Explore los acabados de superficies de mecanizado CNC:tipos, beneficios y guía de selección

¿Qué acabados superficiales están disponibles para el mecanizado CNC? El posprocesamiento y los acabados superficiales mejoran la rugosidad de la superficie, la apariencia visual y la resistencia al desgaste de las piezas metálicas. Esta guía cubre los acabados superficiales más comunes para piezas metálicas mecanizadas por CNC y cómo elegir el adecuado para componentes de ingeniería.

El mecanizado CNC produce piezas con tolerancias estrictas y detalles finos a partir de una amplia gama de metales y plásticos. Debido a que el material se elimina en lugar de agregarse, las piezas mecanizadas a menudo muestran marcas de herramientas visibles. El acabado de superficies reduce esas marcas de herramientas, mejora la funcionalidad y realza la apariencia. 

El acabado de superficies aplica un posprocesamiento para mejorar la rugosidad, la apariencia y la resistencia al desgaste de la superficie de las piezas metálicas mecanizadas por CNC. Cuando el acabado coincide con la aplicación, mejora tanto la función como la estética.  

Este artículo describe los acabados superficiales más comunes para piezas metálicas CNC para ayudar a los ingenieros a seleccionar la mejor opción para la producción subcontratada. 

¿Qué acabados superficiales de mecanizado CNC ofrecemos?

A continuación se muestran los acabados superficiales más comunes disponibles en nuestra plataforma para piezas metálicas. 

Tal como mecanizado Las piezas mecanizadas muestran pequeñas marcas de herramientas visibles. La rugosidad de la superficie estándar (Ra) es de 3,2 μm, con opciones más estrictas disponibles de 1,6, 0,8 y 0,4 μm. Granallado Las piezas granalladas tienen un acabado mate con una textura fina. Este acabado se utiliza principalmente para mejorar la apariencia visual de una pieza. Anodizado Tipo II (transparente o color) El anodizado tipo II crea una capa de óxido resistente a la corrosión en la superficie de la pieza. Disponible para aluminio y titanio, este acabado se puede teñir en una variedad de colores. Anodizado tipo III (revestimiento duro) El anodizado tipo III crea una capa de óxido más gruesa, resistente al desgaste y a la corrosión que proporciona mayor protección que el tipo II. Disponible para aluminio y titanio, este acabado también se puede teñir en una variedad de colores. Recubrimiento en polvo El anodizado tipo III crea una capa de óxido más gruesa, resistente al desgaste y a la corrosión que proporciona mayor protección que el tipo II. Disponible para aluminio y titanio, este acabado también se puede teñir en una variedad de colores.

Descripción técnica: Explore la lista completa de acabados disponibles en Protolabs Network. Las piezas de metal y plástico se pueden mecanizar y terminar mediante CNC en tan solo cinco días.

Explicación de acabados superficiales:Como mecanizado

Todas las piezas mecanizadas por CNC muestran marcas que siguen la trayectoria de la herramienta de corte. La calidad de la superficie se expresa como rugosidad superficial promedio, Ra, que mide la desviación promedio del perfil mecanizado con respecto a una superficie ideal. 

El Ra estándar mecanizado es de 3,2 μm (125 μin). Una pasada de corte de acabado puede reducir Ra a 1,6, 0,8 o 0,4 μm (63, 32 o 16 μin). Los valores de Ra más estrictos aumentan el costo de las piezas porque requieren pasos de mecanizado adicionales y un control de calidad más estricto. 

El alisado o pulido puede mejorar la apariencia al reducir Ra, pero estos procesos eliminan material y pueden afectar las tolerancias dimensionales. 

Ventajas

Tolerancias dimensionales más estrictas

Sin coste añadido por el acabado estándar

Desventajas

Marcas de herramientas visibles

Terminar ★ ★ ☆ ☆ ☆ Tolerancias ★ ★ ★ ★ ★ Protección ★ ☆ ☆ ☆ ☆ Costo $ Adecuado para Cualquier material Se ven marcas menores de herramientas en la superficie superior de esta pieza de aluminio mecanizada.

Acabados superficiales explicados:Granallado

El granallado produce un acabado mate o satinado uniforme y reduce las marcas visibles de las herramientas. El proceso utiliza una corriente de perlas de vidrio impulsadas por aire presurizado para eliminar pequeñas cantidades de material y alisar la superficie de la pieza. Las características críticas, como los agujeros, se pueden enmascarar para evitar cambios dimensionales. 

El granallado con perlas se utiliza principalmente por motivos estéticos. Es una operación manual, por lo que el aspecto final depende en parte de la habilidad del operador. Las principales variables del proceso son la presión del aire y el tamaño de las perlas. Las perlas de vidrio varían de gruesas a muy finas, similares a las del papel de lija. Protolabs Network generalmente utiliza grano #120 para el granallado. 

Ventajas

Acabado uniforme mate o satinado

Acabado superficial económico

Desventajas

Puede afectar dimensiones críticas y rugosidad de la superficie

Terminar ★ ★ ★ ☆ ☆ Tolerancias ★ ★ ★ ☆ ☆ Protección ★ ☆ ☆ ☆ ☆ Costo $$ Adecuado para Cualquier material Las piezas de aluminio con chorro de perlas les darán un acabado mate uniforme.

Explicación de acabados superficiales:anodizado (Tipo II y Tipo III)

La anodización forma una fina capa de óxido cerámico sobre las piezas metálicas para protegerlas contra la corrosión y el desgaste. El recubrimiento anódico no es conductor y el tipo III produce una capa más gruesa y dura que el tipo II. El anodizado es compatible únicamente con aluminio y titanio. Los recubrimientos se pueden teñir para darle color. 

Con el anodizado tipo II y tipo III, la pieza se sumerge en una solución de ácido sulfúrico diluido y se aplica un voltaje entre la pieza y un cátodo. Una reacción electroquímica convierte el material de la superficie expuesta en aluminio duro u óxido de titanio. Las áreas que requieren dimensiones ajustadas o conductividad eléctrica, como los orificios roscados, se pueden enmascarar para evitar la anodización. El teñido se realiza antes de sellar para agregar color. 

Al variar la corriente, el tiempo de anodizado, la concentración de la solución y la temperatura, los fabricantes controlan el espesor y la densidad del recubrimiento para cumplir con los requisitos de ingeniería. 

¿Qué es el anodizado tipo II (transparente o de color)?

El anodizado tipo II, también llamado anodizado estándar o decorativo, produce recubrimientos de óxido típicamente en el rango de 4 a 12 µm, según el color. Las piezas teñidas de negro suelen estar en el rango de 8 a 12 µm, mientras que los recubrimientos transparentes (sin teñir) suelen tener entre 4 y 8 µm.  

El tipo II mejora la suavidad de la superficie y proporciona una buena resistencia a la corrosión con una resistencia al desgaste limitada. 

¿Qué es el anodizado tipo III (revestimiento duro)?

El anodizado tipo III, también llamado anodizado de capa dura, produce capas de óxido cerámico mucho más gruesas. El espesor típico de una capa dura es de aproximadamente 50 µm, a menos que se especifique otro espesor, y se pueden producir recubrimientos de hasta 125 µm.  

El tipo III ofrece alta densidad y resistencia superior a la corrosión y al desgaste para aplicaciones funcionales. Requiere un control del proceso más estricto que el Tipo II, incluida una mayor densidad de corriente y una temperatura de la solución mantenida cerca de 0 °C, lo que aumenta el costo del proceso. 

Consejo profesional para anodizar

El recubrimiento anódico crece hacia afuera y hacia adentro desde la superficie original. Por ejemplo, un recubrimiento de 50 µm se extenderá aproximadamente 25 µm por encima de la superficie original y se eliminará aproximadamente 25 µm por debajo de ella. Un cilindro de 1,00 mm de diámetro antes del anodizado medirá aproximadamente 1,05 mm después de un recubrimiento de 50 µm. Consulte MIL-A-8625 para obtener especificaciones detalladas. 

Ventajas

Recubrimiento cosmético duradero

Recubrimiento de alta resistencia al desgaste para aplicaciones de ingeniería de alta gama (tipo III)

Adecuado para cavidades internas y piezas pequeñas

Buen control dimensional

Desventajas

Compatible sólo con aleaciones de aluminio y titanio

Relativamente frágil en comparación con el recubrimiento en polvo

El tipo III es el acabado más caro que se analiza aquí

Terminar ★ ★ ★ ★ ★ Tolerancias ★ ★ ★ ★ ☆ Protección ★ ★ ★ ☆ ☆ (Tipo II); ★ ★ ★ ★ ☆ (Tipo III) Costo $$$ (Tipo II); $$$$ (Tipo III) Adecuado para Aluminio y titanio Una pieza de aluminio anodizado (Tipo II), teñida de rojo, con las áreas plateadas enmascaradas durante el anodizado y el cromado. Un primer plano de un pequeño componente de aluminio (aproximadamente 10 mm de ancho), anodizado (Tipo II) y teñido de negro.

Explicación de acabados superficiales:recubrimiento en polvo

El recubrimiento en polvo agrega una fina capa protectora de polímero a las superficies de las piezas. Es un acabado duradero, resistente al desgaste y a la corrosión que se puede aplicar a cualquier metal y, a menudo, se combina con granallado para producir una apariencia uniforme y suave. 

El proceso de recubrimiento en polvo es similar a la pintura con aerosol, pero utiliza un polvo seco en lugar de líquido. Las piezas pueden recibir una imprimación opcional de fosfato o cromato para mejorar la resistencia a la corrosión. El polvo seco se aplica con una pistola pulverizadora electrostática y las piezas se curan en un horno, normalmente a unos 200 grados Celsius.  

Se pueden aplicar múltiples capas para aumentar el espesor del recubrimiento. El espesor típico oscila entre aproximadamente 18 µm y 72 µm. Una amplia gama de colores está disponible. 

Ventajas

Acabado fuerte, resistente al desgaste y a la corrosión para aplicaciones funcionales

Mayor resistencia al impacto que el anodizado

Compatible con todos los metales

Amplias opciones de color

Desventajas

Difícil de aplicar en superficies internas

Menos control dimensional que el anodizado

Menos control dimensional que el anodizado

Terminar ★ ★ ★ ★ ★ Tolerancias ★ ★ ★ ☆ ☆ Protección ★ ★ ★ ☆ ☆ Costo $$$ Adecuado para Cualquier material que pueda sobrevivir al proceso de curado térmico. Una pieza de aluminio con recubrimiento en polvo.

¿Cuáles son los mejores consejos y trucos de Protolabs Network para elegir acabados superficiales para el mecanizado CNC? 

La selección del acabado superficial correcto depende de qué tan bien coincidan las propiedades del acabado con los requisitos y la aplicación de la pieza. Cada acabado tiene ventajas y desventajas, por lo que las decisiones deben basarse en la función y la apariencia y no solo en la preferencia. 

Los requisitos funcionales y estéticos deben definirse por separado. Las superficies que deben resistir el desgaste, la corrosión o transportar corriente eléctrica normalmente necesitan tratamientos diferentes a los de las caras cosméticas. Considere cómo se acoplará la pieza terminada con los componentes contiguos y si se requiere sellado, conductividad o tolerancias estrictas. 

La fricción y el desgaste son factores clave. Las piezas expuestas a contacto, deslizamiento o abrasión repetidos generalmente necesitan recubrimientos más duros y gruesos. Los acabados cosméticos, como el granallado con perlas, pueden mejorar la apariencia, pero brindan una protección limitada a menos que se combinen con un anodizado o un recubrimiento. 

El entorno operativo afecta la elección del acabado. La exposición al aire libre, la niebla salina, las altas temperaturas y la luz ultravioleta pueden requerir acabados más robustos que el uso en interiores. Los cambios dimensionales debidos a las necesidades de recubrimientos y enmascaramientos para características críticas deben tenerse en cuenta durante el diseño y especificarse en los planos. 

Mejores prácticas por acabado superficial

• Granallado : Adecuado cuando las tolerancias dimensionales no son críticas. Proporciona una textura mate uniforme para mejorar la apariencia. 

• Anodizado (tipo II) : apropiado para aluminio y titanio cuando se requiere resistencia a la corrosión y un acabado cosmético. Disponible transparente o teñido. 

• Anodizado (tipo III): Adecuado para piezas funcionales que requieren alta resistencia al desgaste y dureza superficial. Se utiliza donde la durabilidad es una prioridad. 

• Recubrimiento en polvo : Recomendado para aplicaciones que necesitan alta resistencia al impacto y una amplia gama de colores. Aplicable a la mayoría de los metales y una alternativa cuando el anodizado no es adecuado. 

Preguntas frecuentes

¿Qué es el acabado de superficies?

El acabado de superficies es la etapa final del mecanizado CNC que mejora la apariencia y el rendimiento de la pieza. El acabado elimina marcas de herramientas y defectos menores, mejora la resistencia a la corrosión y al desgaste y puede ajustar la conductividad eléctrica o la textura de la superficie. Los acabados pueden afectar las dimensiones y tolerancias, por lo tanto, especifique las superficies críticas y cualquier requisito de enmascaramiento al realizar el pedido de piezas. 

¿Cuál es el propósito del acabado de superficies?

El acabado de superficies protege las piezas del desgaste, la corrosión y los ataques químicos al tiempo que mejora su apariencia. El acabado apropiado también puede mejorar la funcionalidad al aumentar la resistencia al desgaste, controlar la fricción, sellar los poros o ajustar las propiedades eléctricas. Se deben especificar las superficies y tolerancias críticas para que el acabado se aplique donde sea necesario sin comprometer el ajuste o la función. 

¿Cuáles son los diferentes tipos de acabados superficiales?

Protolabs Network ofrece una gama de acabados superficiales para piezas metálicas, incluido el granallado, anodizado tipo II y tipo III, recubrimiento en polvo, cepillado y electropulido, y cepillado. Otros acabados están disponibles según el material y la aplicación. Especifique las áreas y tolerancias requeridas al realizar el pedido para garantizar que se aplique el acabado correcto a sus piezas de ingeniería. 

¿Cuál es la diferencia entre acabado superficial y rugosidad superficial?

El acabado superficial es cualquier posprocesamiento aplicado a una pieza después del mecanizado para cambiar su apariencia o rendimiento. La rugosidad de la superficie es una forma de cuantificar las irregularidades a pequeña escala en una superficie. El parámetro Ra representa el promedio de todas las alturas de superficie medidas en un área de superficie determinada. 

¿Qué preparación se necesita antes de aplicar acabados superficiales?

A menudo hay pasos entre retirar una pieza de la máquina y aplicar un acabado superficial. Por ejemplo, es posible que sea necesario enmascarar para proteger superficies u orificios específicos porque algunos acabados añaden espesor al material. El espesor agregado puede interferir con los orificios roscados y las tolerancias estrictas, por lo que las áreas críticas deben identificarse y protegerse antes del acabado. 

¿Se pueden combinar varios acabados superficiales?

Sí. A menudo se combinan múltiples acabados superficiales para lograr tanto la apariencia como las propiedades funcionales requeridas. Por ejemplo, el granallado antes del anodizado produce una apariencia mate uniforme y luego agrega resistencia a la corrosión y al desgaste. Se deben considerar la secuencia, el enmascaramiento y las tolerancias dimensionales para que la pieza final cumpla con los requisitos de tolerancia y rendimiento. 

¿Existe una alternativa al anodizado para materiales distintos del aluminio y el titanio?

Sí. Para aceros inoxidables y aceros para herramientas, una alternativa común es el óxido negro, que aplica una fina capa de óxido de hierro a la superficie. El revestimiento reduce el reflejo de la luz y, cuando se sella con aceite o cera, mejora la resistencia a la corrosión y reduce la fricción. El óxido negro es adecuado para materiales ferrosos donde el anodizado no es compatible. 

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