Guía de selección de materiales de mecanizado CNC

¿Tienes un proyecto con un gran diseño? Ha tenido un buen comienzo, con las especificaciones y el prototipo ya terminados. Ahora está listo para comenzar a elaborar su producto. Si está interesado en usar una máquina CNC para fabricar la nueva pieza, no se sentirá decepcionado con los resultados, especialmente si elige el material adecuado.

El mecanizado CNC se ha convertido en un elemento básico para una amplia gama de disciplinas que necesitan fabricar piezas especializadas para sus proyectos. Los materiales CNC se han ampliado para satisfacer las demandas de los consumidores, ingenieros, contratistas y otros campos para crear soluciones para aplicaciones muy específicas. Tener una variedad de materiales para elegir es un lujo, pero también puede ser abrumador y confuso si no analizas cuáles son tus necesidades y te haces algunas preguntas antes de tomar una decisión.

Si desea que su proyecto se ejecute de manera eficiente y produzca productos que encajen perfectamente, esta guía de materiales de mecanizado CNC puede ayudarlo durante su proceso de toma de decisiones.

Esta guía lo guiará a través de los siguientes pasos para que pueda elegir un material CNC ideal para su proyecto:

1. Definir cómo se usará el producto que fabricará para que pueda basar sus decisiones materiales en la funcionalidad del resultado final
2. Analizar si su producto se utilizará en interiores, lejos de las inclemencias del tiempo, o al aire libre, donde puede necesitar propiedades resistentes a la corrosión
3. Determinar la carga de tensión necesaria del material y la tolerancia dimensional para que pueda crear un producto confiable basado en su uso previsto
4. Teniendo en cuenta si su pieza necesitará sujetadores compatibles o si tendrá propiedades de resistencia al desgaste para que pueda ser un sujetador en sí misma
5. Conocer las temperaturas de funcionamiento ideales del producto para que pueda elegir un material que pueda soportar los cambios de temperatura necesarios
6. Evaluar el peso y la capacidad de estrés de su producto para elegir el material que permitirá que su pieza funcione correctamente
7. Calcular los costos de su proyecto para asegurarse de obtener una buena oferta por el material que elija

Preguntas esenciales para seleccionar el material CNC correcto

Elegir los materiales correctos para su pieza es la diferencia entre resultados mediocres y resultados óptimos. Estas preguntas importantes son el mejor lugar para comenzar. Cuanto más pueda reducir los materiales de mecanizado CNC que serían los más adecuados para su pieza, más fácil será seleccionar un material que se adapte a sus necesidades y sea rentable. Aquí hay algunas cosas que debe considerar.

¿Cómo se utilizará la pieza?

Dado que el mecanizado CNC se ha expandido a lo largo de los años, también lo han hecho los componentes de máquinas CNC. Se pueden usar tipos similares de materiales para una variedad de productos y dar como resultado capacidades variables. El aislamiento es un gran ejemplo. Los materiales utilizados para aislar un alcoholímetro pueden diferir de los materiales que proporcionan aislamiento en una cámara. Ambos se usan para el mismo propósito, pero no de la misma manera ni para el mismo tipo de resultado. En el otro extremo del espectro, los materiales para paredes insonorizadas tienen diferentes especificaciones y usos. Comience su búsqueda de material considerando los resultados de su producto.

¿Se utilizará la pieza en exteriores o en interiores?

Los ambientes exteriores e interiores son muy diferentes:uno depende completamente del clima, mientras que el otro suele ser un ambiente mucho más controlado. Por ejemplo, en ambientes al aire libre, debe planificar la humedad. Su material deberá poder resistir los efectos de la corrosión, como la oxidación, para mantener su integridad a lo largo del tiempo. La espuma rígida proporciona un gran ejemplo de un material que resiste la humedad y la oxidación mientras mantiene la integridad estructural.

Las temperaturas extremas, tanto altas como bajas, también eliminarán ciertos materiales como la mejor opción. Es posible que también deba cumplir con el código de especificaciones reguladas por la FDA. El lugar donde se usarán o almacenarán sus productos y cómo reaccionarán a la humedad y a los cambios extremos de temperatura se convierte en la piedra angular para decidir con qué material utilizar.

¿Cuál es la carga de tensión del material?

Las cargas de alto estrés pueden hacer que ciertos materiales se tensen o incluso se rompan. Cuando esté considerando qué material usar para su pieza, asegúrese de haber tenido en cuenta la carga de tensión. Si su pieza estará expuesta a mucha tensión, el material del que está hecho necesitará la capacidad de resistir cargas y evitar la deformación.

¿Cuál es la tolerancia dimensional del material?

Cuando esté considerando componentes mecanizados por CNC, preste mucha atención a la tolerancia dimensional. Además de afectar el éxito de su proceso de fabricación, la tolerancia dimensional también afecta sus resultados, las piezas y herramientas que elija y sus métodos de montaje y corte.

Necesita saber la tolerancia requerida para su pieza. Si está trabajando a partir de un diseño o boceto de una pieza antigua, es una buena idea asegurarse de que la tolerancia sea adecuada. Los errores tipográficos pueden ocurrir fácilmente en la documentación. Incluso si la información es correcta, si puede hacer un ajuste para aflojar la tolerancia y permitir que la pieza funcione a su máximo potencial, podría ahorrar dinero al volver a evaluar la tolerancia. Las tolerancias más estrictas suelen ser más caras de producir.

Algunas herramientas de mecanizado utilizan una tolerancia dimensional estándar como predeterminada, pero si no especifica una tolerancia o descubre que sus números están equivocados, terminará pidiendo una pieza que puede no encajar o no funcionar en absoluto. Si bien puede arreglar esto, tomará más tiempo de su proyecto cambiar el tamaño o reordenar la pieza, y terminará costándole más que si hubiera determinado la tolerancia correcta por adelantado. Este simple paso inicial puede ayudarlo a ahorrar dinero a largo plazo.

Si no está seguro de cuál es la tolerancia exacta para la pieza que necesita, en lugar de arriesgarse a adivinar, deje que una empresa de mecanizado CNC como American Micro Industries lo ayude a averiguarlo.

¿Cuál es la sujeción requerida?

Si los componentes mecanizados por CNC que necesita se van a utilizar como sujetadores, considere eso al elegir un material. Los materiales influyen en la seguridad con la que encajarán los sujetadores. Diferentes materiales tienen diferentes propiedades, por ejemplo, fuerza, resistencia a la corrosión, fragilidad y corrosión galvánica, por lo que debe elegir un material que refleje las propiedades que desea que tengan sus sujetadores. El material más común para los sujetadores es el acero, pero también puede crear sujetadores de calidad a partir de otros materiales.

Si está buscando una nueva pieza para sujetar, debe encajar perfectamente. Si no tiene en cuenta el tipo de sujeción que necesitará cuando se decida por un material, es posible que su mecanismo no funcione correctamente.

¿Cuáles son las temperaturas de funcionamiento?

Tenga en cuenta la temperatura de funcionamiento que la pieza deberá soportar cuando esté en su lugar como parte de su proceso de fabricación. Desea asegurarse de que el punto de fusión del material que elija sea inferior al de la temperatura de funcionamiento. También desea asegurarse de que el material pueda manejar las fluctuaciones en la temperatura de funcionamiento. Si bien algunos de los materiales más duraderos están fabricados para resistir estos cambios, muchos mostrarán signos de deformación, expansión o descomposición con el tiempo. Las temperaturas extremas también pueden afectar negativamente la durabilidad de algunos materiales.

La temperatura de funcionamiento es igualmente importante cuando se trabaja con materiales de mecanizado CNC, para que pueda estar seguro de que las temperaturas resultantes del corte y la conformación de la pieza no la distorsionarán. Hacer la conexión entre la temperatura de funcionamiento y el material que está utilizando es esencial para un diseño y una producción exitosos.

Altas temperaturas y su impacto en los materiales

Las altas temperaturas juegan un papel crucial al seleccionar qué materiales usar, ya que muchos materiales se deteriorarán bajo el calor extremo. Un plástico popular que pierde resistencia a altas temperaturas es el cloruro de polivinilo o PVC. Si bien tiene una buena clasificación de resistencia al fuego, su temperatura de trabajo es de aproximadamente 176 °F. La estabilidad tiende a perderse alrededor de los 280 °F, lo que lo hace inadecuado para algunos proyectos.

Algunos materiales son resistentes y duraderos en estas condiciones de altas temperaturas. Por ejemplo, el poliisocianurato tiene propiedades que no le permiten derretirse o congelarse. El plástico termoestable se procesa primero como un material viscoso, lo que le permite formar múltiples formas. Después del curado, se vuelve rígido y excepcionalmente estable. Cuando se pregunte qué materiales puede usar en una máquina CNC para crear la pieza que necesita, asegúrese de considerar cómo el material maneja las altas temperaturas.

¿Cuáles son la capacidad de peso y estrés?

Dependiendo de lo que desee hacer con sus componentes mecanizados por CNC, debe considerar el peso de sus materiales. Más grande no siempre es mejor, y menos no siempre significa más, especialmente cuando se trata de costos.

Los materiales pesados ​​absorben una gran cantidad de estrés. Para proyectos que requieren capacidades de soporte de peso excesivas y resistencia a cargas de alto estrés, puede considerar materiales pesados. Sin embargo, si trabaja en proyectos sensibles al peso, es posible que desee evitar los materiales pesados.

Los materiales livianos son populares para proyectos sensibles al peso. Si bien no son tan pesados ​​como los materiales pesados, aún son duraderos y capaces de absorber una cantidad sustancial de estrés. Desafortunadamente, no son muy rentables, ya que por lo general no incluirán todas las funciones materiales que desea para su proyecto. Los materiales livianos son ideales para varios productos, pero si el costo es un factor importante, es posible que no sean una buena opción.

Elegir entre materiales pesados ​​y livianos es solo una de las razones por las que es importante priorizar las características más importantes de su pieza mecanizada por CNC. De esa manera, puede especificar qué elementos son cruciales para que su pieza funcione correctamente, eliminar materiales que no cumplan con esos estándares y luego comparar costos.

La fuerza no significa necesariamente cuánto peso puede soportar un objeto. Hay más componentes que pueden necesitar ser examinados, tales como:

• Resistencia a la tracción: La resistencia de un objeto a romperse bajo tensión.
• Fuerza de resistencia: La capacidad general de absorción de tensión de un objeto.
• Resistencia al desgaste: La capacidad de un objeto para manejar la fricción o ser autolubricante. Un buen ejemplo de esto es el polietileno de ultra alto peso molecular o UHMW. Es un producto similar al Teflon®, pero es más resistente a la abrasión.
• Dureza: La capacidad de un objeto para soportar cargas superficiales puntuales. La dureza generalmente se indica con un número de dureza Brinell o Rockwell.

¿Cuáles son los costos generales del proyecto?

Los materiales más caros suelen ser materiales ligeros y de alta resistencia. El mejor método para elegir un componente rentable es seleccionar uno que cumpla con su perfil de resistencia, restricciones de temperatura y requisitos de ajuste. Cuantos más requisitos o restricciones cruciales tenga para sus materiales, más fácil será centrarse en esos elementos clave.

Encontrar una industria que proporcione cotizaciones gratuitas y sin mínimos para sus materiales ayudará a reducir los costos de inmediato. Una vez que reduzca los detalles, podrá decidirse por un material más rentable que satisfaga la mayoría de sus necesidades.

¿Qué materiales se pueden utilizar en una máquina CNC?

Una mejor pregunta podría ser qué materiales no se pueden usar. Las máquinas CNC cortan casi cualquier material que se te ocurra. Si bien puede usar una amplia gama de materiales en una máquina CNC, los materiales más comúnmente empleados son:

• Metales: Como aluminio, latón o acero
• Plásticos: Como acetal (POM), acrílicos (PMMA), policarbonato (PC) y polipropileno (PP)
• Madera: Como madera dura, madera contrachapada o madera blanda
• Espuma: Como la espuma tallada y la espuma rígida, que tienden a ser más livianas pero duraderas.

¿Qué tipo de material debería probar?

¿Qué tipo de material debería probar?

Una vez que haya considerado todos los factores enumerados anteriormente, es probable que pueda determinar qué material es el mejor para su pieza. Puede ser necesario cierto nivel de ajuste y experimentación para encontrar la opción exacta. Aquí hay una descripción general de cuatro materiales populares utilizados en componentes mecanizados por CNC:

• Espuma rígida: Por métodos de conducción, la espuma rígida sirve como la espuma con el mayor valor de aislamiento. Puede funcionar a temperaturas tan bajas como -100 °F y tan altas como 200 °F. La espuma rígida también tiene un valor R más alto, lo que la convierte en una opción premium para pisos, paredes y otros productos basados ​​en estructuras que necesitan resistir humedad.
• Espuma para tallar: La espuma para tallar puede adoptar casi cualquier forma. Por lo general, se usa como modelo para moldes debido a su flexibilidad, pero también se usa en componentes como juntas y sellos. La espuma para tallar contiene poliisocianurato, que es denso y resistente a temperaturas extremas.
• Fenólicos: Si necesita cumplir con especificaciones de grado militar como MIL-I-24768, los fenólicos pueden cumplir este requisito. Hay varios para elegir, como CE, LE, G10, G10/FR4, G9, G11 y G7. Cada uno tiene su propio conjunto de fortalezas. Por ejemplo, el tejido fino de lino fenólico produce buenas propiedades mecánicas, estabilidad dimensional y un mejor acabado para los componentes mecanizados que el material CE. Sin embargo, el lino fenólico no se sugiere para el aislamiento eléctrico primario. Los fenólicos LE cumplen con los requisitos Mil-I-24768/13 FBE, mientras que los fenólicos CE cumplen con los requisitos Mil-I-24768/14 FBG.
• Plásticos: Los plásticos vienen en muchos tipos, y la mayoría se utilizan para casquillos, cojinetes o aislamiento eléctrico. Dicho esto, existe un mercado para los tipos de plásticos más populares. La gama de usos del plástico es amplia y beneficia a muchas industrias, como la aeroespacial, automotriz, médica y electrónica.

Consejos generales sobre el mecanizado CNC de ciertos materiales

La decisión de cuál de los materiales de mecanizado CNC usar para su pieza depende en última instancia de lo que esté buscando crear, pero aquí hay algunos consejos generales para usar como una breve guía de materiales de mecanizado CNC:

• Considere materiales no metálicos: No asuma que los metales son su mejor opción. Los materiales no metálicos se han vuelto populares porque son livianos pero duraderos, como la espuma que se puede moldear en varias formas. Los no metales también retienen pequeños detalles durante el corte. Si su proyecto parece uno que puede beneficiarse del uso de no metales, existen muchas opciones que pueden beneficiar su producto final.
• Conoce la diferencia entre las espumas:  Recuerde que la espuma rígida y la espuma para tallar sirven para diferentes propósitos. Si bien ambos son livianos pero duraderos, la espuma rígida es mejor para las piezas que se enfocan en la estabilidad e integridad estructural, mientras que la espuma tallada se usa a menudo como aislamiento y prototipos para moldes.
• Considere los compuestos fenólicos: Los fenólicos son excelentes opciones, especialmente cuando necesita cumplir con regulaciones o especificaciones específicas para proyectos relacionados con el ejército.
• Más información sobre diferentes plásticos: Puede elegir entre una amplia variedad de plásticos diversos. El acetal se usa a menudo para reemplazos de bujes y cojinetes. El polímero de fluoruro de polivinilideno, o PVDF, se utiliza en el aislamiento de cableado eléctrico. Puede emplear UHMW en biomaterial médico, como dispositivos de reemplazo de rodilla, cadera y columna. Estos son solo algunos ejemplos de las infinitas posibilidades que ofrecen los plásticos.

Comuníquese con American Micro Industries para analizar los materiales de mecanizado CNC

Pregúntese con qué tipo de empresa quiere trabajar para mecanizar sus materiales. Busque industrias llave en mano con gran atención a los detalles y capacidad para crear piezas difíciles de encontrar. Investigue y seleccione su empresa en función de los valores, la calidad y la eficiencia también. American Micro Industries ofrece las soluciones que necesita de manera oportuna y asequible.

Esta guía debe brindarle información y orientación para su proceso de toma de decisiones. Póngase en contacto con nosotros para analizar cualquier inquietud adicional sobre los materiales o el proceso de mecanizado para aclarar cualquier pregunta persistente que pueda tener. Cuando esté listo para comenzar, estaremos listos para ayudarlo.