Elegir el material adecuado para su proyecto de mecanizado CNC

El mecanizado de control numérico por computadora (CNC) es un proceso de fabricación tradicional versátil y de alta precisión que es ideal para series de producción de volumen medio a alto de piezas complejas. El mecanizado CNC es un proceso sustractivo, lo que significa que la máquina corta 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 los equipos de productos deben ser especialmente diligentes cuando se trata de seleccionar materiales para el 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 las consideraciones clave para la selección de materiales de mecanizado CNC y brindaremos una descripción 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 productos primero deben hacer un balance de los requisitos de su proyecto. Comience por considerar 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 del material. Por ejemplo, tanto el acero inoxidable como el acero al carbono son adecuados para el mecanizado CNC, pero solo el acero inoxidable es naturalmente resistente a la corrosión. Elegir el tipo de acero incorrecto aquí comprometería la longevidad de una pieza. FDA, FAA, así como cualquier regulación específica de la industria también debe tenerse en cuenta.

2. ¿Importa el peso?

Si una pieza debe ser liviana, un requisito común cuando se fabrica para aplicaciones automotrices y aeroespaciales, existen muchas opciones de metal de baja densidad disponibles. Los fabricantes también podrían considerar usar un plástico como el ABS para mantener el peso bajo si están dispuestos a sacrificar la fuerza.

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

La fuerza se puede medir de muchas maneras diferentes (resistencia a la tracción, resistencia al desgaste, etc.), por lo que los ingenieros deben determinar qué tipo de fuerza, y en qué medida es importante, se requiere para su pieza. Estos parámetros tendrán un impacto en el tamaño del grupo de materiales viables. Del mismo modo, los requisitos de temperatura excluirán ciertos materiales desde el principio. Los ingenieros también deben pensar si su pieza estará expuesta a temperaturas fluctuantes, ya que casi todos los materiales se expanden o contraen en respuesta a los cambios de temperatura.

4. ¿Cuál es el presupuesto del proyecto?

Los costos de materiales casi siempre influyen en la selección de materiales. El objetivo de la mayoría de los equipos de productos es seleccionar un material que maximice las propiedades y el rendimiento deseados del material y minimice los gastos. Los costos de materiales 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, teniendo en cuenta la producción de material de desecho. Los ingenieros deben evaluar cuidadosamente su presupuesto antes de tomar cualquier decisión final.

5 materiales de mecanizado CNC comunes

Dado que cualquier material (metal o plástico) que sea lo suficientemente duro para el mecanizado puede usarse para la fabricación CNC, los equipos de productos tienen muchas opciones. Esta breve lista proporciona un resumen rápido de algunos de los materiales más comunes utilizados en la fabricación CNC en la actualidad.

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 que se usa a menudo para el mecanizado CNC. Por lo general, se encuentra en piezas de automóviles, piezas de bicicletas, artículos deportivos y otros artículos recreativos. Este material es altamente maquinable; sin embargo, puede ser más caro que otros metales y no resiste bien la presencia de agua salada o ciertos químicos. El aluminio 7075 es un paso adelante del 6061. Ideal para marcos aeroespaciales y equipos recreativos de alto rendimiento, es la aleación de aluminio más fuerte disponible en el mercado.

2. Acero inoxidable

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

303 no se puede formar en frío, tratar térmicamente ni soldar, y se debe tener especial cuidado con la velocidad/avance y el afilado de las herramientas de corte durante la fabricación CNC. Dicho esto, el 303 es excelente para tuercas, pernos, accesorios, ejes y engranajes que no son de grado marino.

El acero inoxidable 304 es un acero multiuso no magnético para mecanizado CNC conocido por su dureza. Es fácilmente maquinable y resistente a la corrosión como el 303, pero se puede soldar. 304 es adecuado para una amplia gama de aplicaciones industriales y de consumo, accesorios de cocina, tanques y tuberías, arquitectura y más. El acero inoxidable 316 es aún más resistente a la corrosión que el 304 o el 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 a simple vista, los ingenieros deben asegurarse de probar la materia prima para confirmar las características del acero que están utilizando.

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 resistente y resistente. 1045 es fácil de mecanizar, soldable y puede endurecerse o tratarse térmicamente para lograr varias durezas.

Este material es ideal para tuercas, pernos, engranajes, ejes, bielas y otras piezas mecánicas pequeñas y fuertes. El 1045 también se puede usar para aplicaciones arquitectónicas, pero se debe tratar la superficie para evitar la oxidación y la corrosión.

4. Titanio

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

Sin embargo, el titanio es más caro que cualquier otro metal en su forma comercial, no se pule bien y es un mal conductor de la 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 multiusos de baja fricción que a menudo se utiliza como alternativa al metal en piezas fabricadas con CNC. Este material es rígido, fuerte, resistente a impactos, resistente a químicos, pero sorprendentemente elástico. El nailon responde bien a los aditivos y rellenos, por lo que los ingenieros pueden manipular este material para lograr las propiedades deseadas.

Las aplicaciones populares del nailon incluyen moldeado eléctrico, componentes de sistemas de combustible, engranajes, empaques para alimentos, telas y más. Sin embargo, el nailon absorbe la humedad fácilmente, lo que puede afectar negativamente la estabilidad dimensional de una pieza.

Aproveche los consejos de expertos sobre la selección de materiales

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

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