Cómo seleccionar el mejor material para tus proyectos de mecanizado CNC

El Mecanizado de Control Numérico Computarizado (CNC) es un proceso de fabricación tradicional versátil y de alta precisión ideal para tiradas de producción de volumen medio a alto de piezas complejas. El mecanizado CNC es un proceso sustractivo, lo que significa que la máquina talla un bloque sólido de material para crear la pieza terminada, en lugar de depositar material gradualmente, como se ve en los métodos de fabricación aditiva. Con el mecanizado CNC, los fabricantes pueden producir rápidamente prototipos y piezas duraderas para aplicaciones específicas.

La selección de materiales es una parte increíblemente importante de cualquier proceso de fabricación, pero los ingenieros y equipos de producto deben ser especialmente diligentes cuando se trata de seleccionar materiales para mecanizado CNC. Dado que este proceso es compatible con una amplia variedad de materiales, desde metal hasta fibra de vidrio y madera, es fácil elegir erróneamente un material que sea suficiente para el proyecto pero no el más adecuado. En este artículo, abordaremos consideraciones clave para la selección de materiales de mecanizado CNC y daremos una visión general de algunas opciones comunes.

Consideraciones clave para elegir materiales de mecanizado CNC

Antes de entrar en los detalles de la selección de materiales, los equipos de producto deben primero hacer un balance de los requisitos de su proyecto. Comienza considerando estas cuatro preguntas:

1. ¿Cómo se usará la pieza?

Los ingenieros deben considerar el uso final de su pieza y dónde se usará, ya que estos factores tendrán un impacto significativo en la selección de materiales. Por ejemplo, el acero inoxidable y el acero al carbono son ambos adecuados para mecanizado CNC, pero solo el acero inoxidable es naturalmente resistente a la corrosión. Elegir el tipo equivocado de acero aquí comprometería la longevidad de una pieza. Las regulaciones FDA, FAA, así como cualquier regulación específica de la industria también deberían ser prioritarias.

2. ¿Importa el peso?

Si una pieza debe ser ligera, un requisito común al fabricar para aplicaciones automotrices y aeroespaciales, hay muchas opciones de metales de baja densidad disponibles. Los fabricantes también podrían considerar usar un plástico como ABS para mantener el peso bajo si están dispuestos a sacrificar resistencia.

3. ¿La pieza requiere alta resistencia o resistencia al calor?

La resistencia puede medirse de muchas maneras diferentes (resistencia a la tracción, resistencia al desgaste, etc.), por lo que los ingenieros deben determinar qué tipo de resistencia, y en qué grado importa, se requiere para su pieza. Estos parámetros afectarán el tamaño del grupo de materiales viables. De manera similar, los requisitos de temperatura excluirán ciertos materiales desde el principio. Los ingenieros también deberían pensar en si su pieza estará expuesta a temperaturas fluctuantes, ya que casi todos los materiales se expanden o contraen en respuesta a cambios de temperatura.

4. ¿Cuál es el presupuesto del proyecto?

Los costes de material casi siempre influyen en la selección de materiales. El objetivo de la mayoría de los equipos de producto es seleccionar un material que maximice las propiedades y rendimiento deseados del material mientras minimiza el gasto. Los costes de material son especialmente importantes cuando se trata de mecanizado CNC porque este proceso produce una cantidad relativamente grande de material de desecho. Algunos materiales, como los metales especiales, son extremadamente caros, lo que podría tener un gran impacto en la rentabilidad de todo el proyecto, considerando la salida de material de desecho. Los ingenieros deben evaluar cuidadosamente su presupuesto antes de tomar decisiones finales.

5 materiales comunes de mecanizado CNC

Dado que cualquier material, metal o plástico, que sea lo suficientemente duro para mecanizar puede usarse para fabricación CNC, los equipos de producto tienen muchas opciones. Esta lista corta proporciona una visión rápida de algunos de los materiales más comunes utilizados en la fabricación CNC hoy.

1. Aluminio

Las aleaciones de aluminio son fáciles de mecanizar en grandes volúmenes, tienen una buena relación resistencia-peso y alta conductividad térmica y eléctrica. También son naturalmente resistentes a la corrosión. El Aluminio 6061 es una aleación de aluminio para todo uso a menudo usada para mecanizado CNC. Se encuentra típicamente en piezas de automoción, piezas de bicicletas, artículos deportivos y otros artículos recreativos. Este material es altamente mecanizable; sin embargo, puede ser más caro que otros metales y no aguanta bien en presencia de agua salada o ciertos químicos. El Aluminio 7075 es un paso arriba del 6061. Ideal para marcos aeroespaciales y equipos recreativos de alto rendimiento, es la aleación de aluminio comercialmente disponible más fuerte.

2. Acero inoxidable

Las aleaciones de acero inoxidable son fuertes y resistentes a la distorsión, desgaste y corrosión. El acero inoxidable 303 incluye azufre para mejorar la mecanizabilidad, pero este material tiene una serie de limitaciones que los ingenieros deben tener en cuenta.

El 303 no puede conformarse en frío, tratarse térmicamente ni soldarse, y se debe tener especial cuidado con la velocidad/avances y la nitidez de las herramientas de corte durante la fabricación CNC. Dicho esto, el 303 hace excelentes tuercas, tornillos, accesorios no de grado marino, ejes y engranajes.

El acero inoxidable 304 es un acero para todo uso no magnético para mecanizado CNC conocido por su dureza. Es fácilmente mecanizable y resistente a la corrosión como el 303, pero se puede soldar. El 304 es adecuado para una amplia gama de aplicaciones de consumo e industriales, accesorios de cocina, tanques y tuberías, arquitectura y más. El acero inoxidable 316 es aún más resistente a la corrosión que el 304 o 303 gracias a la adición de molibdeno. Es fuerte, soldable y uno de los pocos aceros inoxidables de grado marino.

Dado que es imposible distinguir los aceros inoxidables solo por la vista, los ingenieros deben asegurarse de probar la materia prima para confirmar las características del acero que están usando.

3. Acero al carbono

El acero al carbono 1045 es un grado suave de acero al carbono. Los fabricantes a menudo mecanizan con este material porque es menos costoso que la mayoría de los aceros inoxidables pero más fuerte y resistente. El 1045 es fácil de mecanizar, soldable y puede endurecerse o tratarse térmicamente para lograr diversas durezas.

Este material es ideal para tuercas, tornillos, engranajes, ejes, bielas y otras piezas mecánicas pequeñas y fuertes. El 1045 también puede usarse para aplicaciones arquitectónicas, pero debe tratarse superficialmente para prevenir óxido y corrosión.

4. Titanio

Conocido por su alta resistencia, tenacidad y resistencia a la corrosión, el titanio a menudo se emplea para fabricar piezas para las aplicaciones aeroespaciales, militares e industriales más exigentes. Este material también es biocompatible y adecuado para uso en fabricación de dispositivos médicos.

Sin embargo, el titanio es más caro que cualquier otro metal en su forma comercial, no pule bien y es un mal conductor de electricidad. Los ingenieros también deben ser conscientes de que el titanio es difícil de mecanizar y requiere cortadores especiales.

5. Nailon

El nailon es un termoplástico para todo uso de baja fricción que a menudo se usa como alternativa al metal en piezas mecanizadas por CNC. Este material es rígido, fuerte, resistente al impacto, resistente a químicos, pero sorprendentemente elástico. El nailon responde bien a aditivos y cargas, por lo que los ingenieros pueden sentirse libres de manipular este material para lograr sus propiedades deseadas.

Aplicaciones populares para nailon incluyen moldeo eléctrico, componentes de sistemas de combustible, engranajes, envases de alimentos, tela y más. Sin embargo, el nailon absorbe humedad fácilmente, lo que puede afectar negativamente la estabilidad dimensional de una pieza.

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Esta no es una lista exhaustiva, pero está claro ver que el mecanizado CNC es un proceso de fabricación extremadamente versátil que requiere una evaluación exhaustiva de los requisitos del proyecto para seleccionar un material más adecuado para la pieza en cuestión. Aun así, lograr el equilibrio ideal de coste, calidad y tiempo puede ser un desafío.

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