $$$$$ Matrices & poinçons
Laiton C36000 Moyen Moyen ★★★★★ $$$$$ Pièces mécaniques Vannes & buses Architecture
: Résistance à la traction – Moyen : 200-400 MPa, Élevé : 400-600 MPa
: Dureté – Moyen : 50-90 HRB, Élevé : 90 HRB – 50 HRC, Très élevé : au-dessus de 50 HRC
Résistance du matériau* Température de fonctionnement+ Ductilité Coût Applications typiques
ABS Moyen Jusqu'à 60°C ★★★ $$$$$ Boîtiers électroniques automobiles Tubes & raccords Produits de consommation
Nylon Élevé Jusqu'à 100°C ★ $$$$$ Pièces automobiles Pièces mécaniques Fixations
Polycarbonate (PC) Élevé Jusqu'à 120°C ★★ $$$$$ Architecture Boîtiers électroniques automobiles Contenants alimentaires
POM (Delrin) Moyen Jusqu'à 82°C ★★★★ $$$$$ Pièces mécaniques Boîtiers électroniques Bagues & raccords
PTFE (Téflon) Faible Jusqu'à 260°C ★★★★ $$$$$ Applications haute température Traitement chimique Boîtiers électroniques Transformation alimentaire
PEHD Faible Jusqu'à 80°C ★ $$$$$ Contenants chimiques Tubes & raccords Produits de consommation
PEEK Élevé Jusqu'à 260°C ★★ $$$$$ Applications médicales Traitement chimique Transformation alimentaire Vannes à haute pression.

 

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