Mecanizado CNC de acero: 3 técnicas esenciales de pre y post-procesamiento

Para cambiar las propiedades del acero y hacerlo más fácil de mecanizar, suelen realizarse tratamientos adicionales antes de completar el mecanizado. Endurecer el material antes aumenta el tiempo y el desgaste de herramienta, pero el acero puede tratarse después para aumentar resistencia o dureza del producto final. A continuación, 3 técnicas comunes para acero.

1. Tratamiento térmico

El tratamiento térmico engloba varios procesos que manipulan la temperatura del acero para cambiar sus propiedades.

• Recocido: reduce dureza y aumenta ductilidad, facilitando el trabajo. Calienta lentamente el acero a la temperatura deseada por un tiempo que depende de la aleación y disminuye con mayor contenido de carbono. Finalmente, enfriamiento lento en horno o material aislante.
• Normalizado: alivia tensiones internas manteniendo mayor resistencia y dureza que el recocido. Calienta a alta temperatura y enfría a temperatura adecuada para mejorar dureza.
• Temple: endurece el acero, aumenta resistencia pero lo vuelve más frágil. Calentamiento lento, inmersión a alta temperatura y enfriamiento rápido sumergiendo en líquido (agua, aceite o salmuera).
• Revenido: alivia parte de la fragilidad del temple. Similar al normalizado: calentamiento lento a temperatura seleccionada y enfriamiento al aire. Diferencia: temperatura más baja, reduciendo fragilidad y dureza.

2. Endurecimiento por precipitación

Aumenta el límite elástico del acero. La diferencia principal es que contienen elementos como cobre, aluminio, fósforo o titanio, que aumentan resistencia manteniendo tenacidad: aceros inoxidables de alta resistencia, llamados aceros PH. Para activar, el acero se somete a tratamiento de solución y luego envejecimiento. El envejecimiento calienta el material largo tiempo, precipitando los elementos añadidos —formando partículas sólidas de distintos tamaños— que aumentan la resistencia.

17-4PH (también 630) es un ejemplo común de acero inoxidable por precipitación. Contiene 17% cromo, 4% níquel y 4% cobre, que ayuda al endurecimiento. Por su dureza, resistencia y alta resistencia a corrosión, se usa en plataformas de helicópteros, palas de turbinas y barriles de residuos nucleares.

3. Trabajado en frío

También se pueden cambiar propiedades sin mucho calor. El acero trabajado en frío se fortalece mediante endurecimiento por deformación, que ocurre cuando el metal sufre deformación plástica. Puede hacerse intencionalmente martillando, laminando o estirando. También puede ocurrir sin querer durante el mecanizado si la herramienta o pieza se calientan demasiado. El trabajado en frío mejora la maquinabilidad. El acero dulce es muy adecuado.

Consideraciones de diseño para estructuras de acero

Al diseñar piezas de acero, hay que tener en cuenta sus propiedades únicas. Características que lo hacen adecuado para su aplicación pueden requerir consideraciones adicionales de diseño para fabricación (DFM).

Mecanizar acero lleva más tiempo que materiales blandos como aluminio o latón por su dureza; proteja piezas y herramientas reduciendo velocidades de husillo y avances.

Al elegir acero, considere no solo dureza y resistencia, sino también diferencias en maquinabilidad. Por ejemplo, el acero inoxidable tarda el doble en procesarse que el acero al carbono. Al decidir grados, considere qué propiedades son prioritarias y qué aleaciones están disponibles. Grados comunes como 304 o 316 tienen mayor variedad de tamaños en stock y requieren menos tiempo para conseguir.