Selección del material CNC adecuado

El mecanizado CNC puede producir piezas de casi cualquier metal o plástico. Siendo este el caso, hay una amplia gama de materiales disponibles para piezas producidas mediante fresado y torneado CNC. Seleccionar el adecuado para su aplicación puede ser todo un desafío, y comprender las ventajas y los mejores usos de cada material disponible puede ser crucial.

En este artículo, comparamos los materiales CNC más comunes, en términos de propiedades mecánicas y térmicas, costo y aplicaciones típicas (y óptimas).

¿Cómo se seleccionan los materiales CNC correctos?

Cuando está diseñando una pieza para mecanizar con CNC, es esencial elegir los materiales correctos. Estos son los pasos básicos que recomendamos seguir para seleccionar los materiales adecuados para sus piezas personalizadas.

• Defina los requisitos de material:estos pueden incluir requisitos mecánicos, térmicos u otros materiales, así como el costo y el acabado de la superficie. Considere cómo utilizará sus piezas y en qué tipo de entorno estarán. 

• Identifique materiales candidatos:identifique algunos materiales candidatos que cumplan con todos (o la mayoría) de sus requisitos de diseño.

• Seleccione el material más adecuado:por lo general, aquí se requiere un compromiso entre dos o más de los requisitos de diseño (por ejemplo, rendimiento mecánico y costo).

En este artículo, nos centraremos en el paso dos. Usando la información que se presenta a continuación, puede identificar los materiales que son más adecuados para su aplicación, manteniendo su proyecto dentro del presupuesto.

¿Cuáles son las pautas de Hubs para elegir materiales para CNC?

En las tablas a continuación, resumimos las características relevantes de los materiales CNC más comunes, recopiladas al examinar las hojas de datos proporcionadas por los fabricantes de materiales. Dividimos los metales y los plásticos en dos categorías distintas.

Los metales se utilizan principalmente en aplicaciones que requieren alta resistencia, dureza y resistencia térmica. Los plásticos son materiales livianos con una amplia gama de propiedades físicas, a menudo utilizados por su resistencia química y capacidades de aislamiento eléctrico.

En nuestra comparación de materiales CNC, nos enfocamos en la resistencia mecánica (expresada como límite elástico a la tracción), la maquinabilidad (la facilidad de maquinado afecta el precio del CNC), el costo, la dureza (principalmente para metales) y la resistencia a la temperatura (principalmente para plásticos).

Aquí hay una infografía que puede usar como una referencia rápida para identificar rápidamente materiales CNC que se ajusten a necesidades de ingeniería específicas:

Material	Grado	Fuerza*	Dureza+	Maquinabilidad	Coste	Aplicaciones típicas
Aluminio	6061	Medio	Medio	★★★★★	$	Propósito general Componentes de aeronaves Partes de automóviles Cuadros de bicicletas Contenedores de alimentos
	6082	Medio	Medio	★★★★★	$	Propósito general Autopartes Contenedores de alimentos
	7075	Alta	Medio	★★★★	$$$	Componentes aeronáuticos y aeroespaciales Partes automotrices Aplicaciones marinas Equipo deportivo
	5083	Medio	Bajo	★★★★★	$$	Aplicaciones marinas Construcción Recipientes a presión
Acero inoxidable	304	Alta	Medio	★★	$$$	Propósito general Dispositivos médicos Industria alimentaria Aplicaciones marinas Procesamiento químico
	316	Alta	Medio	★★	$$$$	Equipo de preparación de alimentos Aplicaciones marinas Arquitectura Implantes quirúrgicos Contenedores de productos químicos
	2205 Dúplex	Alta	Alta	★	$$$$$	Petróleo y gas Aplicaciones marinas Procesamiento químico Intercambiadores de calor
	303	Alta	Alta	★★★	$$$$	Componentes de aeronaves Partes de máquinas Tuercas, pernos, engranajes, casquillos
	17-4	Alta	Muy alto	★★	$$$$$	Álabes de turbinas Aplicaciones marinas Buques químicos Petróleo y gas Aplicaciones nucleares
Acero dulce	1018	Medio	Medio	★★★	$$	Piezas de maquinaria de uso general Plantillas y accesorios
	1045	Medio	Alta	★★	$$$	Piezas de maquinaria de uso general
	A36	Alta	Medio	★★★	$$	Piezas de maquinaria de construcción Plantillas y accesorios
Acero aleado	4140	Medio	Alta	★★	$$$	Piezas de maquinaria de uso general Herramientas
	4340	Alta	Alta	★★	$$$	Tren de aterrizaje de aeronaves Herramientas de transmisión de potencia
Acero para herramientas	D2	Alta	Muy alto	★	$$$$	Herramientas para trabajo en frío Troqueles y sellos Herramientas de corte y cuchillos
	A2	Alta	Muy alto	★	$$$$	Herramientas para trabajo en frío Troqueles y sellos Herramientas de corte y cuchillos
	O1	Alta	Muy alto	★	$$$$	Herramientas para trabajo en frío Troqueles y sellos
Latón	C36000	Medio	Medio	★★★★★	$$	Piezas mecánicas Válvulas y boquillas Arquitectura

• :Resistencia a la tracción - Medio:200-400 MPa, Alto:400-600 MPa
  
• :Dureza - Media:50-90 HRB, Alta:90 HRB - 50 HRC, Muy alta:por encima de 50 HRC
  

Material	Fuerza*	Temperatura de funcionamiento+	Maquinabilidad	Coste	Aplicaciones típicas
ABS	Medio	Hasta 60oC	★★★	$$	Automoción Recintos electrónicos Tuberías y accesorios Productos de consumo
Nylon	Alta	Hasta 100oC	★	$$	Piezas automotrices Piezas mecánicas Sujetadores
Policarbonato (PC)	Alta	Hasta 120oC	★★	$$	Arquitectura Automoción Recintos electrónicos Contenedores de alimentos
POM (Delrin)	Medio	Hasta 82oC	★★★★	$$	Piezas mecánicas Cajas electrónicas Casquillos y accesorios
PTFE (teflón)	Bajo	Hasta 260oC	★★★★	$$	Aplicaciones de alta temperatura Procesamiento químico Cajas electrónicas Procesamiento de alimentos
HDPE	Bajo	Hasta 80oC	★	$$	Contenedores de productos químicos Tuberías y accesorios Productos de consumo
PEEK	Alta	Hasta 260oC	★★	$$$$	Aplicaciones médicas Procesamiento químico Procesamiento de alimentos Válvulas de alta presión

• :Resistencia a la tracción - Baja:5-30 MPa, Media:30-60 MPa, Alta:60-100 MPa
  
• :temperatura de funcionamiento máxima recomendada para uso constante
  

¿Qué es el aluminio? La aleación robusta y económica

Las aleaciones de aluminio tienen una excelente relación resistencia-peso, alta conductividad térmica y eléctrica y protección natural contra la corrosión. Son fáciles de mecanizar y rentables a granel, lo que a menudo los convierte en la opción más económica para producir prototipos y otros tipos de piezas.

Si bien las aleaciones de aluminio suelen tener menor resistencia y dureza que los aceros, se pueden anodizar y crear una capa protectora dura en su superficie.

Analicemos los diferentes tipos de aleaciones de aluminio.

• El aluminio 6061 es la aleación de aluminio de uso general más común, con una buena relación resistencia-peso y excelente maquinabilidad.

• El aluminio 6082 tiene una composición y propiedades materiales similares a las del 6061. Se usa más comúnmente en Europa (ya que cumple con los estándares británicos).

• El aluminio 7075 es la aleación más utilizada en aplicaciones aeroespaciales donde la reducción de peso es fundamental. Tiene excelentes propiedades de fatiga y se puede tratar térmicamente para obtener una alta resistencia y dureza, lo que lo hace comparable a los aceros.

• El aluminio 5083 tiene mayor resistencia que la mayoría de las otras aleaciones de aluminio y una resistencia excepcional al agua de mar. Esto lo hace óptimo para la construcción y aplicaciones marinas. También es una excelente opción para soldar.
  

Características materiales:

• Densidad típica de las aleaciones de aluminio:2,65-2,80 g/cm3

• Se puede anodizar

• No magnético

¿Qué es el acero inoxidable? La aleación resistente y duradera

Las aleaciones de acero inoxidable tienen alta resistencia, alta ductilidad, excelente resistencia al desgaste y a la corrosión y se pueden soldar, mecanizar y pulir fácilmente. Dependiendo de su composición, pueden ser (esencialmente) magnéticos o no magnéticos.

Analicemos los tipos de acero inoxidable que ofrecemos en la plataforma.

• El acero inoxidable 304 es la aleación de acero inoxidable más común. Tiene excelentes propiedades mecánicas y buena maquinabilidad. Es resistente a la mayoría de las condiciones ambientales y medios corrosivos.

• El acero inoxidable 316 es otra aleación de acero inoxidable común con propiedades mecánicas similares a las del 304. Sin embargo, tiene una mayor resistencia química y a la corrosión, especialmente a las soluciones salinas (por ejemplo, agua de mar), por lo que a menudo es mejor para lidiar con entornos más duros.

• El acero inoxidable 2205 Duplex tiene la mayor resistencia (el doble que las aleaciones de acero inoxidable comunes) y una excelente resistencia a la corrosión. Se utiliza en entornos extremos, con muchas aplicaciones en petróleo y gas.

• El acero inoxidable 303 tiene una tenacidad excelente, pero una menor resistencia a la corrosión en comparación con el 304. Debido a su excelente maquinabilidad, a menudo se usa en aplicaciones de gran volumen, como la producción de tuercas y tornillos para la industria aeroespacial.

• El acero inoxidable 17-4 (grado SAE 630) tiene propiedades mecánicas comparables al 304. Puede endurecerse por precipitación en un grado muy alto (comparable a los aceros para herramientas) y tiene una excelente resistencia química, lo que lo hace adecuado para aplicaciones de muy alto rendimiento, como como fabricación de palas para aerogeneradores.

Características del material:

• Densidad típica:7,7-8,0 g/cm3

• Aleaciones de acero inoxidable no magnético:304, 316, 303

• Aleaciones magnéticas de acero inoxidable:2205 Duplex, 17-4

¿Qué es el acero dulce? La aleación de uso general

Los aceros dulces también se conocen como aceros bajos en carbono y tienen buenas propiedades mecánicas, gran maquinabilidad y buena soldabilidad. Debido a que tienen un costo relativamente bajo, los fabricantes los usan para muchas aplicaciones de propósito general, como plantillas y accesorios. Los aceros dulces son susceptibles a la corrosión y al daño químico.

Analicemos los tipos de aceros dulces disponibles en la plataforma.

• El acero dulce 1018 es una aleación de uso general con buena maquinabilidad y soldabilidad y excelente tenacidad, resistencia y dureza. Es la aleación de acero dulce más utilizada.

• El acero dulce 1045 es un acero de carbono medio con buena soldabilidad, buena maquinabilidad y alta resistencia y resistencia al impacto.

• El acero dulce A36 es un acero estructural común con buena soldabilidad. Es adecuado para una variedad de aplicaciones industriales y de construcción.

Características materiales:

• Densidad típica:7,8-7,9 g/cm3

• Magnético

¿Qué es el acero aleado? La aleación más dura y resistente al desgaste

Los aceros aleados contienen otros elementos de aleación además del carbono, lo que mejora la dureza, la tenacidad, la fatiga y la resistencia al desgaste. Al igual que los aceros dulces, los aceros aleados son susceptibles a la corrosión y al ataque de productos químicos

• El acero aleado 4140 tiene buenas propiedades mecánicas generales, con buena resistencia y tenacidad. Esta aleación es adecuada para muchas aplicaciones industriales pero no se recomienda para soldadura.

• El acero aleado 4340 se puede tratar térmicamente para obtener altos niveles de resistencia y dureza, al mismo tiempo que mantiene su buena tenacidad, resistencia al desgaste y resistencia a la fatiga. Esta aleación es soldable.

Características materiales:

• Densidad típica:7,8-7,9 g/cm3

• Magnético

¿Qué es el acero para herramientas? La aleación excepcionalmente dura y resistente

Los aceros para herramientas son aleaciones metálicas con una dureza, rigidez, abrasión y resistencia térmica excepcionalmente altas, siempre que se sometan a un tratamiento térmico. Se utilizan para crear herramientas de fabricación (de ahí el nombre) como troqueles, sellos y moldes.

Analicemos los aceros para herramientas que ofrecemos en Hubs.

• El acero para herramientas D2 es una aleación resistente al desgaste que conserva su dureza a una temperatura de 425 °C. Se utiliza comúnmente para fabricar herramientas de corte y troqueles.

• El acero para herramientas A2 es un acero para herramientas de uso general templado al aire con buena tenacidad y excelente estabilidad dimensional a temperaturas elevadas. Se usa comúnmente para fabricar troqueles de moldeo por inyección.

• El acero para herramientas O1 es una aleación templada al aceite con una alta dureza de 65 HRC. Se usa comúnmente para cuchillos y herramientas de corte.
  

Características materiales:

• Densidad típica:7,8 g/cm3

• Dureza típica:45-65 HRC

¿Qué es el latón? La aleación conductora y cosmética

El latón es una aleación de metal con buena maquinabilidad y excelente conductividad eléctrica, lo que lo hace ideal para aplicaciones que requieren baja fricción. A menudo encontrará piezas cosméticas de latón utilizadas con fines arquitectónicos (detalles dorados (.

Aquí está el latón que ofrecemos en Hubs.

• Brass C36000 es un material con alta resistencia a la tracción y resistencia natural a la corrosión. Es uno de los materiales más fáciles de mecanizar, por lo que a menudo se usa para aplicaciones de gran volumen.

Características materiales:

• Densidad típica:8,4-8,7 g/cm3

• No magnético

¿Qué es ABS? El termoplástico de prototipado

El ABS es uno de los materiales termoplásticos más comunes que ofrece buenas propiedades mecánicas, excelente resistencia al impacto, alta resistencia al calor y buena maquinabilidad.

El ABS tiene baja densidad, lo que lo hace ideal para aplicaciones livianas. Las piezas de ABS mecanizadas por CNC a menudo se utilizan como prototipos antes de la producción en masa con moldeo por inyección.

Características del material:

• Densidad típica:1,00-1,05 g/cm3

¿Qué es el nailon? El termoplástico de ingeniería

El nylon (también conocido como poliamida (PA)) es un termoplástico que se usa a menudo para aplicaciones de ingeniería, debido a sus excelentes propiedades mecánicas, buena resistencia al impacto y alta resistencia química y a la abrasión. Es susceptible a la absorción de agua y humedad.

El nailon 6 y el nailon 66 son los grados más utilizados en el mecanizado CNC.

Características materiales:

• Densidad típica:1,14 g/cm3

¿Qué es el policarbonato? El termoplástico con resistencia al impacto

El policarbonato es un termoplástico con alta tenacidad, buena maquinabilidad y excelente resistencia al impacto (mejor que el ABS). Por lo general, es transparente, pero se puede teñir en una variedad de colores. Estos factores lo hacen ideal para una amplia gama de aplicaciones, incluidos los dispositivos fluídicos o el acristalamiento de automóviles.

Características del material:

• Densidad típica:1,20-1,22 g/cm3

¿Qué es POM (Delrin)? El plástico CNC más mecanizable

POM es comúnmente conocido por el nombre comercial Delrin, y es un termoplástico de ingeniería con la mayor maquinabilidad entre los plásticos.

POM (Delrin) suele ser la mejor opción cuando se mecanizan con CNC piezas de plástico que requieren alta precisión, alta rigidez, baja fricción, excelente estabilidad dimensional a temperaturas elevadas y muy baja absorción de agua.

Características del material:

• Densidad típica:1,40-1,42 g/cm3

¿Qué es PTFE (teflón)? El termoplástico de temperatura extrema

El PTFE, comúnmente conocido como teflón, es un termoplástico de ingeniería con excelente resistencia química y térmica y el coeficiente de fricción más bajo de todos los sólidos conocidos. Es uno de los pocos plásticos que puede soportar temperaturas operativas superiores a los 200 grados centígrados y es un excelente aislante eléctrico. También tiene propiedades mecánicas puras y, a menudo, se usa como revestimiento o inserto en un ensamblaje.

Características materiales:

• Densidad típica:2,2 g/cm3

¿Qué es el HDPE? El termoplástico para exteriores y tuberías

El polietileno de alta densidad (HDPE) es un termoplástico con una alta relación resistencia-peso, alta resistencia al impacto y buena resistencia a la intemperie. El HDPE es liviano y es adecuado para uso en exteriores y tuberías. Al igual que el ABS, a menudo se usa para crear prototipos antes del moldeo por inyección.

Características del material:

• Densidad típica:0,93-0,97 g/cm3

¿Qué es PEEK? El plástico para sustituir al metal

PEEK es un termoplástico de ingeniería de alto rendimiento con excelentes propiedades mecánicas, estabilidad térmica en un amplio rango de temperaturas y excelente resistencia a la mayoría de los productos químicos.

PEEK se usa a menudo para reemplazar piezas de metal debido a su alta relación resistencia-peso. Los grados médicos también están disponibles, lo que hace que el PEEK sea adecuado también para aplicaciones biomédicas.

Características materiales:

• Densidad típica:1,32 g/cm3

Preguntas frecuentes

¿Cuál es el material más rentable para el mecanizado CNC?

Esto depende mucho de la aplicación en cuestión, pero en general, el aluminio 6061 es el metal más común y de menor costo para el mecanizado CNC.

¿Cuál es el mejor plástico para el mecanizado CNC?

POM (Delrin) es el plástico más económico para el mecanizado CNC. Esto se debe en parte a la excelente maquinabilidad de los termoplásticos.

¿Cuáles son las ventajas del mecanizado CNC con metales?

Los metales son ideales para aplicaciones de fabricación que requieren alta resistencia, dureza y/o resistencia confiable a temperaturas extremas.

¿Cuáles son las ventajas del mecanizado CNC con plásticos?

Si bien es más común en la impresión 3D, los plásticos son ideales para el mecanizado CNC cuando busca producir piezas livianas con requisitos de materiales especiales. Los plásticos también son viables para producir prototipos (especialmente antes de comenzar a fabricar grandes cantidades con moldeo por inyección).