El mecanizado de control numérico por computadora (CNC) es un proceso de fabricación tradicional versátil y de alta precisión que es ideal para series de producción de volumen medio a alto de piezas complejas. Mecanizado CNC es una técnica de fabricación para eliminar material. Utiliza herramientas de corte afiladas, disponibles en una variedad de formas y tamaños, que son controladas con precisión por una computadora. Con Prototipado rápido de máquina CNC, los fabricantes pueden producir rápidamente prototipos y piezas duraderas para aplicaciones específicas.

La selección de materiales es una parte increíblemente importante de cualquier proceso de fabricación, pero los ingenieros y los equipos de productos deben ser especialmente diligentes cuando se trata de seleccionar materiales para el mecanizado CNC. Dado que este proceso es compatible con una amplia variedad de materiales, desde metal hasta fibra de vidrio y madera, es fácil elegir erróneamente un material que sea suficiente para el proyecto pero no el más adecuado. En este artículo, abordaremos las consideraciones clave para la selección de materiales de mecanizado CNC y brindaremos una descripción general de algunas opciones comunes.

Consideraciones clave para elegir materiales de mecanizado CNC

Antes de entrar en los detalles de la selección de materiales, los equipos de productos primero deben hacer un balance de los requisitos de su proyecto. Comience considerando estas cuatro preguntas:

1. ¿Cómo se utilizará la pieza?

Los ingenieros deben considerar el uso final de su pieza y dónde se usará, ya que estos factores tendrán un impacto significativo en la selección del material. Por ejemplo, tanto el acero inoxidable como el acero al carbono son adecuados para el mecanizado CNC, pero solo el acero inoxidable es naturalmente resistente a la corrosión. Elegir el tipo de acero incorrecto aquí comprometería la longevidad de una pieza. FDA, FAA, así como cualquier regulación específica de la industria también debe ser una prioridad.

2. ¿Importa el peso?

Si una pieza debe ser ligera, un requisito común cuando se fabrica para aplicaciones automotrices y aeroespaciales — hay muchas opciones de metal de baja densidad disponibles. Los fabricantes también podrían considerar usar un plástico como el ABS para mantener el peso bajo si están dispuestos a sacrificar la fuerza.

3. ¿La pieza requiere alta resistencia o resistencia al calor?

La fuerza se puede medir de muchas maneras diferentes (resistencia a la tracción, resistencia al desgaste, etc.), por lo que los ingenieros deben determinar qué tipo de fuerza, y en qué medida es importante, se requiere para su pieza. Estos parámetros tendrán un impacto en el tamaño del grupo de materiales viables. Del mismo modo, los requisitos de temperatura excluirán ciertos materiales desde el principio. Los ingenieros también deben pensar si su pieza estará expuesta a temperaturas fluctuantes, ya que casi todos los materiales se expanden o contraen en respuesta a los cambios de temperatura.

4. ¿Cuál es el presupuesto del proyecto?

Los costos de materiales casi siempre influyen en la selección de materiales. El objetivo de la mayoría de los equipos de productos es seleccionar un material que maximice las propiedades y el rendimiento deseados del material y minimice los gastos. Los costos de materiales son especialmente importantes cuando se trata de mecanizado CNC porque este proceso produce una cantidad relativamente grande de material de desecho. Algunos materiales, como los metales especiales, son extremadamente caros, lo que podría tener un gran impacto en la rentabilidad de todo el proyecto, teniendo en cuenta la producción de material de desecho. Los ingenieros deben evaluar cuidadosamente su presupuesto antes de tomar cualquier decisión final.

¿Qué materiales se pueden utilizar en una máquina CNC?

Una mejor pregunta podría ser qué materiales no se pueden usar. Las máquinas CNC cortan casi cualquier material que se te ocurra. Si bien puede usar una amplia gama de materiales en una máquina CNC, los materiales más comúnmente empleados son:

Metales: como aluminio, latón o acero.

Plásticos: como Acetal (POM), Acrílicos (PMMA), Policarbonato (PC) y Polipropileno (PP)

Madera: como madera dura, madera contrachapada o madera blanda

Espuma: como la espuma tallada y la espuma rígida, que tienden a ser más livianas pero duraderas.

Dado que cualquier material (metal o plástico) que sea lo suficientemente duro para el mecanizado puede usarse para la fabricación CNC, los equipos de productos tienen muchas opciones. Esta breve lista proporciona un resumen rápido de algunos de los materiales metálicos más comunes utilizados en la fabricación CNC en la actualidad.

• Acero inoxidable 303 – Quizás lo más importante que debe saber sobre el acero inoxidable 303 es que se parece mucho a otros aceros inoxidables, por lo que es vital probar el material para asegurarse de que realmente es acero inoxidable 303. Otros materiales de acero inoxidable pueden descansar muy fácilmente, que no es ideal para los productos. Debido al azufre utilizado para fabricar el material, el acero inoxidable 303 no es ideal para el conformado en frío o el tratamiento térmico. Este material se usa con mayor frecuencia para tuercas, pernos, ejes y engranajes.
• Acero inoxidable 304 – El acero inoxidable 304, a veces denominado 18/8, es la forma más común de acero inoxidable. El 304 es muy resistente, no magnético, fácil de mecanizar y, por lo general, resistente a la corrosión, lo que lo hace ideal para accesorios de cocina, tanques y tuberías que se utilizan en la industria, la arquitectura y la automoción. Se encuentra en una amplia variedad de piezas de consumo e industriales yproductos El acero inoxidable 303 y 304 tienen una metalurgia casi idéntica, el 303 generalmente tiene un pequeño contenido de azufre para ayudar con el mecanizado y generalmente es solo para barras redondas; mientras que 304 es principalmente para láminas, placas y material plano. Estos dos materiales son efectivamente intercambiables.
• Acero inoxidable 316 – A menudo considerado un acero inoxidable de grado marino, el 316 es resistente y fácil de soldar. El material es muy resistente a la corrosión, lo que lo hace ideal para arquitectura, accesorios marinos, tuberías industriales y automoción.
• Aluminio 6061 – Este es el grado de aluminio de uso general más común y se usa típicamente para autopartes, cuadros de bicicletas, artículos deportivos, cuadros para vehículos RC y más. Al igual que otras aleaciones de aluminio, tiene una buena relación resistencia-peso y es naturalmente resistente a la corrosión atmosférica. Si bien este material tiene una gran trabajabilidad y maquinabilidad, puede ser más caro que otros metales. Tampoco funciona tan bien cuando se expone a agua salada u otros productos químicos, algo a tener en cuenta según el uso del producto.
• Aluminio 7075 – En el extremo superior de los grados de aluminio, 7075 es una de las aleaciones de aluminio más fuertes. A diferencia del 6061, el aluminio 7075 tiene una trabajabilidad promedio debido a su resistencia, lo que dificulta su doblado en formas difíciles y complejas. El material es ideal para equipos recreativos de alta resistencia y marcos aeroespaciales y de automóviles, aplicaciones que requieren un metal que se someta a estrés regular. Sin embargo, debe evitarse en los casos en que se requiera soldadura.
• Magnesio AZ31 – Una aleación con aluminio y zinc, el magnesio AZ31 es hasta un 35 por ciento más liviano que el aluminio con la fuerza equivalente. Sin embargo, este material suele ser más caro y se utiliza a menudo para componentes de aeronaves. Si bien el material es fácil de mecanizar, tiene propiedades inflamables. Debido a su peso ligero y capacidades de alta resistencia, también se usa a menudo para maletines de computadoras portátiles, herramientas eléctricas, cuerpos de cámaras y otros usos en el hogar.
• Acero al carbono 1045 – Este material fuerte y resistente es un grado de acero dulce, que suele ser menos costoso que los aceros inoxidables. El material se puede endurecer y tratar térmicamente, lo que facilita su maquinado y soldadura. Se utiliza con mayor frecuencia en aplicaciones industriales y piezas mecánicas que requieren un alto grado de tenacidad y resistencia, como tuercas y pernos, engranajes, ejes y bielas.
• Titanio – Quizás más conocido por su alta resistencia, peso ligero y tenacidad, el titanio se puede soldar fácilmente y anodizado para protección y apariencia. Sin embargo, no se pule bien y es un mal conductor de la electricidad, aunque es un buen conductor del calor. Este material suele ser más caro que otros metales. Es abundante en la corteza terrestre, pero difícil de refinar. Se usa más comúnmente para aplicaciones militares, aeroespaciales, industriales y biomédicas.
• Latón – El latón se encuentra comúnmente en accesorios de plomería, decoración del hogar e instrumentos musicales en gran parte debido a su material suave y fácil de trabajar. Debido al alto pulido de Brass, a menudo se encuentra en aplicaciones cosméticas y es un buen material para usar en la decoración del hogar. Tampoco genera chispas cuando se golpea con otro metal, lo que lo hace ideal para su uso en entornos potencialmente explosivos. Históricamente, el latón de corte libre tenía plomo agregado para ayudar con el mecanizado, pero ahora se puede encontrar sin plomo. El latón naval suele ser mucho más difícil de mecanizar que el latón de "corte libre", pero se puede pulir mucho. También es naturalmente resistente a la corrosión en el mar.

Aproveche los consejos de expertos sobre la selección de materiales

Esta no es una lista exhaustiva, pero es evidente que el mecanizado CNC es un proceso de fabricación extremadamente versátil que requiere una evaluación exhaustiva de los requisitos del proyecto para seleccionar el material más adecuado para la pieza en cuestión. Aún así, lograr el equilibrio ideal entre costo, calidad y tiempo puede ser un desafío.

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