Elegir el refrigerante CNC adecuado:tipos, usos y mejores prácticas

Los maquinistas suelen utilizar refrigerante de máquinas CNC para mitigar los efectos del sobrecalentamiento en la herramienta de corte o los materiales durante el proceso de mecanizado CNC. Estos refrigerantes son eficaces como lubricantes y mecanismos de refrigeración y ayudan a eliminar las virutas.

Este artículo analiza cómo funciona el refrigerante CNC y su técnica de entrega. También aprenderá sobre la importancia de los refrigerantes en una máquina CNC, sus tipos y más. ¡Vamos a ello!

¿Qué es el refrigerante CNC?

El refrigerante o fluido de corte CNC es un fluido industrial comúnmente utilizado en operaciones de corte de metales para mejorar la eficiencia. El refrigerante para mecanizado CNC comprende aditivos químicos especiales formulados mediante concentración de compuestos científicos. Sus elementos principales incluyen grasa animal, agua, destilado de petróleo, aceite vegetal y otras materias primas.

Estos refrigerantes mejoran la capacidad de las máquinas CNC para cortar materiales como plásticos de alta densidad, fibra de vidrio y metales, al tiempo que reducen la acumulación de altas temperaturas.

¿Cómo funcionan los sistemas de refrigeración?

Una mezcla de refrigerante de máquina CNC fluye sobre el área de trabajo durante las operaciones de mecanizado CNC. El refrigerante lava como una inundación las virutas y partículas del área de trabajo. Luego fluye hacia el sumidero en la parte inferior de la máquina, donde debes bombearlo y recircularlo al área de trabajo para uso continuo.

El refrigerante enfría la pieza de trabajo al mecanizar a altas velocidades y lubrica la herramienta de corte a bajas velocidades. Por lo tanto, el refrigerante CNC aumenta la vida útil de la herramienta de corte protegiéndola de la corrosión y salvaguardando la pieza de trabajo de la deformación. Para garantizar el máximo rendimiento, debe monitorear, mantener y ajustar los sistemas de refrigerante de la máquina CNC central y única.

Sin embargo, un sistema de refrigerante pequeño utiliza un componente menos efectivo para la separación y filtración de aceite, lo que resulta en cambios consistentes y una mayor variación en los niveles de concentración. Por lo tanto, lo mejor sería utilizar refrigerantes menos susceptibles a la contaminación por virutas en sistemas pequeños.

Entrega de refrigerantes diversos en máquinas CNC

Diferentes máquinas CNC utilizan refrigerantes con diferentes propiedades y presiones. Por lo tanto, es esencial elegir el mecanismo de suministro de refrigerante ideal para su máquina CNC. No elegir la cantidad adecuada puede provocar un rápido agotamiento de los recursos del taller, mientras que una presión incorrecta puede dañar la pieza de trabajo o las herramientas de corte CNC. Estos son algunos de los tipos comunes de suministro de refrigerante en máquinas CNC:

Mecanismo de enfriamiento de niebla

Este método de suministro de refrigerante utiliza una presión baja adecuada para operaciones donde la eliminación de calor y virutas no es una preocupación principal. Como tal, el enfriamiento por niebla no somete la herramienta ni la pieza de trabajo a tensiones adicionales ya que no se aplica alta presión.

Mecanismo de refrigeración por aire

La técnica de enfriamiento por aire no es ideal para fines de lubricidad, pero ayuda a reducir el calor y extraer virutas. El suministro de refrigeración por aire es menos eficaz porque no contiene aceite ni refrigerante a base de agua.

Además, el mecanismo de refrigeración por aire es ideal para el contacto directo con una pieza de trabajo cuando se trata de materiales más sensibles. Sin embargo, es adecuado para materiales plásticos susceptibles a choques térmicos o expansión rápida porque el refrigerante directo a menudo provoca contracción en la pieza.

Mecanismo de lubricante de calidad mínima (MQL)

La prioridad de cada taller CNC es lograr una ventaja competitiva mejorando la eficiencia del taller, aumentando la producción y reduciendo costos. Como resultado, los talleres de CNC suelen recurrir a MQL debido a sus beneficios medioambientales.

El mecanismo MQL reduce los costos y el desperdicio de material al utilizar la cantidad requerida de refrigerante. Por lo general, se encuentran en forma de niebla o aerosol muy fino, lo que proporciona el refrigerante adecuado para ejecutar una operación definida de manera efectiva.

Mecanismo de alta presión

El suministro de refrigerante a la máquina CNC de alta presión utiliza una presión superior a 1000 psi para eliminar la viruta durante las operaciones de mecanizado. Este método es ideal para extraer y drenar virutas, ya que las aleja del material.

La presión utilizada en este método puede dañar una herramienta de microdiámetro aunque puede enfriar la pieza de forma rápida y eficaz. Por lo tanto, este método es compatible con operaciones de perforación CNC o de cavidades profundas y se transporta fácilmente utilizando el refrigerante o el tanque de refrigerante incorporado.

Los refrigerantes de mecanizado se dividen en cuatro categorías principales con sus respectivas formulaciones. Sin embargo, sería útil elegir un refrigerante en función de su eficiencia y rendimiento integral, considerando el material y el proceso de mecanizado involucrado. A continuación se detallan los tipos comunes de refrigerante para máquinas.

Fluidos sintéticos

Estos refrigerantes son los más limpios porque no contienen petróleo ni aceite mineral. Los fluidos sintéticos comprenden inhibidores de oxidación y lubricantes químicos que se descomponen en agua. Estos fluidos se mezclan con agua para producir un fluido para trabajar metales. Por lo tanto, estos refrigerantes CNC poseen alta capacidad de enfriamiento, prevención de corrosión, fácil mantenimiento y lubricidad.

Además, los fluidos sintéticos se emplean principalmente en procesos de mecanizado de alta velocidad y altas temperaturas, como el rectificado de superficies, debido a su excelente capacidad de enfriamiento. Los fluidos sintéticos de alta resistencia son ideales para manejar varias operaciones de mecanizado.

Los sintéticos se clasifican en sintéticos simples y complejos o emulsionables según su composición. Para el rectificado ligero se utilizan comúnmente materiales sintéticos simples o soluciones verdaderas. Por otro lado, los concentrados sintéticos complejos contienen fluidos sintéticos adecuados para procedimientos de mecanizado de intensidad moderada a intensa. Más importante aún, los lubricantes sintéticos complejos permiten altas velocidades y avances en las operaciones de mecanizado.

Pros

• Los fluidos sintéticos exhiben un alto control microbiano y una excelente resistencia al enranciamiento.
• Estos lubricantes proporcionan una excelente resistencia a la corrosión y una alta capacidad de enfriamiento.
• Ofrecen mayor estabilidad tras mezclarse con agua.
• Los sintéticos permiten un fácil mantenimiento porque son limpios y adecuados para diversas operaciones de mecanizado.

Desventajas

• Los fluidos de las máquinas, como los aceites lubricantes, pueden contaminar fácilmente los fluidos sintéticos. Por lo tanto, hay que gestionar y mantener estos líquidos de forma eficaz.
• Los sintéticos generan finas nieblas o espuma debido a condiciones de agitación moderadas a altas, aunque son menos vulnerables a problemas relacionados con los fluidos a base de aceite.

Fluidos semisintéticos

Los semisintéticos son un híbrido de aceites sintéticos (polímeros) y solubles. Estos fluidos contienen aproximadamente entre un 2% y un 30% de aceite mineral o de petróleo en una concentración que se puede dilatar con agua. El porcentaje restante de un fluido semisintético se compone de agua y emulsionantes. Otros elementos del concentrado incluyen aditivos biocidas, agentes humectantes e inhibidores de corrosión. Se les conoce comúnmente como emulsiones químicas realizadas porque el agua es su ingrediente principal y se emulsiona con agua durante la producción del concentrado.

Estos fluidos semisintéticos suelen ser translúcidos. Sin embargo, sus propiedades pueden variar desde ligeramente translúcidas hasta opacas. Además, muchos de estos semisintéticos tienen buena sensibilidad al calor. Por lo tanto, las moléculas de aceite semisintético rodean la herramienta de corte, asegurando una mejor lubricidad.

Pros

• Son excelentes lubricantes para aplicaciones de trabajo moderado a pesado.
• Los fluidos semisintéticos permiten cortar a mayores velocidades de avance y velocidad debido a sus notables propiedades de humectación y enfriamiento.
• Estos fluidos poseen baja viscosidad, lo que permite mejores propiedades de sedimentación y limpieza.

Desventajas

• La dureza del agua afecta la estabilidad de los fluidos semisintéticos provocando depósitos de espuma de agua dura.
• Estos fluidos hacen espuma fácilmente porque sus aditivos de limpieza proporcionan menos lubricación que los aceites solubles.

Aceite puro

Estos aceites se obtienen a partir de petróleo, aceite mineral, animal y otros elementos como compuestos, vegetales y grasas. Estos aceites puros a veces contienen otros ingredientes, como aditivos de fósforo, azufre y cloro. Los aceites puros suelen ser insolubles en agua y proporcionan la mejor lubricación, prevención de oxidación, mejor vida útil del sumidero y fácil mantenimiento.

Dado que las bacterias sólo prosperan en líquidos con contenido de agua, los aceites puros no se agrian. Estos aceites reducen la fuerza producida cuando la herramienta de corte corta el material, realizando cortes limpios para garantizar un acabado superficial suave en la pieza de trabajo.

Pros

• El aceite puro ofrece buena lubricidad y reduce la fricción en las operaciones de mecanizado.
• Aseguran excelentes acabados y minimizan el desgaste de la herramienta.
• Estos aceites suelen ser asequibles y tienen una alta compatibilidad con varios materiales como bronce, acero y hierro, comúnmente utilizados en maquinaria y equipos.

Contras

• Los aceites puros tienen un rendimiento de enfriamiento deficiente.
• Suelen requerir mayor mantenimiento y cambios de aceite debido a sus altas propiedades de degradación.
• Estos aceites no son ideales para aplicaciones específicas de alto rendimiento.
• Los aceites puros presentan un impacto ambiental adverso si no se eliminan adecuadamente.

Aceites solubles

Los aceites solubles, también conocidos como emulsiones o aceites solubles en agua, son excelentes opciones de refrigerante para fines de mecanizado general y se usan comúnmente entre los fluidos de corte solubles en agua. Los aceites solubles en agua suelen crear emulsiones cuando se mezclan con agua. El resultado de la mezcla comprende el aceite mineral base y la emulsión para crear un fluido para trabajar metales. Funciona bien en forma diluida y ofrece excelente lubricidad y rendimiento de transferencia de calor.

Los aceites solubles son baratos y se utilizan comúnmente en la industria metalúrgica. Constan de un 60-90 % de petróleo, emulsionantes o aceite mineral y se adhieren a la pieza de trabajo durante el mecanizado. Es ideal para la lubricación y ofrece una excelente resistencia a la oxidación cuando se mezcla con una cantidad específica de inhibidor de oxidación.

Pros

• Estos aceites facilitan un mejor enfriamiento y lubricación debido a la mezcla de agua y aceite.
• Los aceites solubles son multipropósito y son ideales para operaciones de servicio liviano y mediano, incluidas diversas aplicaciones ferrosas y no ferrosas.
• Puede acompañar operaciones como roscado y brochado realizadas con aceites puros utilizando aceites solubles de alta resistencia.

Desventajas

• El tanque de refrigerante fomenta el crecimiento microbiano de bacterias y hongos cuando no se mantiene adecuadamente.
• El aceite en la mezcla produce problemas de control de oxidación, pérdidas por evaporación y contaminación por aceite atrapado.

Comprensión de la concentración de refrigerante de la máquina CNC

Aplicar una concentración de refrigerante incorrecta en su máquina CNC puede provocar varias complicaciones. Por lo tanto, es esencial comprender cómo utilizar la proporción de refrigerante adecuada para la máquina CNC para lograr los mejores resultados. Ciertos riesgos están asociados con la aplicación de una concentración de refrigerante inferior a los requisitos mínimos de la máquina CNC. Estos incluyen:

• Crecimiento microbiano
• Desgaste más rápido de las herramientas de corte
• Corrosiones de piezas y maquinaria

Por otro lado, los riesgos causados por una concentración excesiva de refrigerante incluyen:

• Espuma
• Toxicidad
• Desperdicio concentrado
• Conducción de calor reducida
• Mala lubricación
• Decoloración de maquinaria y piezas mecanizadas
• Degradación de herramientas por acumulación de residuos

Tabla de concentración de refrigerante del CNC

A continuación se muestra una tabla de concentración de refrigerante que contiene variaciones en los niveles de concentración de refrigerante del CNC:

MaterialFresadoTorneadoPerforaciónRoscadoCobreAceite solubleAceite solubleAceite solubleAceite solubleAluminioAceite mineral o aceite soluble (con 96% de agua)Aceite mineral con aceite soluble (o) 10% de grasaAceite soluble (con 70-90% de agua)Aceite mineral mezclado con 25% de aceite a baseBronceAceite solubleAceite solubleAceite solubleAceite mineral con 30% manteca de cerdoAcero bajo en carbono y para herramientasAceite soluble75% mineral con y 25% aceite de mantecaAceite solubleAceite mineral con 25%-40% de aceite de mantecaHierro maleableAceite solubleAceite solubleAceite solubleAceite solubleAceros aleados90% aceite mineral con 10% aceite de manteca75% aceite mineral con 25% aceite a base de azufreAceite soluble70% aceite mineral con 30% aceite de mantecaLatónSoluble (con 96% de contenido de agua)Aceite mineral con 10% de grasaAceite solubleAceite mineral con 10% – 20% de aceite de manteca de cerdoHierro fundidoSecoSecoSecoAceite de manteca de cerdo al 25% con 80% de aceite mineral o seco

Fluidos de corte a base de agua frente a refrigerantes CNC de alta presión

Los fluidos de corte a base de agua y los refrigerantes de máquinas CNC de alta presión son comunes en los procesos de trabajo de metales. Estos fluidos son eficaces para lubricar herramientas y materiales de corte.

Los fluidos a base de agua tienen excelentes propiedades de disipación de calor y lubricidad. Por lo general, son alternativas respetuosas con el medio ambiente y rentables a los refrigerantes de máquinas de alta presión. Sin embargo, los refrigerantes a base de agua son vulnerables al crecimiento bacteriano y pueden fomentar la corrosión en ciertos metales.

Mientras tanto, sería útil invertir en un sistema que pueda aumentar las velocidades y los avances, mejorar la vida útil de la herramienta y evitar problemas con el control de viruta si su máquina funciona con refrigerantes CNC de alta presión. Como resultado, el refrigerante CNC de alta presión aumenta significativamente la productividad. Podría experimentar presiones superiores a 1000 psi, vitales para operaciones de roscado y perforación profunda.

Sin embargo, los refrigerantes CNC de alta presión son costosos y requieren un alto mantenimiento para garantizar una funcionalidad óptima. Además, estos sistemas requieren habilidades para garantizar un funcionamiento seguro y eficiente.

Conclusión

Los refrigerantes para máquinas CNC ayudan a lograr una eficiencia óptima en un taller de CNC. Estos refrigerantes ayudan a reducir la acumulación de calor, lubrican la herramienta de corte y previenen la decoloración y fallas en procesos de mecanizado como fresado, torneado o taladrado CNC.

No dude en contactarnos en WayKen siempre que necesite la ayuda de profesionales para determinar el tipo de lubricante y la presión ideales para sus máquinas CNC. Somos un taller CNC integral para todas sus necesidades de fabricación, le ofrecemos servicios de mecanizado CNC confiables y profesionales.

Preguntas frecuentes

¿Cuándo es el momento adecuado para cambiar el refrigerante de una máquina CNC?

A menudo, varios factores influyen en el intervalo necesario para cambiar el refrigerante de su máquina. Debe considerar el material mecanizado, el tipo de refrigerante y las condiciones de funcionamiento de la máquina CNC. Sin embargo, la mayoría de los fabricantes de máquinas CNC recomiendan cada 6 a 12 meses como regla general.

¿Cómo elimino las bacterias en el refrigerante de mecanizado CNC?

Puede prevenir o detener el crecimiento bacteriano en el refrigerante de las máquinas CNC inyectando ozono directamente en el refrigerante. Mata virus, rendimiento, bacterias o moho y elimina los olores del cárter del refrigerante.

¿Qué causa la formación de espuma en un refrigerante CNC?

La falta de minerales en el suministro de agua es la causa principal de la formación de espuma en los refrigerantes. Sin embargo, es recomendable comprobar la dureza del agua con varillas de prueba de dureza.