Una guía para elegir el mejor material CNC para el mecanizado

El mecanizado CNC es un proceso de alta precisión compatible con muchos materiales. Los materiales de mecanizado CNC correctos juegan un papel muy importante en la eficiencia del proceso de fabricación y la calidad y función de una pieza mecanizada. Sin embargo, elegir el correcto entre la multitud puede ser un desafío.

Este artículo explica cómo seleccionar el material CNC apropiado para su proyecto.

Guía de 3 pasos para la selección de materiales de mecanizado CNC

Antes de sumergirse en el artículo, a continuación se incluye una breve introducción a la guía de 3 pasos que la mayoría de los maquinistas CNC utilizan para seleccionar un material. Sin embargo, tenga en cuenta que esto es una introducción, ya que cada paso se explicará completamente en secciones posteriores.

· Paso 1:Priorice sus requisitos de piezas

Los requisitos de las piezas son la parte central del mecanizado CNC y establecen la plantilla para el tipo de material que puede utilizar. Los requisitos comunes incluyen la aplicación de la pieza, es decir, el entorno en el que se utilizará, las propiedades supuestas, como el peso ligero, la resistencia a la tracción y su presupuesto.

· Paso 2:Identificar materiales potenciales

La priorización de materiales en función de los requisitos de las piezas anteriores lo llevará a identificar algunos materiales que pueden cumplir con todos o la mayoría de ellos. Haz una lista de estos materiales.

· Paso 3:Elige el material más adecuado

Elija el material más adecuado haciendo un compromiso entre los requisitos de la pieza. Por ejemplo, puede elegir el costo sobre el rendimiento mecánico si su presupuesto no está dentro del rango.

Paso n.º 1:tenga en cuenta los requisitos de su pieza al elegir los materiales de mecanizado CNC

A continuación, se incluye un estudio intensivo de los requisitos de piezas aplicables a cualquier proyecto de mecanizado CNC.

· Aplicaciones de piezas

Asegúrese de que el material CNC que utilice sea compatible con la aplicación o el entorno previsto. Por ejemplo, comparemos el acero inoxidable y el acero al carbono destinados a fabricar piezas estructurales utilizadas en un entorno marino. Ambos materiales son mecanizables. Sin embargo, el acero inoxidable será más adecuado debido a que es resistente a la corrosión. Si observa un ambiente seco normal, el acero al carbono sería más adecuado ya que es más resistente y duradero.

· Peso parcial

Asegúrese de que los materiales que está considerando tengan el peso correcto solicitado en función de su aplicación. Más grande no significa mejor. Por ejemplo, el aluminio y otros materiales de baja densidad atraen mucho a las industrias automotriz y aeroespacial debido a su peso ligero y resistencia.

· Propiedades de la pieza

Los materiales CNC correctos tendrán las propiedades necesarias que ayuden a un mecanizado efectivo sin pérdida de función. Por lo tanto, debe considerar las propiedades de la pieza que puede considerar.

Maquinabilidad

La maquinabilidad muestra qué tan compatible es el material con el proceso de maquinado CNC. El material correcto debe ser altamente maquinable, lo que conduce a un aumento en la eficiencia de producción y una reducción en las piezas CNC destruidas. Los metales blandos como el aluminio, el cobre, el latón y los plásticos son materiales muy mecanizables.

Los metales duros y los plásticos duros, como el metal o la fibra de carbono, tienen una maquinabilidad baja. Por lo tanto, esto dará como resultado una baja productividad y eficiencia de producción debido a la necesidad de controlar la máquina CNC velocidad de corte y tasas de avance . También pueden dañar las partes metálicas o requerir herramientas de corte especiales, como en el caso del titanio.

Fuerza

Existen diferentes medidas de resistencia de metal y plástico, y debes considerar lo siguiente cuando busques el material perfecto para tu proyecto:

• Resistencia a la tracción : La resistencia del material a una fuerza de tracción
• Compresión o carga: La resistencia del material a una carga constante
• Resistencia: La capacidad del material para resistir el desgarro
• Elasticidad: La capacidad del material para volver a su forma original después de retirar la carga

Conozca el límite de resistencia tolerable de las piezas que desea fabricar, luego elija un material que resuene con dichos límites. Además, puede conectarse en línea para obtener información técnica completa sobre la resistencia de diferentes materiales o hablar con nuestro personal.

Resistencia al calor

La resistencia al calor muestra la capacidad del material para resistir un cambio en las propiedades mecánicas debido a un cambio de temperatura. Asegúrese de que los materiales que elija no se expandan ni se contraigan de manera irregular en respuesta al cambio de temperatura.

Resistencia a la corrosión

La resistencia a la corrosión es la capacidad del material para resistir sustancias extrañas que pueden causar fallas en las piezas. Tales sustancias extrañas no se limitan solo al agua. Otros ejemplos incluyen aceite, grasa y reactivos químicos como ácidos, sales y alcohol. En consecuencia, asegúrese de consultar la hoja de datos técnicos del material para verificar su capacidad para resistir la exposición química.

Dureza

La dureza del material muestra su capacidad para soportar cargas superficiales precisas y determina qué materiales puede cortar una máquina CNC. Los materiales duros no son adecuados para el mecanizado CNC, ya que pueden destruir los componentes de las máquinas CNC. También necesitan procedimientos de corte especiales. Por ejemplo, el titanio necesita una herramienta de corte de diamante.

Fuerza de resistencia/Límite

Es la capacidad general de los materiales para absorber el estrés. Por ejemplo, el aluminio no tiene límite de resistencia debido a su microestructura. Sin embargo, sus aleaciones deben tener un límite de fatiga de 1/3 de la resistencia a la tracción.

· Tolerancia de dimensión

La tolerancia dimensional es el límite permisible en la variación de las partes de la máquina para un funcionamiento efectivo. Para una mayor tolerancia dimensional, necesita materiales altamente mecanizables.

Las piezas fabricadas con tolerancia estrecha son más fáciles de ensamblar. En consecuencia, son muy adecuados para la automoción y la aeronáutica.

Además, cada máquina CNC tiene su nivel de tolerancia según el fabricante. Sin embargo, la tolerancia media es de 0,02 mm. Si no está seguro de la tolerancia, puede ver nuestro artículo sobre la tolerancia estándar para el mecanizado CNC.

· Apariencia física

La estética no está a la vanguardia del requisito al seleccionar un material CNC. Sin embargo, es posible que deba considerarlo para ciertos productos, especialmente los de consumo.

La apariencia física puede ser en términos de suavidad y color de la pieza final. Los metales suelen tener un acabado superficial liso, aunque tienen una gama limitada de colores. Los materiales plásticos vienen en diferentes colores.

· Presupuesto del proyecto

El costo del material es una parte importante de la selección de materiales CNC porque el mecanizado CNC es un proceso sustractivo, es decir, la máquina corta la pieza de trabajo para hacer el producto final. Por lo tanto, el presupuesto del proyecto es el factor principal en la selección de materiales. Asegúrese de elegir un material con las propiedades deseadas dentro del rango de gasto.

Paso n.º 2:Identifique el material de mecanizado CNC candidato

Usando los requisitos de las piezas resaltados anteriormente, debería poder hacer una lista de materiales compatibles para su proyecto. Tres tipos de materiales son adecuados para el mecanizado CNC:metales, plásticos y otros. Esta sección analiza los tres tipos, sus propiedades y su aplicación.

· Metal Materiales de mecanizado CNC

Los metales son materiales de fresado CNC comunes con propiedades únicas. Existe una amplia gama de metales compatibles con el proceso. A continuación se muestran las opciones más conocidas, sus propiedades y aplicaciones

– Aluminio

Las aleaciones de aluminio generalmente tienen una buena relación resistencia-peso, conductividad térmica y eléctrica y resistencia a la corrosión. Sin embargo, el nivel de estas propiedades depende del tipo de aleación de aluminio . Por ejemplo, 6061 frente a 7075 La comparación con el aluminio muestra que el aluminio 6061 tiene menor resistencia a la corrosión. También hay otras comparaciones de aleaciones de aluminio que muestran la diversidad en las propiedades del material.

Las aleaciones de aluminio son aplicables en la industria automotriz y aeronáutica para fabricar piezas como marcos y equipos recreativos de alto rendimiento

–  Latón

El latón es una aleación de zinc y cobre. A diferencia de bronce y cobre , es un material rentable con un bajo coeficiente de fricción, alta resistencia química y baja resistencia. Es altamente maquinable debido a su suavidad. Como resultado, el latón es aplicable en la fabricación de piezas utilizadas en la industria médica (herramientas quirúrgicas), la ingeniería y la industria musical (cuerdas).

–  Acero inoxidable

Las aleaciones de acero inoxidable son resistentes a la corrosión, la distorsión y el desgaste. La mayoría de las aleaciones de acero inoxidable puede tratarse térmicamente, excepto las láminas de acero inoxidable 303 que se utilizan para fabricar tuercas, pernos, ejes y engranajes. Otra aleación común es el acero inoxidable 304, conocido por su alta maquinabilidad, resistencia a la corrosión y soldabilidad.

El acero inoxidable se aplica generalmente en la industria médica para fabricar herramientas quirúrgicas y en las industrias automotriz y aeronáutica.

–  Acero

Las aleaciones de acero tienen alta conformabilidad, soldabilidad y maquinabilidad. Sin embargo, el grado de estas propiedades depende de la aleación. El acero es adecuado para fabricar materiales que requieren soldaduras fuertes, como engranajes y ejes.

–  Titanio

El titanio tiene una alta resistencia, tenacidad, biocompatibilidad y resistencia a la corrosión. Es más tiempo en comparación con Aluminio. Sin embargo, a diferencia de las aleaciones de aluminio, es caro y tiene poca maquinabilidad (requiere cortadores especiales). También tiene baja soldabilidad, lo que hace que muchos maquinistas prefieran el acero al comparar el titanio con el acero.

El titanio es un material importante en la creación rápida de prototipos utilizados en la fabricación de dispositivos aeroespaciales, militares y médicos.

–  Cobre

El cobre tiene una alta conductividad eléctrica y resistencia a la corrosión, y conductividad térmica. Sin embargo, tiene baja resistencia a productos químicos como ácidos, halógenos, sulfuros y soluciones de amoníaco.

El cobre se aplica en la industria eléctrica para fabricar piezas conductoras y en la industria automotriz para fabricar sistemas de refrigeración e intercambiadores de calor.

· Plástico Materiales de mecanizado CNC

Los polímeros plásticos también son materiales comunes para el mecanizado CNC y son conocidos por su versatilidad y propiedades estéticas. A continuación se muestran las opciones más conocidas, sus propiedades y sus aplicaciones.

–  ABS

El material plástico ABS es un termoplástico con alta resistencia al impacto, baja conductividad eléctrica y alta resistencia química. Es más común en el moldeo por inyección, aunque es muy aplicable en el mecanizado CNC debido a su versatilidad.

El ABS se aplica en la fabricación de componentes para automóviles, juguetes y artículos deportivos. Sin embargo, a diferencia de otros plásticos, es menos costoso y no puede soportar altas temperaturas durante mucho tiempo.

– Nailon

El nailon es un polímero de poliamida con alta maquinabilidad, moderada resistencia a la llama y alta resistencia. Es adecuado para fabricar aisladores, cojinetes, ruedas y carcasas de electrónica de consumo.

–  Acrílico

El PMMA es un material rígido, transparente, resistente a los arañazos y a los impactos que se utiliza como sustituto del vidrio. El acrílico para CNC es aplicable en la fabricación de pantallas, lentes, recintos transparentes y almacenamiento de alimentos (debido a su falta de Bisfenol-A). Sin embargo, es susceptible a la deformación por calor.

–  PEEK

PEEK es un polímero semicristalino con excelente maquinabilidad, estabilidad dimensional superior, resistencia química y resistencia adecuada al impacto. Es aplicable en la fabricación de piezas como tomas de prueba, interruptores y conectores.

–  PVC

El PVC es químicamente resistente y más asequible que la mayoría de los materiales de fresado CNC. Es aplicable en la industria de la vivienda para hacer tuberías de agua y gas.

· Otro Materiales de mecanizado CNC

Aunque los metales y los plásticos son los materiales de mecanizado CNC más populares, existen otros compatibles. A continuación se muestran algunos que pueden ser adecuados para su proyecto.

–  Cerámica

La cerámica es un material conocido por ser frágil, resistente al calor y resistente a la corrosión. Por lo tanto, necesita un mecanizado cuidadoso.

Como resultado de sus propiedades, es importante para fabricar componentes resistentes al calor, por ejemplo, componentes de motores de transbordadores espaciales, blindaje de tanques y superconductores.

–  Madera

La madera (madera maciza y madera contrachapada) tiene una alta estética y resistencia al desgaste. La madera contrachapada tiene más estabilidad dimensional. Por lo tanto, es adecuado para productos que requieren un alto nivel de tolerancia. Ambos materiales son caros y pueden requerir herramientas de corte especializadas.

– Espumas

Las espumas son materiales económicos, ligeros y fáciles de mecanizar adecuados como materiales de prueba en el mecanizado CNC. Los hay de dos tipos:rígidos y tallados.

Las espumas rígidas tienen un mayor valor de aislamiento (pueden funcionar en temperaturas entre -100° y 200° F). Como resultado, son adecuados para la fabricación de piezas utilizadas en suelos y paredes. También son adecuados para la elaboración de productos que necesiten resistir la humedad.

Talla de espuma tiene una mayor flexibilidad. Por lo tanto, son aplicables en la fabricación de productos como juntas y sellos.

–  Compuestos

Los composites son materiales sintéticos hechos de carbono, vidrio, etc., unidos entre sí por resina termoestable o termoplástica. Debido a su composición química, tienen menor maquinabilidad. Como resultado, son difíciles de mecanizar y, a menudo, requieren herramientas de diamante y máquinas CNC de 5 ejes. Son aplicables en aplicaciones automotrices, aeroespaciales y de generación de energía.

Paso n.º 3:Selección de los mejores materiales de mecanizado CNC

Elegir el mejor material de mecanizado CNC depende del producto que imagina y sus aplicaciones. Dado que hay muchos materiales disponibles, debería poder hacer una lista de los que son adecuados. A continuación hay algunas cosas que puede considerar para seleccionar el mejor material.

· Considere materiales no metálicos

Los metales no siempre son la mejor opción. Algunos materiales no metálicos tienen propiedades como las de los metales. Por ejemplo, el policarbonato es un plástico muy fuerte parecido a los metales. Además, es ligero, duradero y moldeable. Por lo tanto, úselos si a su proyecto le iría mejor con un material CNC no metálico.

· Considere los fenólicos

Los fenólicos son duros, dimensionalmente estables, resistentes a la electricidad, al calor y a los productos químicos. Siendo así, son excelentes opciones para cumplir con regulaciones específicas en sus proyectos.

· Conoce los diferentes propósitos de las espumas

Las espumas son muy importantes en el mecanizado debido a su ligereza, durabilidad y rigidez. Como resultado, pueden ser el material de prueba adecuado, especialmente si trabaja con materiales caros. La espuma rígida es adecuada para piezas que necesitan alta integridad estructural y estabilidad, mientras que la espuma tallada es adecuada para piezas que requieren un alto nivel de aislamiento y prototipos para moldes.

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Preguntas frecuentes

¿Cuál es el mejor aluminio para mecanizar?

El aluminio 6061-T6 es una aleación de aluminio popular que se considera el grado estándar para el mecanizado CNC. Es altamente maquinable, liviano, resistente a la corrosión y versátil. Es aplicable en la industria automotriz y aeronáutica

¿Qué materiales puede cortar una máquina CNC?

Una máquina CNC puede cortar metales blandos como aluminio y acero inoxidable, plásticos como ABS, PEEK y PVC, y otros materiales como espumas y cerámica.

¿Cuál es mejor entre los plásticos y los metales?

Ambos materiales tienen propiedades aplicables en diferentes escenarios. Los metales son caros y tienen buenas propiedades funcionales. Por estética, los plásticos son la mejor opción. Esto no significa que los metales no tengan propiedades estéticas. Puede hacer que se vean estéticamente bien usando un acabado superficial. Además, muchos plásticos pueden reemplazar a los metales en términos de propiedades funcionales.