Guía de selección de materiales para mecanizado CNC

En los últimos años, con el desarrollo del mecanizado CNC, las piezas de máquinas herramienta CNC también han seguido desarrollándose. El mecanizado CNC se ha convertido en una necesidad en muchas disciplinas, y estas disciplinas necesitan fabricar piezas especiales para sus proyectos. Los materiales CNC se han ampliado para satisfacer las necesidades de los consumidores, ingenieros, contratistas y otros campos para crear soluciones para aplicaciones muy específicas. La clave para tener el mejor producto terminado es elegir el material adecuado.

Hay una variedad de materiales para elegir, y los materiales se pueden usar para varias partes con propósitos completamente diferentes. Debido a la gran variedad de materiales, elegir el material adecuado para su aplicación puede ser un desafío. Al reducir el tipo de material de procesamiento más adecuado para la pieza, se puede seleccionar el material más adecuado y rentable. Al seleccionar los materiales, se deben considerar los siguientes puntos.

Selección de materiales Considere factores

¿Cómo se utilizan las piezas?

Dado que el mecanizado CNC se ha desarrollado durante muchos años, también lo han hecho los componentes de máquinas herramienta CNC. Se pueden usar tipos similares de materiales en múltiples productos y dar lugar a diversas funciones. ¿Las piezas se utilizan en equipos médicos, automóviles, aeroespacial, maquinaria o fabricación industrial?

Tomando como ejemplo el aislamiento, el material utilizado para aislar el analizador de aliento puede ser diferente del material utilizado para proporcionar aislamiento en la cámara. Todos tienen el mismo propósito, pero no se pueden usar de la misma manera o el mismo tipo de resultado. Si usa las piezas al aire libre o en un ambiente húmedo, use acero inoxidable en lugar de acero al carbono para evitar que las piezas se oxiden.

Carga de tensión

Las altas cargas de tensión pueden hacer que algunos materiales se deformen o incluso se agrieten. Al elegir el material de la pieza, asegúrese de tener en cuenta la carga de tensión. Las piezas sujetas a mucha tensión deben procesarse con componentes que resistan la carga de tensión y eviten la deformación. Si su pieza estará sujeta a grandes esfuerzos, el material fabricado requerirá los elementos necesarios para resistir la carga y evitar la deformación.

Tolerancia dimensional

Nunca subestime la importancia de las tolerancias dimensionales. No solo juega un papel en la selección de materiales; también afectará a las piezas y ensamblajes, los métodos de corte y el uso de herramientas y máquinas. La tolerancia dimensional afectará el efecto de todo el proceso y el resultado final.

Necesita conocer las tolerancias requeridas de la pieza. Si está utilizando un boceto o diseño de pieza antiguo y desea seguir los métodos anteriores, es mejor verificar nuevamente si las tolerancias son adecuadas. Los errores tipográficos pueden aparecer fácilmente en el documento. Incluso si la información es correcta, si se pueden hacer ajustes para relajar las tolerancias y permitir que la pieza funcione lo mejor posible, puede ahorrar dinero al volver a evaluar las tolerancias. Las tolerancias estrictas suelen ser más caras.

Las tolerancias dimensionales estándar se utilizan de forma predeterminada, pero si no especifica la tolerancia o encuentra que el número es incorrecto, eventualmente pedirá piezas inapropiadas. Se necesita más tiempo para cambiar el tamaño o reordenarlo y, a la larga, este simple paso inicial puede ayudarlo a ahorrar dinero.

Si no está seguro de las tolerancias exactas de las piezas que necesita, no haga conjeturas, sino que deje que una empresa profesional de mecanizado CNC lo ayude a resolverlo.

Temperatura de funcionamiento

Al seleccionar un material, el punto de fusión del material debe ser inferior a la temperatura de trabajo del proceso. Además, se debe considerar si hay fluctuaciones en la temperatura de funcionamiento y si el material debe soportar la temperatura sin deformarse, deformarse o romperse con el tiempo.

Aunque se fabrican algunos materiales más duraderos para resistir estos cambios, muchos materiales mostrarán signos de deformación, hinchazón y/o agrietamiento con el tiempo. Las temperaturas extremas también pueden afectar negativamente la durabilidad de ciertos materiales.

Cuando esté mecanizando materiales con CNC, también es importante comprender esta información, para que pueda asegurarse de que la temperatura generada por el corte y la formación de la pieza no la deforme. Establecer una conexión entre la temperatura de funcionamiento y los materiales utilizados es fundamental para el éxito del diseño y la producción.

Capacidad de peso y estrés

El peso del material procesado depende de cómo se utilice la pieza.
Los materiales pesados ​​pueden absorber mucha presión. Para proyectos que requieren una capacidad de carga excesiva y cargas de tensión altas, se deben considerar materiales pesados. Pero no apto para artículos sensibles al peso.

Los materiales livianos son populares en proyectos sensibles al peso. Son duraderos, se usan y pueden absorber mucho estrés, pero son más caros. Los materiales livianos son ideales para muchos productos, pero si el costo es un factor importante, es posible que no sean la mejor opción.

Elegir entre materiales pesados ​​y livianos es solo un ejemplo de qué características son las más importantes para el mecanizado CNC de piezas. De esta forma, puede especificar los elementos que son críticos para su pieza para que funcione correctamente, excluir materiales que no cumplan con estos estándares y luego comparar costos.

Coste general y fabricación de materiales

Los materiales más caros suelen ser materiales ligeros y de alta resistencia. Al elegir los materiales de procesamiento, muchos factores ayudarán a tomar la decisión. Para encontrar el material más compatible, priorice las características que son más importantes para la pieza terminada. Elija materiales que cumplan con la curva de resistencia, los límites de temperatura y los requisitos de montaje. Elimine los materiales que no cumplan con estos requisitos, compare los costos de los materiales y luego elija.

En general, cuantos más materiales se utilicen en la pieza, mayor será el costo. Del mismo modo, los materiales especiales y los materiales extremadamente resistentes (como el titanio) también costarán más.

Buscar una empresa que ofrezca un presupuesto gratuito y sin cantidad mínima de pedido le ayudará a reducir costes. Una vez que se reducen todos los alcances, se pueden utilizar materiales más rentables para satisfacer la mayoría de sus necesidades.

Directrices de selección de materiales

SANS puede procesar cientos de materiales metálicos, aleaciones y plásticos, así como otros materiales personalizados a pedido. Entonces, a continuación, analizaremos los materiales más populares y sus propiedades.

Metal

Uno de los tipos de materiales más comunes en el fresado CNC es el metal, y también existe una amplia gama de opciones. Veamos una descripción general de las opciones más conocidas y las aplicaciones más adecuadas para cada metal. Según el tamaño y la geometría de la pieza, el costo del material puede representar una gran parte del precio total de la pieza.

Aluminio

El aluminio es probablemente el material más utilizado para el fresado CNC y es una excelente opción para piezas mecánicas y piezas exteriores. En comparación con otros metales, el aluminio generalmente se puede procesar más rápido que otros metales, lo que lo convierte en el método más económico. Las piezas hechas de aluminio forman una capa protectora cuando se exponen al medio ambiente, lo que da como resultado una fuerza adicional y resistencia a la corrosión. En vista de estas características de material de alta calidad, el aluminio fresado CNC es muy adecuado para su uso en las industrias automotriz, aeroespacial, de atención médica y electrónica de consumo. Las aplicaciones específicas incluyen accesorios para aeronaves, gabinetes electrónicos, equipos médicos, engranajes y ejes.

Aluminio 6061

Es la aleación de aluminio de uso general más utilizada con una buena relación resistencia-peso y excelente maquinabilidad. Este es el grado de aluminio de uso general más común, generalmente utilizado para autopartes, cuadros de bicicletas, artículos deportivos, cuadros RC, etc.

Los principales elementos de aleación son el magnesio, el silicio y el hierro. Al igual que otras aleaciones de aluminio, tiene una buena relación resistencia-peso y es naturalmente resistente a la corrosión atmosférica. Una de las desventajas del 6061 es su escasa resistencia a la corrosión cuando se expone al agua salada u otros productos químicos. En aplicaciones más exigentes, no es tan resistente como otras aleaciones de aluminio.

La composición y las propiedades del material del aluminio 6082 son similares a las del 6061. En Europa, se usa más comúnmente porque cumple con los estándares británicos.

Aluminio 7075

7075 es un producto de alta gama de aluminio. Está principalmente aleado con zinc. Es una de las aleaciones de aluminio más fuertes. Es una opción ideal para equipos de entretenimiento de alta resistencia y estructuras aeroespaciales y automotrices. Porque para el acero, el aluminio 7075 tiene excelentes propiedades de fatiga y puede tratarse térmicamente para lograr una alta resistencia y dureza, por lo que es esencial reducir el peso. Sin embargo, debe evitarse cuando se requiere soldadura.

Aluminio 5083

El aluminio 5083 tiene una mayor resistencia y una excelente resistencia al agua de mar que la mayoría de las otras aleaciones de aluminio, por lo que se usa comúnmente en aplicaciones marinas y de construcción. Esta también es una excelente opción para soldar.

Más conocimientos sobre piezas de aluminio en Todo sobre mecanizado CNC de aluminio

Acero inoxidable

Las aleaciones de acero inoxidable tienen alta resistencia, alta ductilidad, excelente resistencia al desgaste y resistencia a la corrosión, y son fáciles de soldar, mecanizar y pulir. Dependiendo de su composición, pueden ser (esencialmente) magnéticos o no magnéticos.

Hay muchos tipos de acero inoxidable. Se llama acero inoxidable porque contiene cromo que ayuda a prevenir la oxidación (herrumbre). Debido a que todo el acero inoxidable tiene el mismo aspecto, es necesario utilizar equipos de medición modernos (como el detector OES) para probar las materias primas entrantes con sumo cuidado para confirmar las características del acero utilizado.

Acero inoxidable 303

En el caso del 303, también se le añade azufre. Este azufre ayuda a que el 303 sea el acero inoxidable más fácil de procesar, pero también tiende a reducir su resistencia a la corrosión hasta cierto punto.

El 303 no es una buena opción para conformado en frío (doblado), ni se puede tratar térmicamente. La presencia de azufre también significa que no es ideal para soldar. Tiene un excelente rendimiento de mecanizado, pero debe prestar atención a la velocidad/avance y el afilado de la herramienta de corte.

303 se usa generalmente para tuercas y pernos, accesorios, ejes y engranajes de acero inoxidable. Sin embargo, no debe usarse para accesorios de grado marino.

Acero inoxidable 304

Es la aleación de acero inoxidable más común con excelentes propiedades mecánicas y buena maquinabilidad. Puede resistir la mayoría de las condiciones ambientales y medios corrosivos.

Esta es la forma más común de acero inoxidable que se encuentra en varios productos industriales y de consumo. Generalmente llamado 18/8, se refiere a la adición de un 18 % de cromo y un 8 % de níquel a la aleación, que es la forma más común de acero inoxidable.

El 304 es muy duro, no magnético, fácil de mecanizar y suele tener resistencia a la corrosión, por lo que es muy adecuado para accesorios de cocina, tanques de almacenamiento y tuberías utilizadas en la industria, la construcción y la industria del automóvil.

El 304 es fácil de procesar, pero a diferencia del 303, se puede soldar. También es más resistente a la corrosión en la mayoría de los entornos normales (no químicos). Para los maquinistas, utilice herramientas de corte muy afiladas para el procesamiento y no se contamine con otros metales.

Acero inoxidable 316

Es otra aleación común de acero inoxidable con propiedades mecánicas similares a la 304. Por lo general, se considera acero inoxidable de grado marino, resistente y fácil de soldar. El material es muy resistente a la corrosión y para soluciones salinas (como el agua de mar), es muy adecuado para la construcción, el equipamiento naval, las tuberías industriales y las aplicaciones de automoción.

Acero inoxidable 2205

Acero inoxidable El acero inoxidable dúplex 2205 es la aleación de acero inoxidable más fuerte (el doble que otras aleaciones de acero inoxidable ordinarias) y tiene una excelente resistencia a la corrosión. Se utiliza en entornos hostiles y tiene muchas aplicaciones en la industria del petróleo y el gas.

Acero inoxidable 17-4

Las propiedades mecánicas del acero inoxidable 17-4 (grado SAE 630) son comparables a las del 304. Puede endurecerse por precipitación en un alto grado (en comparación con el acero para herramientas) y tiene una excelente resistencia química, lo que lo hace adecuado para aplicaciones de muy alto rendimiento. , como la fabricación de álabes de turbinas.

Aceros para herramientas

Los aceros para herramientas son aleaciones metálicas con una dureza, rigidez, abrasión y resistencia térmica excepcionalmente altas. Se utilizan para crear herramientas de fabricación (de ahí el nombre), como troqueles, sellos y moldes. Para conseguir sus buenas propiedades mecánicas, deben someterse a un tratamiento térmico.

Herramienta de acero D2 es una aleación resistente al desgaste que conserva su dureza a una temperatura de 425°C. El acero D2 es un acero para herramientas templado al aire, con alto contenido de carbono y alto contenido de cromo con alta resistencia al desgaste. Se puede tratar térmicamente y tiene un rango de dureza fuerte. D2 Steel es una opción ideal para fabricar piezas y productos que deben doblarse fácilmente pero deben doblarse.

Acero para herramientas A2 es un acero para herramientas de uso general templado al aire con buena tenacidad y excelente estabilidad dimensional a temperaturas elevadas. Se usa comúnmente para fabricar troqueles de moldeo por inyección.

Acero para herramientas O1 es una aleación templada al aceite con una alta dureza de 65 HRC. Comúnmente utilizado para cuchillos y herramientas de corte.

Aceros dulces

También conocidos como aceros de bajo carbono y tienen buenas propiedades mecánicas, gran maquinabilidad y buena soldabilidad. Debido a su bajo costo, encuentran aplicaciones de uso general, incluida la fabricación de piezas de máquinas, plantillas y accesorios. Los aceros dulces son susceptibles a la corrosión y al ataque de los productos químicos. Los más utilizados son

Acero dulce 1018

El acero dulce 1018 es una aleación de uso general con buena maquinabilidad y soldabilidad, así como excelente tenacidad, resistencia y dureza. Es la aleación de acero con bajo contenido de carbono más utilizada.

Acero al carbono 1045

Este material resistente es acero con bajo contenido de carbono, no inoxidable, que suele ser más económico que el acero inoxidable, pero tiene mayor resistencia. El material se puede endurecer y tratar térmicamente para que sea fácil de mecanizar y soldar. Se usa más comúnmente en aplicaciones industriales y piezas mecánicas que requieren alta tenacidad y resistencia, como tuercas y pernos, engranajes, ejes y bielas. También se usa en la construcción, pero si se expone al medio ambiente, generalmente se somete a un tratamiento superficial para evitar la oxidación.

Acero dulce A36

El acero bajo en carbono A36 es un acero estructural común con buena soldabilidad. Es adecuado para diversas aplicaciones industriales y de construcción

Magnesio AZ31

Una aleación de aluminio y zinc, el magnesio AZ31 tiene una reducción de peso del 35 % en comparación con el aluminio, pero su resistencia es mayor. Sin embargo, este material es generalmente más caro y se usa a menudo para componentes de aeronaves. El material es fácil de procesar, pero tiene características inflamables.

El magnesio es fácil de procesar, pero muy fácil de quemar, especialmente en forma de polvo, por lo que debe procesarse con lubricantes líquidos. El magnesio se puede anodizar para mejorar su resistencia a la corrosión. También es un material estructural muy estable y una excelente opción para la fundición a presión.

Debido a su peso liviano y alta resistencia, también se usa a menudo para carcasas de computadoras portátiles, herramientas eléctricas, cuerpos de cámaras y otros usos en el hogar.
titanio

El titanio es conocido por su alta resistencia, peso ligero, tenacidad y resistencia a la corrosión. Puede soldarse, pasivarse y anodizarse para aumentar la protección y mejorar la apariencia. El titanio tiene un pobre efecto de pulido y es un mal conductor eléctrico, pero un buen conductor térmico. Este es un material que es difícil de procesar y solo se pueden usar herramientas profesionales.

Este material suele ser más caro que otros metales. Es abundante en la corteza terrestre, pero es difícil de refinar. Se usa más comúnmente en aplicaciones militares, aeroespaciales, industriales y biomédicas.

Latón

Reconocido como uno de los materiales más simples y rentables en fresado CNC, el latón es una aleación de cobre y zinc, que es estable pero no lo suficientemente fuerte. Los usos comunes incluyen equipos médicos, productos de consumo y hardware y contactos eléctricos. Debido a que el latón también tiene un bajo coeficiente de fricción y una alta resistencia a la corrosión, también se utilizan en ingeniería, plomería, ingeniería de vapor e incluso instrumentos musicales. Debido a sus características de material suave y fácil procesamiento, se utiliza en accesorios de plomería, decoración del hogar e instrumentos musicales.

Con buena maquinabilidad y excelente conductividad, es muy adecuado para aplicaciones que requieren baja fricción. También se usa comúnmente en la construcción para producir una apariencia dorada con una apariencia estética.
Latón C36000 es un material con alta resistencia a la tracción y resistencia natural a la corrosión. Es uno de los materiales más fáciles de procesar, por lo que generalmente se usa para aplicaciones de alto volumen.

Cobre

Cuando se trata de materiales de fresado CNC, pocos metales ofrecen la conductividad eléctrica del cobre. La alta resistencia a la corrosión ayuda a este material a combatir la oxidación, mientras que las propiedades de conductividad térmica facilitan el proceso de formación durante el mecanizado CNC. A menudo utilizado en la industria automotriz, las aplicaciones incluyen sistemas de refrigeración e intercambiadores de calor, así como diversas aplicaciones de ingeniería como válvulas y radiadores. Sin embargo, es importante saber que el cobre es débil frente a ciertas sustancias químicas, como ácidos, sulfuros de halógenos y soluciones de amoníaco.

Plásticos

Además de los materiales metálicos, los servicios de mecanizado CNC de alta precisión de SANS también son compatibles con varios plásticos. A continuación se muestran algunos de los plásticos más utilizados para la tecnología de fresado CNC.

ABS

El ABS es uno de los materiales termoplásticos más comunes, con buenas propiedades mecánicas, excelente resistencia al impacto, alta resistencia al calor y buena maquinabilidad.

El ABS tiene una baja densidad, por lo que es muy adecuado para aplicaciones ligeras. Las piezas de ABS mecanizadas por CNC se suelen utilizar como prototipos antes de la producción en masa mediante moldeo por inyección.

Nail

El nailon, también conocido como poliamida (PA), es un tipo de termoplástico. Debido a sus excelentes propiedades mecánicas, buena resistencia al impacto, alta resistencia química y resistencia a la abrasión, y también tiene una moderada resistencia a las llamas, se usa comúnmente. Incluye aisladores, cojinetes y productos a corto plazo que se usarán para moldeo por inyección. La desventaja es que absorbe fácilmente el agua y la humedad.

POM

POM también se llama Delrin. Es un termoplástico de ingeniería y tiene la más alta procesabilidad entre los plásticos.

POM (Delrin) suele ser la mejor opción para el mecanizado CNC de piezas de plástico que requieren alta precisión, alta rigidez, baja fricción, excelente estabilidad dimensional a altas temperaturas y una absorción de agua extremadamente baja.

PTFE

El PTFE, comúnmente conocido como politetrafluoroetileno (Teflon), es un termoplástico de ingeniería con una excelente resistencia química y al calor y el coeficiente de fricción más bajo de todos los sólidos conocidos. Es un excelente aislante eléctrico. Sin embargo, tiene propiedades mecánicas puras y, a menudo, se usa como revestimiento o inserto en componentes.

PEAD

El polietileno de alta densidad (HDPE) es un termoplástico con una alta relación resistencia-peso, alta resistencia al impacto y buena resistencia a la intemperie.

El HDPE es un termoplástico liviano, adecuado para uso en exteriores y transporte por tuberías. Al igual que el ABS, a menudo se usa para crear prototipos antes del moldeo por inyección.

AVISAR

PEEK es un termoplástico de ingeniería de alto rendimiento con excelentes propiedades mecánicas, estabilidad térmica en un amplio rango de temperatura y excelente resistencia a la mayoría de los productos químicos.

PEEK se usa a menudo para reemplazar piezas de metal debido a su alta relación peso-peso. Los grados médicos también están disponibles, lo que hace que PEEK también sea adecuado para aplicaciones biomédicas.