“Prepárese” para esta guía detallada de materiales CNC

En sectores que requieren piezas duraderas de alto rendimiento, como las industrias automotriz, aeroespacial y robótica, el acero y el aluminio tienden a ser los materiales elegidos para muchas aplicaciones. Sin embargo, el acero y el aluminio tienen características físicas y precios muy diferentes, por lo que es muy importante determinar cuál se adapta mejor a una pieza determinada.

Uno de esos factores determinantes suele ser el método de fabricación, que en estas industrias suele ser el mecanizado CNC. Al mecanizar una pieza de metal, existen varias razones clave por las que el acero puede ser una elección de material más adecuada que el aluminio. Mientras que el aluminio es increíblemente ligero, el acero es mucho más resistente. Además, el aluminio tiende a ser mucho más caro.

Sin embargo, la elección no se reduce solo al aluminio frente al acero. El acero es en realidad una familia de materiales, y es importante evaluar cuidadosamente los diferentes aceros, y sus respectivas ventajas y limitaciones, durante el proceso de selección de materiales. Estos son cuatro de los tipos de acero que se mecanizan con mayor frecuencia y lo que los equipos de productos deben saber sobre cada uno.

1. Acero 4140

El acero 4140 se utiliza en numerosas industrias debido a su alta resistencia a la fatiga, dureza general y resistencia a la abrasión y al impacto. La composición química del 4140 lo hace particularmente fuerte, tenaz, dúctil y endurecible. Además, el cromo y el molibdeno contribuyen a la resistencia a la corrosión, y el contenido de manganeso y carbono aumenta aún más la capacidad de endurecimiento y promueve la desoxidación. Se considera muy versátil y fácil de mecanizar, y se puede utilizar para muchas piezas de acero de uso general.

El acero 4140 es mucho más resistente que los aceros al carbono simples, por lo que requiere más fuerza para una formación efectiva. Además, cuando se mecaniza acero 4140, el recocido es más importante que con aceros simples con bajo contenido de carbono. Si bien a menudo se templa, el 4140 no se suelda fácilmente y requerirá un tratamiento térmico previo y posterior a la soldadura para evitar el agrietamiento, además de tener en cuenta el uso de un material de relleno compatible.

4140 exige un costo de material ligeramente más alto que el acero al carbono puro sin aleación, así como un costo de mecanizado sustancialmente más alto. Sin embargo, debido a que es tan resistente y duradero, se considera muy rentable.

Especificaciones mecánicas:

• Tratamiento térmico:templado en aceite, templado a 540 °C, redondo de 25 mm
• Resistencia máxima a la tracción:1140 MPa
• Alargamiento a la rotura:18 %
• Módulo de elasticidad:205 GPa
• Dureza:35 HRC

2. acero 1018

El acero 1018 es un acero al carbono de uso general compuesto de hierro, carbono, manganeso, fósforo y azufre. El acero 1018 tiene una excelente soldabilidad, pero no es tan duro como otros aceros.

El principal beneficio del acero 1018 es su trabajabilidad. Es muy fácil de moldear, forjar, soldar y trabajar en caliente, lo que lo hace ideal para piezas que requieren dobleces severos u otras características finas. Como tal, el acero 1018 se usa a menudo para aplicaciones como ejes, husillos, pasadores o varillas. También se considera una buena opción para piezas carburadas.

Aunque el acero 1018 se puede soldar, no se recomienda soldar cuando el acero ha sido carbonitrurado y carburizado. Esta es una limitación que los equipos de fabricación deben tener en cuenta cuando trabajan con acero 1018. Debido a la textura relativamente suave del material, también puede ser difícil terminarlo.

La maquinabilidad, la resistencia y la precisión del acero 1018 tienen un alto precio. Es más caro que algunos aceros comparables, pero es mucho más adecuado para el mecanizado CNC que estos aceros similares.

Especificaciones mecánicas:

• Estirado en frío
• Resistencia máxima a la tracción:440 MPa
• Alargamiento a la rotura:15 %
• Módulo de elasticidad:200 GPa
• Dureza:71 HRB

3. acero 1045

El acero 1045 está compuesto de hierro, carbono, silicona, manganeso y azufre o fósforo. Es un acero de carbono medio diseñado para resistencia y dureza. Su precisión de tamaño, rectitud y concentricidad lo hacen especialmente adecuado para aplicaciones de alta velocidad. Se usa con frecuencia para fabricar pernos, espárragos, engranajes, ejes y flechas.

1045 a menudo se selecciona por su fuerza relativa y resistencia al impacto. El acero 1045 mide 54 en la prueba de impacto Izod. También es altamente maquinable y se puede soldar más fácilmente que los aceros con alto contenido de carbono o de alta aleación, ya sea estirado en frío o normalizado.

Sin embargo, dado que el 1045 es un acero de resistencia a la tracción media y templabilidad media, no es adecuado para aplicaciones que requieren un material de muy alta resistencia. Para aplicaciones que requieren más fuerza y ​​resistencia al desgaste que los aceros dulces, pero menos fuerza que los aceros más duros, el 1045 puede ser una buena opción.

El acero 1045 se puede templar por llama o por inducción tanto en condiciones normalizadas como laminadas. Sin embargo, no responde favorablemente a la nitruración, ya que carece de los elementos de aleación necesarios.

El acero 1045 es más caro y ofrece mayor resistencia que el acero 1018, pero tiene la misma soldabilidad y maquinabilidad, lo que contribuye a su mayor costo.

Especificaciones mecánicas: 

• Estirado en frío
• Resistencia máxima a la tracción:625 MPa
• Alargamiento a la rotura:12 %
• Módulo de elasticidad:206 GPa
• Dureza:88 HRB

4. acero 4130

Considerado un acero bajo en carbono, el acero 4130 está compuesto de hierro, carbono, cromo, manganeso, molibdeno, fósforo, silicio y azufre. 4130 es un acero excepcionalmente resistente que es relativamente fácil de tratar térmicamente y muy manejable.

El acero 4130 ofrece un módulo de elasticidad superior al de la mayoría de los otros aceros de resistencia máxima similar, lo que le permite soportar grandes tensiones. Esta calidad hace que el acero 4130 sea especialmente favorable como acero estructural, utilizado para diversas aplicaciones de construcción. Por todas estas razones, el 4130 se usa con frecuencia en la creación de equipos de fabricación, maquinaria de trituración de rocas y productos de soldadura por resistencia. El acero 4130 es muy adecuado para una variedad de procesos de tratamiento térmico.

Si bien el acero 4130 es altamente tratable térmicamente, puede ser un desafío soldarlo. Su alta templabilidad dificulta la selección de un metal de aporte compatible que tenga una resistencia comparable. Es necesario comprender las propiedades del 4130 y las propiedades de cualquier metal de aporte para soldar con éxito este acero.

El acero 4130 es un acero de costo relativamente bajo, tanto en términos de costo de materia prima como de costo de corte. Es, en muchos sentidos, comparable al acero inoxidable de grado aeronáutico en sus propiedades físicas, pero tiene un precio mucho más bajo, lo que lo convierte en una opción deseable para muchos equipos de productos.

Especificaciones mecánicas:

• Templado en agua a 855 °C, revenido a 450 °C, redondo de 25 mm
• Resistencia máxima a la tracción:993 MPa
• Alargamiento a la rotura:18,5 %
• Módulo de elasticidad:205 GPa
• Dureza:31 HRC

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El mecanizado CNC es un proceso de fabricación muy versátil que permite la creación rápida de piezas resistentes y funcionales hechas de innumerables materiales, incluidos los aceros. Sin embargo, determinar el mejor acero, u otro metal o plástico, para un proyecto determinado puede ser un desafío y llevar mucho tiempo, especialmente cuando se enfrenta a tantas opciones.

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