Materiales de mecanizado CNC 101: ¿Cómo elegir el adecuado?
Puntos clave
- El mejor material CNC equilibra resistencia, peso, costo y resistencia a la corrosión para su aplicación.
- El aluminio (6061) es el más popular: ligero, asequible y rápido de mecanizar.
- El acero inoxidable (304/316) para resistencia a la corrosión; titanio para relación resistencia-peso; latón para conductividad; PEEK para altas temperaturas.
- Los plásticos de ingeniería (ABS, POM, nylon, PC, PEEK) son más ligeros, aislantes y químicamente resistentes.
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El mecanizado CNC ha ganado mucho terreno en el sector industrial debido a su alta precisión en la producción de piezas y sus numerosas aplicaciones en la industria aeroespacial, médica, automotriz y otras. Además de su popularidad debido a su precisión y aplicaciones, otra razón es su capacidad de trabajar con una amplia gama de materiales.
Sin embargo, para lograr las piezas deseadas que cumplan con las demandas de producción, hay algunas cosas importantes a considerar al seleccionar el material para el mecanizado CNC. Entonces, ¿cuáles son los materiales comunes ideales para el mecanizado CNC? ¿Y existen factores para la selección de materiales de mecanizado CNC? Siga leyendo.
Diferentes categorías de material en el mecanizado CNC
El mecanizado CNC es un proceso versátil que permite utilizar varios tipos de materiales. Estos materiales de mecanizado CNC van desde plásticos y metales convencionales hasta madera, cerámica y compuestos.
En este artículo, nos centraremos más en los materiales de mecanizado de plástico y metal, ya que tienen usos más diversos en una variedad de industrias.
Tipos de materiales metálicos para el mecanizado CNC y ejemplos
El material más común para las piezas mecanizadas por CNC es el metal. Estos materiales CNC ofrecen numerosas ventajas, incluida la resistencia térmica, la dureza, la alta resistencia y la conductividad eléctrica. Los materiales metálicos comunes para máquinas CNC incluyen:
1. Aluminio
En el mecanizado CNC, el aluminio es uno de los materiales más comunes utilizados en las máquinas CNC. Tiene un alto grado de maquinabilidad, mejor que metales como el acero y el titanio. Además, cuenta con una notable relación resistencia-peso, es ligero, resistente a la corrosión y tiene un llamativo aspecto plateado.
Existen varios grados de material de aluminio, pero no todos son ideales para su uso en piezas y productos de mecanizado CNC. No obstante, grados de aluminio como el aluminio 6061 y 7075 son altamente maquinables y se utilizan a menudo en la producción de piezas donde el peso es una consideración, como piezas de motores automotrices y bastidores aeroespaciales. Estas categorías de aluminio también encuentran aplicación en electrónica de consumo, construcción y la industria médica.
2. Acero inoxidable
El acero inoxidable tiene una gran resistencia al desgaste, resistencia a la corrosión, resistencia y tenacidad. Al igual que el aluminio, este material tiene una apariencia brillante. Viene en diferentes grados y a menudo no es muy costoso. Sin embargo, su dureza lo convierte en uno de los materiales CNC más difíciles de mecanizar.
El SS 316 es uno de sus grados comunes, y encuentra aplicación en carcasas para exteriores, equipos médicos y aplicaciones marinas debido a su resistencia a la corrosión y al calor. Otros grados comunes de acero inoxidable para CNC son el 303, 304 y 316. Encuentran aplicaciones en la producción de sujetadores como pernos, tornillos, casquillos, etc.
3. Acero al carbono y sus aleaciones
Debido a su resistencia y maquinabilidad superiores, el acero al carbono y las aleaciones relacionadas son perfectos para diversas aplicaciones. Funcionan bien con diferentes técnicas de tratamiento térmico, lo que mejora aún más sus propiedades mecánicas. El acero al carbono también tiene un precio razonable en comparación con otros metales utilizados en CNC.
Sin embargo, es importante señalar que el acero al carbono, el acero dulce y sus aleaciones no son intrínsecamente resistentes a la corrosión. Además, su apariencia poco atractiva podría no ser apropiada para aplicaciones estéticas. A pesar de sus inconvenientes, estos materiales siguen siendo favorecidos para numerosas aplicaciones industriales y de fabricación debido a su durabilidad, accesibilidad y maquinabilidad. El acero y sus aleaciones encuentran aplicación en la producción de sujetadores mecánicos y componentes estructurales como vigas.
4. Cobre y sus aleaciones
El cobre es reconocido por tener una gran conductividad térmica y eléctrica. Sus excepcionales cualidades de conductividad lo convierten en una gran opción para aplicaciones eléctricas y electrónicas, y su maleabilidad y atractivo estético lo convierten en una opción popular en el sector de la joyería. El cobre encuentra uso en muchas industrias diferentes, incluidos el cableado eléctrico, los dispositivos magnéticos y la producción de joyería.
El latón es una aleación de cobre y zinc conocida por su resistencia a la corrosión, excelente conductividad eléctrica y maquinabilidad. Aparece con frecuencia en bienes de consumo, sujetadores de baja resistencia, fontanería y equipos eléctricos.
El bronce es una aleación de cobre, estaño y otros elementos. Es duradero, resistente a la corrosión y fuerte. Además, el bronce tiene un alto grado de maquinabilidad, lo que le da aplicación en la producción de engranajes, rodamientos y componentes de precisión. Adicionalmente, añadir fósforo y aluminio aumentaría su resistencia, mejorando la tenacidad y la fuerza.
En general, el latón, el bronce y el cobre son importantes metales de mecanizado CNC.
5. Titanio
El titanio tiene una alta relación resistencia-peso. En otras palabras, además de ser extremadamente fuerte, también es ligero. Junto con tener una fuerte conductividad térmica, también es resistente a la corrosión. Además, debido a que el titanio es biocompatible, encuentra uso en la industria biomédica.
Es más, el titanio encuentra aplicación en la producción de piezas mecanizadas de alto rendimiento para varias industrias, incluidas la militar, la aeroespacial y la médica. El titanio también se utiliza como material para herramientas de máquinas CNC.
6. Magnesio
El metal magnesio combina resistencia y ligereza. Es el mejor material para piezas de alta temperatura, como los motores, debido a sus excelentes características térmicas. Su ligereza facilita la producción de vehículos más ligeros y de bajo consumo de combustible.
El mecanizado de magnesio es reconocido por ser inflamable, puede costar más de procesar y tiene una menor resistencia a la corrosión que algunos otros metales, incluido el aluminio.
Tipos de materiales plásticos para el mecanizado CNC y ejemplos
La mayoría de los plásticos tienen puntos de fusión bajos, lo que en consecuencia dificulta su maquinabilidad. Sin embargo, existen algunos materiales plásticos para el mecanizado CNC, entre ellos:
1. Acrílico
También conocido como PMMA (polimetilmetacrilato), este material tiene varias propiedades deseables, como claridad óptica y rigidez. Su alto grado de claridad óptica y durabilidad le da aplicación como sustituto del vidrio.
A pesar de los inconvenientes, incluida una propensión al agrietamiento y al ablandamiento térmico, el acrílico sigue siendo un material preferido para el mecanizado CNC debido a su adaptabilidad y simplicidad. El acrílico es una fantástica opción de material para diversas aplicaciones, ya que puede utilizarse para producir componentes precisos y de alta calidad.
2. Polipropileno (PP)
La alta resistencia química y la resistencia a la fatiga son las dos ventajas del adaptable polipropileno. Además, es un material de grado médico y el mecanizado CNC da como resultado un acabado superficial liso. Uno de sus inconvenientes, sin embargo, es que se ablanda cuando se expone a altas temperaturas, lo que lo hace un poco más difícil de mecanizar.
3. Acetal
También conocido como POM (polioximetileno) o Delrin, este material es altamente versátil. Es resistente, así como resistente a la humedad y al impacto. Además, este material tiene una excelente resistencia a la fatiga.
La rigidez del acetal, que lo hace simple de procesar con una excelente precisión dimensional, es una de sus principales características. Como resultado, se utiliza con frecuencia en componentes de precisión como rodamientos, engranajes y válvulas.
Adicionalmente, el POM es un material fiable para muchas industrias, incluidos los sectores automotriz, aeroespacial y de bienes de consumo, debido a sus superiores cualidades mecánicas y su gran resistencia a las condiciones ambientales.
4. Nylon
El nylon es un material fuerte, duradero y resistente al impacto utilizado en diversas aplicaciones. Tiene excelentes propiedades de lubricación superficial y puede emplearse en varias formas compuestas, como el nylon reforzado con fibra de vidrio.
Las aplicaciones que requieren protección contra las fuerzas de fricción son particularmente adecuadas para el nylon. Esto incluye piezas como ruedas dentadas, rodamientos, superficies deslizantes y engranajes.
5. ABS
Debido a su excepcional maquinabilidad, resistencia a la tracción, resistencia al impacto y resistencia química, el material ABS es un material plástico muy asequible que es adecuado para el mecanizado CNC. Además, es sencillo de colorear, lo que lo hace perfecto para usos donde la estética es crucial.
El ABS tiene varias aplicaciones CNC, incluida la creación de carcasas protectoras, el prototipado rápido y la creación de piezas automotrices. Además del mecanizado CNC, los fabricantes de ABS fabrican el ABS mediante moldeo por inyección e impresión 3D.
6. UHMW-PE
El UHMWPE es un material ampliamente utilizado para el mecanizado CNC debido a sus excepcionales cualidades, que incluyen alta tenacidad, resistencia a la abrasión y al desgaste, y durabilidad.
A pesar de ser difícil de mecanizar, el UHMWPE es un gran material para fabricar superficies deslizantes presentes en rodamientos, engranajes y rodillos. Debido a sus cualidades excepcionales, es perfecto para aplicaciones donde se necesita una gran resistencia al desgaste y durabilidad. En comparación con otros materiales, el UHMWPE puede ofrecer una excepcional eficiencia y longevidad cuando se mecaniza correctamente.
7. Policarbonato (PC)
Un plástico común utilizado para el mecanizado CNC es el policarbonato (PC), que tiene un cierto conjunto de características beneficiosas como la claridad óptica. Este material es resistente tanto a la rotura como al calor. Además, puede utilizarse en aplicaciones de alta temperatura debido a su fuerte resistencia al calor. Es más, el policarbonato encuentra aplicación en la producción de componentes electrónicos, dispositivos médicos y piezas automotrices.
8. Polieteretercetona (PEEK)
El material PEEK es un plástico de alto rendimiento con excelente resistencia química. Este material también tiene una alta estabilidad dimensional y resistencia mecánica. Una de sus principales ventajas es su capacidad de mantener la rigidez a altas temperaturas, lo que lo hace ideal para su uso en entornos extremos.
El PEEK encuentra aplicación en varias industrias, incluidas la aeroespacial, el procesamiento de alimentos y bebidas, y el petróleo y el gas. Se utiliza ampliamente en la producción de componentes semiconductores, casquillos, sellos, rodamientos, componentes de bombas y válvulas, etc.
9. Cloruro de polivinilo (PVC)
Este es un material plástico de bajo costo con un alto grado de maquinabilidad. Es resistente al alto impacto, la corrosión y los productos químicos. Tiene una alta resistencia, lo que lo hace rígido. El plástico PVC es ideal para producir tanques químicos soldados, carcasas de válvulas y bombas, superficies de gabinetes y de trabajo, colectores y accesorios.
Vista rápida: tabla de materiales de mecanizado CNC
| Tipo de material | Nombre | Grado | Código |
| Metal | Aluminio | Aluminio 1050 | Al 1050 |
| Aluminio 1060 | Al 1060 | ||
| Aluminio 2024 | Al 2024 | ||
| Aluminio 5052-H11 | Al 5052-H11 | ||
| Aluminio 5083 | Al 5083 | ||
| Aluminio 6061 | Al 6061 | ||
| Aluminio 6082 | Al 6082 | ||
| Aluminio 7075 | Al 7075 | ||
| Aluminio-bronce | Al + Br | ||
| Aluminio-MIC-6 | Al MIC-6 | ||
| Aluminio-QC-10 | Al QC-10 | ||
| Latón | Latón | Cu + Zn | |
| Cobre | Cobre | Cu | |
| Cobre-berilio | Cu + Be | ||
| Cobre-cromo | Cu + Cr | ||
| Cobre-tungsteno | Cu + W | ||
| Magnesio | / | Mg | |
| Aleación de magnesio | / | ||
| Bronce fosforoso | Cu + Sn + P | ||
| Acero inoxidable | Acero inoxidable 303 | SS 303 | |
| Acero inoxidable 304 | SS 304 | ||
| Acero inoxidable 316 | SS 316 | ||
| Acero inoxidable 410 | SS 410 | ||
| Acero inoxidable 431 | SS 431 | ||
| Acero inoxidable 440 | SS 440 | ||
| Acero inoxidable 630 | SS 630 | ||
| Acero | Acero de bajo carbono | 1018 Steel | |
| Acero de medio carbono | 4130 Steel | ||
| 4140 Steel | |||
| Acero de alto carbono | 1095 Spring Steel | ||
| Bronce de estaño | / | PVC-white/gray | |
| Titanio | Titanio Grado 1 | Ti grade 1 | |
| Titanio Grado 2 | Ti grade 2 | ||
| Zinc | / | Zn | |
| Plástico | Acrilonitrilo butadieno estireno | / | ABS, ABS- high temp, ABS- antistatic |
| Acrilonitrilo butadieno estireno + policarbonato | ABS + PC | ||
| Polietileno de alta densidad | / | HDPE, PEHD | |
| Nylon | Nylon 6 | PA6 | |
| Nylon 6 + 30% de fibra de vidrio | PA6 + 30% GF | ||
| Poliamida Nylon 6-6 | PA66 | ||
| Tereftalato de polibutileno | / | PBT | |
| Policarbonato | Policarbonato | PC | |
| Policarbonato-fibra de vidrio | PC + GF | ||
| Policarbonato+30% de fibra de vidrio | PC + 30% GF | ||
| Polieteretercetona | Polieteretercetona | PEEK | |
| Polieterimida | Polieterimida | PEI | |
| Polieterimida + 30% de fibra de vidrio | Ultem 1000 + 30% GF | ||
| Polieterimida + Ultem 1000 | PEI + Ultem 1000 | ||
| Polietileno | / | PE | |
| Tereftalato de polietileno | / | PET | |
| Polimetilmetacrilato-acrílico | / | PMMA-Acrylic | |
| Polioximetileno | / | POM | |
| Sulfuro de polifenileno | / | PPS | |
| Sulfuro de polifenileno + fibra de vidrio | PPS + GF | ||
| Politetrafluoroetileno | / | PTFE | |
| Cloruro de polivinilo | / | PVC | |
| Cloruro de polivinilo + blanco/gris | PVC-white/gray | ||
| Fluoruro de polivinilideno | / | PVDF | |
| Compuesto | Fibra | Fibra de carbono | CFRP, CRP, CFRTP |
Factores clave para la selección de materiales de mecanizado CNC
Aunque normalmente hay varios factores a considerar al elegir los materiales adecuados, aquí están algunos clave.
Considere los requisitos para la fabricación de piezas
Las necesidades básicas de las piezas a procesar son una parte crucial del mecanizado CNC, y también crean una guía para el tipo de material a utilizar. Los requisitos comunes de las piezas incluyen:
Aplicaciones de la pieza
Asegúrese de que el material CNC que pretende utilizar sea adecuado para la aplicación prevista y su entorno. Por ejemplo, examinemos las comparaciones entre el acero inoxidable y el acero al carbono cuando se desean utilizar para fabricar componentes en el sector marino.
Ambos materiales son altamente maquinables, pero el acero inoxidable será más apropiado ya que tiene un mayor nivel de resistencia a la corrosión. Sin embargo, el acero al carbono será una mejor opción en un entorno regular y seco porque es más duradero y fuerte.
Peso de la pieza
El peso de la pieza afecta la selección del material CNC, ya que puede influir en el proceso de mecanizado y el rendimiento general de la pieza. Las piezas más pesadas suelen requerir materiales más fuertes y densos para garantizar que puedan soportar la carga. Para piezas más ligeras, pueden utilizarse materiales con menor densidad, como el aluminio o el titanio, para reducir el peso y mejorar el rendimiento.
Precisión y tolerancia de la pieza
Algunos materiales son más difíciles de mecanizar con tolerancias estrechas que otros. Por ejemplo, los materiales propensos a la deformación, como ciertos tipos de plásticos (PVC), pueden requerir sobreespesores de mecanizado más significativos para lograr las tolerancias deseadas.
Por otro lado, materiales como el acero o el titanio a menudo se prefieren para aplicaciones que requieren alta precisión y tolerancias estrechas.
Propiedades de la pieza
Las propiedades requeridas para la pieza dependen de su uso previsto y del entorno en el que se utilizará. Factores como la resistencia, la tenacidad y la resistencia al desgaste son cruciales para las piezas que estarán sujetas a altos esfuerzos o desgaste.
Materiales como el acero, el titanio y ciertos plásticos, como el nylon o el acetal, son conocidos por su resistencia y durabilidad, lo que los hace adecuados para este tipo de aplicaciones. Para piezas que estarán expuestas a altas temperaturas, pueden preferirse materiales con buena estabilidad térmica, como cerámicas o ciertos metales.
Estética del producto
Al elegir un material para el mecanizado, debe considerarse la estética del producto. Esto se debe a que la aceptación del producto en el mercado depende en gran medida de la apariencia, particularmente cuando se trata de bienes de consumo.
Los materiales maquinables por CNC como los plásticos están disponibles en una amplia gama de colores y opacidad, lo que da la ventaja de elegir entre una amplia gama de apariencias del material. Para los metales, por otro lado, mejorar la estética implicaría aplicar un acabado superficial en el posprocesamiento.
Opciones de acabado superficial
El acabado superficial que desea que tenga su producto influye en gran medida en la determinación del tipo de material que utiliza para el mecanizado CNC. Existen diferentes opciones de acabado superficial disponibles para metales y plásticos, como el pulido, el anodizado, el pasivado, la pintura, el cepillado, el recubrimiento en polvo, etc. Estas opciones de acabado superficial mejoran no solo el aspecto de la superficie sino también la funcionalidad.
Es importante señalar que estos acabados superficiales interactúan con los materiales de diferentes maneras. Antes de elegir un material, lo mejor es confirmar su acabado superficial ideal.
Maquinabilidad
Esto implica la facilidad con la que un material puede mecanizarse. Los materiales más blandos como el plástico y metales como el aluminio son bastante fáciles de mecanizar. Sin embargo, con materiales más duros como la fibra de carbono y el titanio, el mecanizado es un poco más difícil porque estos materiales a menudo destruyen las herramientas de corte. Fabricar piezas utilizando materiales con un alto grado de maquinabilidad ahorra tiempo y dinero a largo plazo.
Costo
Por supuesto, cada material para uso en el mecanizado CNC tiene un costo a considerar. Sin embargo, aconsejamos firmemente a todos los diseñadores de productos que consideren que elegir un grado inferior de material para ahorrar dinero nunca es una decisión inteligente a largo plazo.
Elija el material de alta calidad que pueda comprar y que proporcione todas las capacidades requeridas. Solo así se aumenta la durabilidad de las piezas terminadas.
Consejos al utilizar procesos CNC para mecanizar diferentes materiales
Lo que intenta fabricar determina en última instancia qué materiales de mecanizado CNC emplear para la producción de sus piezas. Sin embargo, los siguientes consejos pueden servir como una guía rápida de materiales CNC.
Utilice herramental de calidad
Independientemente del material que desee mecanizar, es importante utilizar herramental de alta calidad. Al evitar fresas económicas que se rompen fácilmente y se desgastan pronto, puede ahorrarse dinero y dolores de cabeza. El herramental de alta calidad está diseñado para soportar los rigores del mecanizado de alta velocidad, mejorando la calidad y la consistencia de su producción.
Instale una sujeción de piezas fiable en su máquina
Aunque mantener una pieza en su lugar es crucial durante el mecanizado, a veces es más fácil decirlo que hacerlo. Esto es aún más difícil al trabajar con materiales delicados y formas complejas. Por lo tanto, es mejor instalar una sujeción de piezas fiable en su máquina CNC para mejorar la precisión y la exactitud del mecanizado.
Seleccione materiales de mecanizado comunes
En lugar de preocuparse por elegir entre la infinidad de materiales disponibles, puede seleccionar materiales de mecanizado comunes que ingenieros de primer nivel han identificado y concluido que funcionan bien para el mecanizado y son ampliamente aceptados para dichas aplicaciones.
Los metales comunes incluyen latón, cobre, acero inoxidable y aluminio. Los plásticos comunes incluyen PEEK, acetal, nylon, ABS y policarbonato.
Obtenga el material de mecanizado CNC adecuado para sus proyectos
Si tiene dificultades para elegir los materiales CNC adecuados para sus proyectos, Sendot Technology está aquí para ayudarle. Podemos proporcionar más de 60 metales y plásticos de ingeniería y contamos con maquinistas e ingenieros experimentados que ayudan a recomendar materiales para su proyecto dentro de su rango presupuestario.
Además, con nuestros servicios integrales de mecanizado CNC para cumplir con sus expectativas, puede obtener con confianza prototipos y piezas de alta calidad y precisión. Si tiene alguna pregunta específica sobre el mecanizado de materiales, no dude en contactarnos.
Conclusión
La capacidad de una máquina CNC de trabajar con diversos materiales es una de las razones por las que sigue siendo uno de los mejores procesos de fabricación. Facilita con facilidad la producción de piezas utilizando metal, plástico, madera y materiales compuestos. Antes de elegir un material para su pieza, lo mejor es investigar las fortalezas, debilidades y otras propiedades del material para tomar las decisiones correctas.
Preguntas frecuentes
¿Cuáles son los factores a considerar al seleccionar un material CNC?
Lo mejor sería considerar muchos factores, incluidos el entorno, los usos, la maquinabilidad, las tolerancias y el costo del material.
¿Qué aleación de aluminio es la mejor para el mecanizado CNC?
El aluminio 6061-T6 es una aleación de aluminio comúnmente utilizada, y se sabe que es un grado estándar para el mecanizado CNC. Sus propiedades, como la ligereza, la resistencia a la corrosión, la versatilidad y la maquinabilidad, lo hacen aplicable en las industrias automotriz y aeroespacial.
¿Qué plásticos son más maquinables?
Los materiales plásticos acetal, PEEK y PVC ofrecen buena estabilidad dimensional, excelentes propiedades de mecanizado y resistencia a la fusión y al astillado. Debido a su bajo precio y su superior maquinabilidad, el Delrin también se considera el plástico más económico.
¿Cuál es el metal más difícil de fresar?
El titanio es tristemente célebre por ser uno de los metales más difíciles de mecanizar, y existen numerosas historias de piezas de trabajo arruinadas y herramientas destrozadas. Sin embargo, el titanio tiene cualidades excepcionales que lo convierten en un material frecuentemente utilizado en las industrias aeroespacial y médica.
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