Mecanizado de acero CNC:materiales, beneficios y opciones de acabado superficial

El acero es uno de los metales más utilizados a nivel mundial en la actualidad. Eso no es del todo sorprendente, considerando los diversos beneficios del metal. Industrialmente, los fabricantes emplean diferentes servicios de mecanizado de metales para cumplir con las especificaciones y los requisitos de diseño del producto.

Uno de estos servicios de mecanizado es el mecanizado CNC de acero. Este proceso altamente automatizado es una de las formas más versátiles de fabricar piezas de acero. Sin embargo, varios factores entran en juego para el mecanizado de acero.

Este artículo contiene todo lo que necesita saber sobre el mecanizado CNC de acero y las diversas consideraciones para obtener los mejores resultados.

¿Qué es el mecanizado CNC de acero?

El mecanizado es un proceso esencial en muchas operaciones de fabricación. Hubo un tiempo en que el proceso era completamente manual, pero eso requería mucho esfuerzo y tiempo. Hoy en día, los servicios de mecanizado están automatizados, y una de esas aplicaciones es el mecanizado controlado numéricamente por computadora (CNC). Básicamente, el mecanizado CNC implica el uso de una computadora para controlar el movimiento de una herramienta específica, formando diseños a partir de material de metal y plástico. Este proceso automatizado se ha vuelto muy común en la industria manufacturera debido a su velocidad, precisión y eficiencia de producción. Varios materiales son compatibles con el mecanizado CNC y el acero no es una excepción. De hecho, las piezas de acero CNC son una de las más populares para prototipos y piezas mecanizadas a medida.

Grados de acero para mecanizado CNC

La aplicación del mecanizado CNC abarca varios materiales. Elegir el material adecuado para su proyecto puede ser complicado y, por lo general, involucra varios factores. Sin embargo, seleccionar el material a utilizar, acero, en este caso, es solo el primer paso. Todavía tienes que elegir entre los diferentes grados disponibles.

Las propiedades de los grados de acero informan su uso respectivo para proyectos de mecanizado específicos. Estos son algunos de los grados más comunes y sus propiedades.

Acero 4140

Este grado es acero de baja aleación, con bajo contenido de cromo, molibdeno y manganeso. Esta composición química mejora la resistencia, la ductilidad y la tenacidad del grado de acero. Además, el contenido de cromo agregado hace que este grado sea más resistente a la corrosión.

En consecuencia, se utiliza en muchas industrias debido a su buena maquinabilidad y resistencia a la abrasión. Sin embargo, el acero 4140 no es el más fácil de soldar y puede requerir un tratamiento térmico previo y posterior. Este grado se encuentra a menudo en piezas de acero CNC para acoplamientos, husillos, pernos, tuercas y piezas de automóviles.

Propiedades mecánicas

Resistencia a la tracción de rendimiento (MPa):655
Módulo de corte (GPa):80
Alargamiento a la rotura (%):19
Dureza (Brinell):197
Densidad (g cm-3):7,87

Acero 4130

En comparación con el acero normal, el acero 4130 tiene niveles más altos de elementos de aleación. Se compone de hierro, carbono, cromo, manganeso, molibdeno, fósforo, silicio y azufre. Estos elementos son responsables de la dureza, maquinabilidad y compatibilidad térmica de este grado de acero.

Se usa comúnmente para varios propósitos de construcción debido a su capacidad para soportar altas tensiones. Además, se utiliza en montajes de motores de aviones. Los fabricantes suelen preferir el acero 4130 al acero de calidad aeronáutica porque es más económico pero igual de eficaz.

A pesar de ser fácil de tratar con calor, el acero 4130 no es muy fácil de soldar.

Propiedades mecánicas

Resistencia a la tracción de rendimiento (MPa):460
Módulo de corte (GPa):80
Alargamiento a la rotura (%):20
Dureza (Brinell):217
Densidad (g cm-3):7,87

Acero 1018

Este grado de acero se considera comúnmente acero al carbono suave, que consta de hierro, carbono, manganeso, fósforo y azufre.

El punto de venta más importante del acero 1018 en el mecanizado CNC de acero es su alta soldabilidad, lo que lo convierte en la opción predeterminada para piezas de acero CNC carburadas. Tenga en cuenta, sin embargo, que la soldadura solo es recomendable después de cementar.

Además de ser muy soldable, el acero 1018 tiene una excelente maquinabilidad. Esta es la base para su uso en procesos de mecanizado de precisión CNC, como torneado y fresado de acero. En la práctica, los fabricantes lo utilizan para tirantes, husillos, ejes y muchos otros componentes de moldes.

La principal desventaja de este grado de acero es su incompatibilidad con muchos procesos de acabado y su precio relativamente alto.

Propiedades mecánicas

Resistencia a la tracción de rendimiento (MPa):310
Módulo de corte (GPa):78
Alargamiento a la rotura (%):15
Dureza (Brinell):131
Densidad (g cm-3):7,87

Acero 1045

Este es un acero al carbono medio que comprende hierro, carbono, silicio, manganeso y azufre o fósforo. Este es uno de los grados de acero más versátiles que utilizan los fabricantes para piezas de acero CNC. El acero 1045 es fuerte y resistente, lo que justifica su uso en muchos proyectos de mecanizado CNC de acero donde la resistencia al agua es esencial.

Además, el acero 1045 es mecanizable y soldable, ambos factores importantes que los fabricantes tienen en cuenta al mecanizar acero. Las aplicaciones de este grado incluyen pernos, engranajes, ejes y espárragos. Esencialmente, los fabricantes lo prefieren para proyectos que requieren velocidades extremas.

A pesar de que este grado de acero es relativamente fuerte, no se recomienda su uso para productos muy fuertes porque su resistencia a la tracción y templabilidad son medias en el mejor de los casos.

Propiedades mecánicas

Resistencia a la tracción de rendimiento (MPa):450
Módulo de corte (GPa):60
Alargamiento a la rotura (%):12
Dureza (Brinell):170
Densidad (g cm-3):7,87

Acero 1215

Este grado de acero contiene hierro, carbono, manganeso, fósforo y azufre. Debido al contenido de azufre relativamente alto de este grado de acero, se lo considera acero de libre maquinado. Además, muchos se refieren a él como material para tornillos debido a su uso para procesos automáticos de máquinas de tornillos.

El acero 1215 forma pequeñas virutas durante el mecanizado, lo que permite velocidades de mecanizado más altas y evita enredos en las máquinas. Sin embargo, no es muy soldable. Además, no es tan resistente como otros grados estirados en frío debido a su contenido de carbono relativamente bajo.

Industrialmente, es adecuado para proyectos automáticos donde es necesario un mecanizado pesado. Sus aplicaciones incluyen espárragos, pasadores, tornillos, acoplamientos y accesorios para mangueras.

Propiedades mecánicas

Resistencia a la tracción de rendimiento (MPa):415
Módulo de corte (GPa):80
Alargamiento a la rotura (%):10
Dureza (Brinell):167
Densidad (g cm-3):7,87

Beneficios y desafíos de las piezas de acero CNC

El mecanizado correcto de piezas de acero requiere mucha experiencia y habilidad para producir resultados fiables en todo momento. Aunque es uno de los materiales más exigentes con los que trabajar, los beneficios que obtiene al usar acero a menudo superan los desafíos.

Beneficios

La mayoría de las piezas de acero CNC disponibles en la actualidad tienen una buena maquinabilidad, que es la facilidad con la que se pueden cortar o moldear los metales para proporcionar un resultado decente. Factores como la dureza, la energía, la potencia y el esfuerzo cortante afectan la maquinabilidad para el mecanizado CNC de acero.

Otro beneficio del mecanizado CNC de acero para piezas de máquinas es que los productos son altamente resistentes a la corrosión y al desgaste. Además, las piezas de acero son generalmente compatibles con muchos acabados superficiales.

Desafíos

A pesar de los numerosos beneficios, existen algunos desafíos al mecanizar piezas de acero con CNC. Por un lado, no todas las piezas de acero son fáciles de mecanizar. Por lo tanto, esto significa que puede ser difícil usar algunos grados de acero para proyectos geométricamente complejos.

Además, los grados de acero tienen diferentes sensibilidades al calor. Algunos grados no son adecuados para piezas de acero CNC que estarán muy expuestas al calor, ya que pueden derretirse y deformarse.

Acabados superficiales y opciones de posprocesamiento para piezas de acero

Como su nombre lo indica, los acabados superficiales son procesos posteriores a la fabricación normal de piezas metálicas. El objetivo es mejorar la funcionalidad y la estética de estas piezas. Sin embargo, diferentes metales requieren diferentes acabados superficiales.

Para las piezas de acero, a continuación se indican los acabados superficiales comunes aplicables.

Recubrimiento en polvo

El acabado con recubrimiento en polvo consiste en depositar polvo seco sobre la superficie del acero. El acabado suele tener entre 0,15 y 0,3 mm de espesor. El beneficio aparente es aumentar la resistencia a la corrosión de las piezas de acero CNC.

Carburación

La carburación endurece las superficies metálicas. El proceso gira en torno al calentamiento del metal de acero en presencia de materiales que contienen carbono, como monóxido de carbono y carbón vegetal. Además de la dureza, la cementación también mejora la resistencia al desgaste de las piezas de acero CNC.

Niquelado

Este acabado superficial consiste en la galvanoplastia del metal de acero mediante la adición de una fina capa de níquel, del orden de 0,1 mm. Esto puede mejorar la resistencia de las piezas de acero a la corrosión y al desgaste.

Molido

El esmerilado ayuda a alisar la superficie del acero, eliminando las irregularidades. Los fabricantes hacen esto usando una muela abrasiva.

Mecanizado de acero frente a aluminio:¿cuál es la diferencia?

Una de las razones por las que el mecanizado CNC está tan extendido hoy en día es su compatibilidad con varios metales e incluso plásticos. No obstante, los dos materiales más comunes para el mecanizado CNC son el acero y el aluminio. Los fabricantes a menudo tienen que elegir solo entre estos dos. A continuación se muestra una comparación del mecanizado CNC de acero y el mecanizado CNC de aluminio.

Mecanizado de acero frente a aluminio:maquinabilidad

La maquinabilidad depende de una variedad de factores, incluyendo la dureza y la resistencia del metal. Generalmente, cuanto más duro es un metal, menor es su maquinabilidad. Ese principio también es válido para el aluminio.

El acero tiene un rango de dureza Brinell más alto (80 y 600) que el aluminio (alrededor de 15). De manera similar, el acero tiene mayor resistencia a la tracción y a la fluencia que el aluminio. Por lo tanto, el acero es más resistente pero menos mecanizable.

Mecanizado de acero frente a aluminio:velocidad

Debido a que el aluminio es más liviano que el acero, los maquinistas pueden trabajar en él a un ritmo más rápido. Además, el aluminio se enfría más rápido que el acero después del calentamiento. Esto implica que existen ciclos de fabricación más largos al mecanizar acero.

Mecanizado de acero frente a aluminio:coste

Muchas veces, la decisión entre acero y aluminio se reduce al costo. Esto es especialmente así cuando ambos materiales son adecuados para un proyecto en particular. Si bien existen diferentes tipos y grados de estos metales, el mecanizado CNC de acero generalmente cuesta más que el aluminio.

¿Cuál debería elegir?

El primer factor que debe considerar es el tipo de producto que necesita. El acero sería más adecuado para productos expuestos a altas temperaturas debido a su mayor punto de fusión. Por otro lado, el aluminio es más adecuado para piezas ligeras, especialmente si la conductividad es esencial.

Aplicaciones de piezas de acero CNC

Las piezas de acero CNC están presentes en muchas industrias hoy en día, incluida la industria médica, automotriz y electrónica. Más específicamente, el mecanizado CNC de acero es útil para instrumentos médicos, piezas de maquinaria, recipientes a presión de vacío y engranajes.

Servicios de mecanizado CNC de acero en Wayken

Las piezas CNC de acero son comunes en varias industrias hoy en día. Antes del mecanizado CNC de acero, los fabricantes deben decidirse por un grado de acero. Esto implica evaluar las diversas propiedades con las necesidades del proyecto. Después de considerar todos los factores, los servicios de mecanizado de calidad son cruciales.

En WayKen, contamos con expertos dedicados que pueden manejar todos sus servicios de mecanizado CNC de acero. Podemos asegurar la precisión, la calidad y la asequibilidad de los componentes de su proyecto. Específicamente, nos encargamos del fresado, torneado, rectificado, electroerosión por hilo y electroerosión por hilo CNC de acero.

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