Mecanizado CNC:varios procesos comunes de mecanizado de acero

Para cambiar las propiedades del acero y hacer que el acero sea más fácil de mecanizar, generalmente se realizan tratamientos y procesos adicionales antes de que se complete el mecanizado. El endurecimiento del material antes del mecanizado aumenta el tiempo de mecanizado y aumenta el desgaste de la herramienta, pero el acero se puede tratar después del mecanizado para aumentar la resistencia o la dureza del producto terminado. Las siguientes son 3 técnicas de procesamiento comunes para el acero.

1. Tratamiento Térmico

El tratamiento térmico se refiere a varios procesos diferentes que implican manipular la temperatura del acero para cambiar sus propiedades materiales.

Recocido, utilizado para reducir la dureza y aumentar la ductilidad, facilitando el trabajo del acero. El proceso de recocido calienta lentamente el acero a la temperatura deseada durante un período de tiempo. El tiempo y la temperatura necesarios dependen de la aleación específica y disminuyen con el aumento del contenido de carbono. Finalmente, el acero se enfría lentamente en un horno o se rodea de material aislante.

Normalización, que alivia las tensiones internas en el acero mientras mantiene una mayor resistencia y dureza que el acero recocido. Durante la normalización, el acero se calienta a una temperatura alta y luego se enfría a una temperatura adecuada para mejorar la dureza del acero.

Temple, que no solo endurece el acero y aumenta su resistencia, sino que también lo vuelve más frágil. El proceso de endurecimiento consiste en calentar lentamente el acero, sumergirlo a altas temperaturas y luego enfriarlo rápidamente sumergiendo el acero en un líquido como agua, aceite o una solución de salmuera.

Templado, que se puede usar para aliviar parte de la fragilidad que viene con el endurecimiento del acero. El templado del acero es casi idéntico al normalizado:primero se calienta lentamente a una temperatura seleccionada y luego el acero se enfría con aire. La diferencia es que el templado se realiza a una temperatura más baja que otros procesos, lo que reduce la fragilidad y dureza del acero templado.

2. Endurecimiento por precipitación

El endurecimiento por precipitación aumenta el límite elástico del acero. La principal diferencia entre los aceros de endurecimiento por precipitación es que contienen elementos como cobre, aluminio, fósforo o titanio, que no solo aumentan la resistencia del acero sino que también mantienen una tenacidad suficiente, una clase de aceros inoxidables de alta resistencia, denominados PH. aceros Para activar las propiedades de endurecimiento por precipitación, el acero se trata primero con una solución y luego se endurece por envejecimiento. El proceso de endurecimiento por envejecimiento calienta el material durante un período prolongado, lo que hace que los elementos agregados se precipiten, formando partículas sólidas de diferentes tamaños, que aumentan la resistencia del material.

17-4PH (también conocido como acero 630) es un ejemplo común de un grado de endurecimiento por precipitación de acero inoxidable. Esta aleación contiene 17 % de cromo, 4 % de níquel y 4 % de cobre, lo que ayuda al endurecimiento por precipitación. Debido a su mayor dureza, resistencia y alta resistencia a la corrosión, el 17-4PH se utiliza en plataformas de helipuerto, álabes de turbinas y barriles de desechos nucleares.

3. Trabajo en frío

Los cambios también pueden cambiar las propiedades del acero sin aplicar mucho calor. Por ejemplo, el acero trabajado en frío se fortalece mediante el proceso de endurecimiento por trabajo. El endurecimiento por trabajo ocurre cuando un metal sufre una deformación plástica. Esto se puede hacer intencionalmente martillando, rodando o estirando el metal. El endurecimiento por trabajo también puede ocurrir involuntariamente durante el mecanizado si la herramienta de corte o la pieza de trabajo se calientan demasiado. El trabajo en frío también mejora la maquinabilidad del acero. El acero dulce es muy adecuado para el trabajo en frío.

Consideraciones de diseño de estructuras de acero

Al diseñar piezas de acero, es importante tener en cuenta las propiedades únicas del material. Las características que lo hacen adecuado para su aplicación pueden requerir algunas consideraciones adicionales de diseño para la fabricación (DFM).

Mecanizar acero lleva más tiempo que otros materiales más blandos, como el aluminio o el latón, debido a la dureza del material, y puede proteger sus piezas y herramientas reduciendo las velocidades del husillo y las velocidades de avance.

Al decidir qué acero usar, no solo se deben considerar la dureza y la resistencia, sino también las diferencias en la maquinabilidad. Por ejemplo, el acero inoxidable tarda aproximadamente el doble de tiempo en procesarse que el acero al carbono. Al decidir sobre diferentes grados, también es necesario considerar qué propiedades son las más importantes y qué aleaciones de acero están fácilmente disponibles. Los grados comunes, como el 304 o el acero inoxidable 316, están disponibles en una gama más amplia de tamaños de stock y requieren menos tiempo para encontrarlos y obtenerlos.