Elección del material: La aleación de aluminio más común para mecanizado y comparación estratégica metal/plástico

En el momento en que un concepto de diseño pasa de un archivo digital a la realidad física, la variable más crítica se convierte en el material. Las características de un material —su dureza, conductividad térmica, rigidez y densidad— dictan todo el proceso. estrategia de fabricación, las herramientas necesarias, la rigidez requerida de la máquina y, en última instancia, el coste y el rendimiento de la pieza terminada.

Comparación de los materiales de aluminio, acero y plásticos técnicos más utilizados en el mecanizado CNC.

Los ingenieros que buscan optimizar la producción deben poseer un conocimiento profundo de cómo la elección del material influye en la maquinabilidad y el éxito de sus componentes, desde los metales estándar de la industria hasta plásticos especializados y aceros para herramientas de alta dureza.

El caballo de batalla: Análisis de la aleación de aluminio más común para el mecanizado

El aluminio es la base de la creación rápida de prototipos y la producción industrial ligera y mediana, principalmente debido a su excepcional maquinabilidad y su favorable relación resistencia-peso. Dentro del amplio espectro de aleaciones, hay un claro campeón:

Aluminio 6061 es abrumadoramente el aleación de aluminio más común para mecanizado. Esta popularidad no es accidental; es el resultado de un equilibrio casi perfecto de propiedades.

• Excelente maquinabilidad: Realiza cortes limpios con una fricción y un desgaste de la herramienta mínimos, lo que permite altas velocidades de avance y tiempos de ciclo rápidos.
• Soldabilidad y versatilidad: Sus propiedades lo hacen adecuado para la soldadura y el posterior anodizado, ampliando su aplicación desde cuadros de bicicletas hasta componentes estructurales.
• Rentabilidad: Está ampliamente disponible, lo que mantiene los costes de las materias primas relativamente bajos.

Sin embargo, para aplicaciones de alto rendimiento donde se requiere fuerza bruta, Aluminio 7075 Suele ser protagonista. Si bien es más resistente, el acero 7075 presenta mayores dificultades en el mecanizado. Su naturaleza ligeramente más abrasiva y su tendencia a producir virutas pegajosas exigen geometrías de herramientas muy específicas y una gestión estricta del refrigerante para evitar la acumulación de material y prolongar la vida útil de las herramientas.

Metales de alto rendimiento: El equilibrio entre peso y trabajabilidad

Cuando el aluminio resulta insuficiente, la atención se centra en las aleaciones pesadas y de alto rendimiento, concretamente el titanio y el acero inoxidable. En este caso, surge una disyuntiva fundamental: densidad frente a maquinabilidad.

Una pregunta frecuente en el diseño de dispositivos aeroespaciales y médicos es: ¿Es el titanio más ligero que el acero inoxidable?La respuesta es un sí rotundo, y la diferencia es sustancial.

Estrategia de mecanizado de titanio: Debido a su baja conductividad térmica, el calor se acumula rápidamente en el filo de corte. El mecanizado exitoso del titanio depende de:

1. Rigidez: Máquinas herramienta y dispositivos de sujeción extremadamente rígidos.
2. Baja velocidad, alta velocidad de avance: Cortar el material en lugar de frotarlo.
3. Refrigerante: Suministro abundante de refrigerante a alta presión para limpiar los chips y disipar el calor inmediatamente.

Abordando los extremos: Acero para herramientas endurecido y fundiciones en bruto

El espectro del mecanizado de metales es vasto, abarcando desde la trabajabilidad del aluminio 6061 hasta dos desafíos distintos: la naturaleza preendurecida de acero para herramientas A7 y la geometría impredecible de la materia prima fundiciones.

Las exigencias del acero para herramientas A7

acero para herramientas A7 Pertenece a la familia de aceros de alto carbono y alto cromo para endurecimiento al aire, diseñados específicamente para una alta resistencia al desgaste en troqueles de estampado y herramientas de conformado. Su dureza intrínseca —que suele procesarse en su estado final endurecido— lo convierte en un material formidable para el mecanizado.

• Tratamiento: El desbaste tradicional se reemplaza por fresado duro, Esto requiere insertos de carburo especializados con recubrimientos PVD y centros de mecanizado de 4 o 5 ejes extremadamente rígidos. Las tasas de remoción de material son necesariamente lentas para preservar la vida útil de la herramienta y la integridad de la pieza.
• El objetivo: El objetivo suele ser lograr características casi finales o definitivas. después el proceso inicial de tratamiento térmico, que garantiza que la precisión dimensional de la pieza endurecida se mantenga estable.

El problema del mecanizado de piezas fundidas

Cuando se trata de componentes de gran tamaño, la fabricación a menudo comienza con metal casi con forma final. fundiciones. Si bien resulta rentable para el abastecimiento de materiales, mecanizado de piezas fundidas presenta su propio conjunto único de problemas que los talleres especializados deben abordar:

1. Existencias inconsistentes: El espesor del material rara vez es uniforme, lo que provoca variaciones en las fuerzas de corte.
2. Incrustaciones superficiales y grietas: La capa exterior (escoria) suele ser extremadamente abrasiva e irregular, lo que reduce drásticamente la vida útil de la herramienta.
3. Porosidad interna: Pueden encontrarse huecos o defectos en el material a mitad del corte, lo que provoca vibraciones y un acabado superficial deficiente.

Exitoso mecanizado de piezas fundidas Requiere una estrategia de fijación robusta para amortiguar la vibración, cortes iniciales profundos para sortear rápidamente la capa exterior abrasiva y un sondeo cuidadoso para establecer la posición real del material en bruto antes de eliminar cualquier material.

El lado de los polímeros: Mecanizado de plásticos especializados

Los retos relacionados con los materiales no se limitan a los metales. La creciente demanda de componentes ligeros, aislantes y resistentes a los productos químicos exige un dominio de los polímeros.

Mecanizado de polipropileno Es un ejemplo paradigmático de un polímero que exige una estrategia a medida. El polipropileno (PP) es muy duradero, pero presenta dos riesgos principales durante su mecanizado:

1. Inestabilidad térmica: El PP tiene una baja conductividad térmica. El calor generado durante el corte no se disipa rápidamente, lo que provoca fusión localizada, residuos gomosos e inestabilidad dimensional (deformación).
2. Flexibilidad: El material suele ser flexible, lo que lo hace susceptible a la deformación por presión de la herramienta, lo que da como resultado cortes imprecisos y errores dimensionales una vez que se suelta.

Técnicas de mecanizado PP exitosas: Utilice herramientas extremadamente afiladas y pulidas (a menudo específicas para metales no ferrosos) y un sistema de evacuación de virutas agresivo. La velocidad de avance debe ser lo suficientemente alta para lograr un corte limpio, mientras que la velocidad de corte debe ser lo suficientemente baja para evitar la acumulación de calor.

Esta sensibilidad al calor y la presión se extiende a otros polímeros transparentes. Por ejemplo, la discusión en torno a ¿El acrílico y el plexiglás son lo mismo? Esto pone de manifiesto una confusión común en el mercado. Si bien son químicamente similares (ambos son PMMA), su mecanizado requiere pasadas lentas y precisas, y a menudo pulido con vapor para lograr claridad óptica, lo que garantiza que no se creen tensiones internas que puedan provocar opacidad o fisuras por tensión posteriormente.

Conclusión: La estrategia de materiales como ventaja competitiva

El proceso desde la concepción del diseño hasta la obtención de una pieza terminada de alto rendimiento es complejo y está sujeto a constantes decisiones sobre los materiales. Esto incluye la selección del material ideal. aleación de aluminio más común para mecanizado para un soporte ligero, determinar la relación coste/peso de los componentes de titanio o desarrollar un proceso especializado para mecanizado de piezas fundidas o polipropileno, La elección correcta determina el éxito.

Contar con un socio con amplia experiencia en diversos materiales garantiza que las características de rendimiento del componente —desde la ventaja de densidad del titanio sobre el acero inoxidable hasta la resistencia al desgaste de acero para herramientas A7—se materializan plenamente en la planta de producción, ofreciendo una fiabilidad y un valor óptimos.

💬 ¿Listo para hablar sobre tu proyecto CNC?
Rellene el siguiente formulario y nuestro equipo de ingeniería se pondrá en contacto con usted en un plazo de 24 horas.