Mecanizado CNC de acero: materiales, beneficios y opciones de acabado superficial

El acero es uno de los metales más utilizados en el mundo hoy en día. Eso no es nada sorprendente, considerando los diversos beneficios del metal. Industrialmente, los fabricantes emplean diferentes servicios de mecanizado de metales para cumplir con las especificaciones y requisitos de diseño de los productos.

Uno de estos servicios de mecanizado es el mecanizado CNC de acero. Este proceso altamente automatizado es una de las formas más versátiles de fabricar piezas de acero. Sin embargo, varios factores entran en juego para el mecanizado del acero.

Este artículo contiene todo lo que necesitas saber sobre el mecanizado CNC de acero y las diversas consideraciones para obtener los mejores resultados.

¿Qué es el mecanizado CNC de acero?

El mecanizado es un proceso esencial en muchas operaciones de fabricación. Hubo un tiempo en que el proceso era completamente manual, pero eso requería mucho esfuerzo y tiempo. Hoy en día, los servicios de mecanizado están automatizados, y una de esas aplicaciones es el mecanizado por control numérico computarizado (CNC).

Básicamente, el mecanizado CNC implica el uso de un ordenador para controlar el movimiento de una herramienta específica, formando diseños a partir de material en bruto de metal y plástico. Este proceso automatizado se ha vuelto muy común en la industria manufacturera debido a su velocidad, precisión y eficiencia de producción.

Varios materiales son compatibles con el mecanizado CNC, y el acero no es la excepción. De hecho, las piezas de acero CNC son unas de las más populares para piezas mecanizadas personalizadas y prototipos.

Grados de acero para mecanizado CNC

La aplicación del mecanizado CNC abarca varios materiales. Elegir el material adecuado para tu proyecto puede ser complicado, involucrando normalmente varios factores. Sin embargo, seleccionar el material a usar, el acero en este caso, es solo el primer paso. Aún tienes que elegir entre los diferentes grados disponibles.

Las propiedades de los grados de acero determinan su respectivo uso para proyectos de mecanizado específicos. Aquí están algunos de los grados más comunes y sus propiedades.

Acero 4140

Este grado es un acero de baja aleación, que contiene bajo contenido de cromo, molibdeno y manganeso. Esta composición química mejora la resistencia, la ductilidad y la tenacidad del grado de acero. Además, el contenido añadido de cromo hace que este grado sea más resistente a la corrosión.

En consecuencia, se usa en muchas industrias debido a su buena maquinabilidad y resistencia a la abrasión. Sin embargo, el acero 4140 no es el más fácil de soldar y puede requerir tratamiento térmico previo y posterior. Este grado se encuentra a menudo en piezas de acero CNC para acoplamientos, husillos, pernos, tuercas y piezas automotrices.

Propiedades mecánicas

Límite elástico a tracción (MPa): 655
Módulo de cizalladura (GPa): 80
Alargamiento a la rotura (%): 19
Dureza (Brinell): 197
Densidad (g cm-3): 7,87

Acero 4130

En comparación con el acero normal, el acero 4130 tiene niveles más altos de elementos de aleación. Consiste en hierro, carbono, cromo, manganeso, molibdeno, fósforo, silicio y azufre. Estos elementos son responsables de la tenacidad, la maquinabilidad y la compatibilidad térmica de este grado de acero.

Se usa comúnmente para diversos fines de construcción debido a su capacidad de soportar altas tensiones. Además, se usa en los montajes de motores de aeronaves. Los fabricantes a menudo prefieren el acero 4130 sobre el acero de grado aeronáutico porque es más barato pero igual de eficaz.

A pesar de ser fácil de tratar con calor, el acero 4130 no es muy fácil de soldar.

Propiedades mecánicas

Límite elástico a tracción (MPa): 460
Módulo de cizalladura (GPa): 80
Alargamiento a la rotura (%): 20
Dureza (Brinell): 217
Densidad (g cm-3): 7,87

Acero 1018

Este grado de acero se considera comúnmente acero al carbono suave, que consiste en hierro, carbono, manganeso, fósforo y azufre.

El mayor punto de venta del acero 1018 en el mecanizado CNC de acero es su alta soldabilidad, lo que lo convierte en la opción predeterminada para las piezas de acero CNC cementadas. Ten en cuenta, sin embargo, que la soldadura solo es aconsejable después de la cementación.

Además de ser muy soldable, el acero 1018 tiene una maquinabilidad excepcional. Esta es la base de su uso para procesos de mecanizado CNC de precisión, como el torneado y el fresado de acero. En la práctica, los fabricantes lo usan para bielas, husillos, ejes y muchos otros componentes de moldes.

La principal desventaja de este grado de acero es su incompatibilidad con muchos procesos de acabado y su precio relativamente elevado.

Propiedades mecánicas

Límite elástico a tracción (MPa): 310
Módulo de cizalladura (GPa): 78
Alargamiento a la rotura (%): 15
Dureza (Brinell): 131
Densidad (g cm-3): 7,87

Acero 1045

Este es un acero de carbono medio que comprende hierro, carbono, silicio, manganeso y azufre o fósforo. Este es uno de los grados de acero más versátiles que los fabricantes usan para piezas de acero CNC. El acero 1045 es fuerte y resistente, lo que justifica su uso en muchos proyectos de mecanizado CNC de acero donde la resistencia al agua es esencial.

Además, el acero 1045 es maquinable y soldable, que son ambos factores importantes que los fabricantes consideran al mecanizar acero. Las aplicaciones de este grado incluyen ejes, pernos, engranajes, árboles y espárragos. Esencialmente, los fabricantes lo prefieren para proyectos que requieren velocidades extremas.

A pesar de que este grado de acero es relativamente fuerte, su uso es desaconsejable para productos muy resistentes porque su resistencia a la tracción y su templabilidad son medias en el mejor de los casos.

Propiedades mecánicas

Límite elástico a tracción (MPa): 450
Módulo de cizalladura (GPa): 60
Alargamiento a la rotura (%): 12
Dureza (Brinell): 170
Densidad (g cm-3): 7,87

Acero 1215

Este grado de acero contiene hierro, carbono, manganeso, fósforo y azufre. Debido al contenido relativamente alto de azufre de este grado de acero, se considera acero de fácil mecanizado. Además, muchos lo denominan acero para tornillos debido a su uso en procesos de máquinas automáticas para tornillos.

El acero 1215 forma pequeñas virutas durante el mecanizado, lo que permite mayores tasas de mecanizado y evita el enredo en las máquinas. Sin embargo, no es muy soldable. Además, no es tan fuerte como otros grados estirados en frío debido a su contenido relativamente bajo de carbono.

Industrialmente, es adecuado para proyectos automáticos donde es necesario un mecanizado intensivo. Sus aplicaciones incluyen espárragos, pasadores, tornillos, acoplamientos y racores de manguera.

Propiedades mecánicas

Límite elástico a tracción (MPa): 415
Módulo de cizalladura (GPa): 80
Alargamiento a la rotura (%): 10
Dureza (Brinell): 167
Densidad (g cm-3): 7,87

Beneficios y desafíos de las piezas de acero CNC

Mecanizar piezas de acero correctamente requiere una gran cantidad de experiencia y habilidad para producir resultados fiables cada vez. Aunque es uno de los materiales más exigentes con los que trabajar, los beneficios que se obtienen al usar acero a menudo superan los desafíos.

Beneficios

La mayoría de las piezas de acero CNC disponibles hoy en día tienen buena maquinabilidad, que es la facilidad con la que los metales pueden cortarse o moldearse para proporcionar un resultado decente. Factores como la dureza, la energía, la potencia y el esfuerzo cortante afectan la maquinabilidad para el mecanizado CNC de acero.

Otro beneficio del mecanizado CNC de acero para piezas de máquinas es que los productos son altamente resistentes a la corrosión y al desgaste. Además, las piezas de acero son generalmente compatibles con muchos acabados superficiales.

Desafíos

A pesar de los numerosos beneficios, hay algunos desafíos al mecanizar piezas de acero con CNC. Por un lado, no todas las piezas de acero son fácilmente maquinables. Así que esto significa que puede ser difícil usar algunos grados de acero para proyectos geométricamente complejos.

Además, los grados de acero tienen diferentes sensibilidades al calor. Algunos grados no son adecuados para piezas de acero CNC que estarán muy expuestas al calor, ya que pueden fundirse y deformarse.

Acabados superficiales y opciones de postprocesamiento para piezas de acero

Como su nombre indica, los acabados superficiales son procesos posteriores a la fabricación normal de piezas metálicas. El objetivo es mejorar la funcionalidad y la estética de estas piezas. Sin embargo, diferentes metales requieren diferentes acabados superficiales.

Para las piezas de acero, a continuación están los acabados superficiales comunes aplicables.

Recubrimiento en polvo

El acabado de recubrimiento en polvo implica depositar polvo seco sobre la superficie del acero. El acabado suele tener entre 0,15 y 0,3 mm de espesor. El beneficio aparente es aumentar la resistencia de las piezas de acero CNC a la corrosión.

Cementación

La cementación endurece las superficies metálicas. El proceso gira en torno al calentamiento del acero en presencia de materiales que contienen carbono, como el monóxido de carbono y el carbón vegetal. Además de la dureza, la cementación también mejora la resistencia de las piezas de acero CNC al desgaste.

Niquelado

Este acabado superficial implica electrodeposición del acero añadiendo una fina capa de níquel, de alrededor de 0,1 mm. Esto puede mejorar la resistencia de las piezas de acero a la corrosión y al desgaste.

Rectificado

El rectificado ayuda a alisar la superficie del acero, eliminando irregularidades. Los fabricantes lo hacen usando una muela de rectificar.

Mecanizado de acero frente a aluminio: ¿cuál es la diferencia?

Una de las razones por las que el mecanizado CNC está tan extendido hoy en día es su compatibilidad con diversos metales e incluso plásticos. No obstante, los dos materiales más comunes para el mecanizado CNC son el acero y el aluminio. Los fabricantes a menudo tienen que elegir entre solo estos dos. A continuación se presenta una comparación del mecanizado CNC de acero y el mecanizado CNC de aluminio.

Mecanizado de acero frente a aluminio: maquinabilidad

La maquinabilidad depende de una variedad de factores, incluyendo la dureza y la resistencia del metal. Generalmente, cuanto más duro es un metal, menor es su maquinabilidad. Ese principio también se cumple para el aluminio.

El acero tiene un rango de dureza Brinell más alto (80 y 600) que el aluminio (alrededor de 15). De manera similar, el acero tiene mayor resistencia a la tracción y límite elástico que el aluminio. Por lo tanto, el acero es más fuerte pero menos maquinable.

Mecanizado de acero frente a aluminio: velocidad

Debido a que el aluminio es más ligero que el acero, los operarios pueden trabajarlo a un ritmo más rápido. Además, el aluminio se enfría más rápido que el acero después del calentamiento. Esto implica que hay ciclos de fabricación más largos al mecanizar acero.

Mecanizado de acero frente a aluminio: costo

Muchas veces, la decisión entre el acero y el aluminio se reduce al costo. Esto es especialmente así cuando ambos materiales son adecuados para un proyecto en particular. Aunque hay diferentes tipos y grados de estos metales, el mecanizado CNC de acero generalmente cuesta más que el de aluminio.

¿Cuál deberías elegir?

El primer factor que debes considerar es el tipo de producto que necesitas. El acero sería más adecuado para productos expuestos a altas temperaturas debido a su mayor punto de fusión. Por otro lado, el aluminio es más adecuado para piezas ligeras, especialmente si la conductividad es esencial.

Aplicaciones de las piezas de acero CNC

Las piezas de acero CNC están presentes en muchas industrias hoy en día, incluyendo la industria médica, automotriz y electrónica. Más específicamente, el mecanizado CNC de acero es útil para instrumentos médicos, piezas de maquinaria, recipientes de presión al vacío y engranajes.

Servicios de mecanizado CNC de acero en Sendot Technology

Las piezas de acero CNC son comunes en varias industrias hoy en día. Antes del mecanizado CNC de acero, los fabricantes deben decidirse por un grado de acero. Esto implica evaluar las diversas propiedades frente a las necesidades del proyecto. Después de considerar todos los factores, los servicios de mecanizado de calidad son cruciales.

En Sendot Technology, contamos con expertos dedicados que pueden encargarse de todos tus servicios de mecanizado CNC de acero. Podemos garantizar la precisión, la calidad y la asequibilidad de los componentes de tu proyecto. Específicamente, manejamos fresado, torneado, rectificado, electroerosión y electroerosión por hilo de acero CNC.

Sube tus archivos CAD hoy para un servicio de soporte personalizado, y recibirás una respuesta en 12 horas.