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¿Cómo elegir el material de mecanizado CNC adecuado?
¿Cómo elegir el material adecuado para el mecanizado CNC?
Los materiales son inadecuados, ¡todo es en vano! Para obtener productos satisfactorios, la elección de los materiales es el paso más básico y crucial. El mecanizado CNC permite seleccionar una amplia gama de materiales, incluyendo metales, materiales no metálicos y materiales compuestos.
Los materiales metálicos comunes incluyen acero, aleación de aluminio, aleación de cobre, acero inoxidable, etc. Los materiales no metálicos son plásticos de ingeniería, nailon, baquelita, resina epoxi, etc. Los materiales compuestos son plástico reforzado con fibra, resina epoxi reforzada con fibra de carbono, aluminio reforzado con fibra de vidrio, etc.
Los distintos materiales poseen propiedades físicas y mecánicas diferentes, y la correcta selección del material adecuado es fundamental para el rendimiento, la precisión y la durabilidad de la pieza. Partiendo de mi propia experiencia, este artículo le mostrará cómo elegir materiales económicos y adecuados entre la amplia gama de materiales de procesamiento disponibles.
En primer lugar, debemos determinar el uso final del producto y sus componentes. Por ejemplo, los equipos médicos deben desinfectarse, las loncheras deben calentarse en el horno microondas, y los cojinetes, engranajes, etc., deben utilizarse para soportar cargas y soportar múltiples fuerzas de rotación.
Tras determinar el uso, partiendo de las necesidades reales de aplicación del producto, se investiga su utilización, se analizan sus requisitos técnicos y ambientales, y estas necesidades se transforman en las características del material. Por ejemplo, algunas piezas de equipos médicos pueden tener que soportar el calor extremo de un autoclave; los cojinetes, engranajes y otros materiales tienen requisitos de resistencia al desgaste, resistencia a la tracción y resistencia a la compresión. Principalmente, se pueden analizar desde los siguientes puntos:
01 Requisitos ambientales
Analice el escenario de uso real y el entorno del producto; por ejemplo: ¿Cuál es la temperatura de funcionamiento a largo plazo del producto, la temperatura máxima/mínima de funcionamiento, respectivamente, y corresponde a altas o bajas temperaturas? ¿Existen requisitos de protección UV para uso en interiores o exteriores? ¿Se encuentra en un entorno seco o en un entorno húmedo y corrosivo? Etc.
02 Requisitos técnicos
Según los requisitos técnicos del producto, se analizan las capacidades necesarias, que abarcan diversos factores relacionados con la aplicación. Por ejemplo: ¿el producto necesita propiedades conductoras, aislantes o antiestáticas? ¿Se requiere disipación de calor, conductividad térmica o resistencia al fuego? ¿Debe estar expuesto a disolventes químicos? Etc.
03 Requisitos de rendimiento físico
Analice las propiedades físicas requeridas de la pieza en función del uso previsto del producto y del entorno en el que se utilizará. Para piezas sometidas a alta tensión o desgaste, factores como la resistencia, la tenacidad y la resistencia al desgaste son fundamentales; para piezas expuestas a altas temperaturas durante un período prolongado, se requiere una buena estabilidad térmica.
04 Requisitos de apariencia y tratamiento de superficie
La aceptación del producto en el mercado depende en gran medida de su apariencia. El color y la transparencia de los distintos materiales varían, al igual que el acabado y el tratamiento superficial correspondiente. Por lo tanto, los materiales de procesamiento deben seleccionarse según los requisitos estéticos del producto.
05 Consideraciones sobre el rendimiento del procesamiento
Las propiedades de mecanizado del material influyen en el proceso de fabricación y la precisión de la pieza. Por ejemplo, si bien el acero inoxidable es resistente a la corrosión y al óxido, su alta dureza provoca un desgaste prematuro de la herramienta durante el mecanizado, lo que resulta en costos de procesamiento muy elevados y lo convierte en un material poco adecuado para el mecanizado. Por otro lado, su baja dureza plástica dificulta su ablandamiento y deformación durante el calentamiento, además de su escasa estabilidad. Por lo tanto, es necesario seleccionar el material según las necesidades específicas.
Dado que los requisitos de aplicación del producto abarcan diversos aspectos, puede haber varios materiales que los satisfagan. O bien, la selección óptima de diferentes materiales puede corresponder a distintos requisitos. En consecuencia, podríamos encontrar varios materiales que cumplan con nuestras necesidades específicas. Por lo tanto, una vez definidas claramente las propiedades deseadas del material, el siguiente paso consiste en buscar el que mejor se ajuste a dichas propiedades.
La selección de materiales candidatos comienza con una revisión de los datos de sus propiedades. Obviamente, no es posible investigar miles de materiales aplicables, ni es necesario hacerlo. Podemos partir de la categoría del material y decidir primero si necesitamos materiales metálicos, no metálicos o compuestos. A continuación, los resultados del análisis previo, correspondientes a las características del material, reducen la selección de materiales candidatos. Finalmente, se utiliza la información sobre el coste del material para seleccionar el más adecuado para el producto entre varios candidatos.
Actualmente, Honscn ha seleccionado y lanzado al mercado una serie de materiales aptos para el procesamiento, que han tenido una gran acogida entre nuestros clientes.
Introducción a las propiedades de los materiales metálicos
Los materiales metálicos se refieren a aquellos con propiedades como brillo, ductilidad, buena conductividad y transferencia de calor. Su rendimiento se divide principalmente en cuatro aspectos: propiedades mecánicas, químicas, físicas y de procesamiento. Estas propiedades determinan el ámbito de aplicación del material y la idoneidad de su uso, lo cual constituye una referencia importante para la selección de materiales metálicos. A continuación, se presentarán dos tipos de materiales metálicos: la aleación de aluminio y la aleación de cobre, que presentan diferentes propiedades mecánicas y características de procesamiento.
En el mundo existen más de 1000 grados de aleación de aluminio registrados; cada marca y su significado son diferentes. Los distintos grados de aleación de aluminio presentan diferencias evidentes en cuanto a dureza, resistencia, procesabilidad, decoración, resistencia a la corrosión, soldabilidad y otras propiedades mecánicas y químicas, y cada uno tiene sus ventajas y desventajas.
dureza
La dureza se refiere a la capacidad del material para resistir arañazos o hendiduras. Está directamente relacionada con la composición química de la aleación, y los diferentes estados de la aleación influyen de distinta manera en la dureza del aluminio. La dureza afecta directamente a la velocidad de corte y al tipo de material de herramienta que se puede utilizar en el mecanizado CNC.
De la mayor dureza que se puede alcanzar, 7 series > 2 series > 6 series > 5 series > 3 series > 1 serie.
intensidad
La resistencia se refiere a su capacidad para resistir la deformación y la fractura; los indicadores comúnmente utilizados incluyen el límite elástico, la resistencia a la tracción, etc.
Es un factor importante que debe tenerse en cuenta en el diseño del producto, especialmente cuando se utilizan componentes de aleación de aluminio como partes estructurales; se debe seleccionar la aleación adecuada según la presión a la que esté sometido.
Existe una relación positiva entre dureza y resistencia: la resistencia del aluminio puro es la más baja, y la de las aleaciones tratadas térmicamente de las series 2 y 7 es la más alta.
densidad
La densidad se refiere a la masa por unidad de volumen y se utiliza a menudo para calcular el peso de un material.
La densidad es un factor importante para diversas aplicaciones. Dependiendo de la aplicación, la densidad del aluminio influye significativamente en su uso. Por ejemplo, el aluminio ligero y de alta resistencia es ideal para la construcción y aplicaciones industriales.
La densidad del aluminio es de aproximadamente 2700 kg/m³, y el valor de densidad de los diferentes tipos de aleación de aluminio no varía mucho.
Resistencia a la corrosión
La resistencia a la corrosión se refiere a la capacidad de un objeto para resistir la corrosión cuando está en contacto con otras sustancias. Incluye la resistencia a la corrosión química, la resistencia a la corrosión electroquímica, la resistencia a la corrosión bajo tensión y otras propiedades.
El principio de selección de la resistencia a la corrosión debe basarse en su uso previsto; las aleaciones de alta resistencia utilizadas en entornos corrosivos deben emplear diversos materiales compuestos anticorrosivos.
En general, la resistencia a la corrosión del aluminio puro de la serie 1 es la mejor, la serie 5 tiene un buen rendimiento, seguida de las series 3 y 6, mientras que las series 2 y 7 son deficientes.
procesabilidad
La maquinabilidad incluye la conformabilidad y la maquinabilidad. Dado que la conformabilidad está relacionada con el estado, después de seleccionar el grado de aleación de aluminio, también es necesario considerar el rango de resistencia de cada estado; por lo general, los materiales de alta resistencia no son fáciles de conformar.
Si el aluminio se va a doblar, estirar, embutir profundamente u otros procesos de conformado, la conformabilidad del material totalmente recocido es la mejor y, por el contrario, la conformabilidad del material tratado térmicamente es la peor.
La maquinabilidad de las aleaciones de aluminio está estrechamente relacionada con su composición; por lo general, las aleaciones de aluminio de mayor resistencia presentan una mejor maquinabilidad, mientras que las de baja resistencia son deficientes.
Para moldes, piezas mecánicas y otros productos que necesitan ser cortados, la maquinabilidad de la aleación de aluminio es una consideración importante.
Propiedades de soldadura y doblado
La mayoría de las aleaciones de aluminio se sueldan sin problemas. En particular, algunas aleaciones de aluminio de la serie 5 están especialmente diseñadas para facilitar la soldadura; en comparación, algunas aleaciones de aluminio de las series 2 y 7 son más difíciles de soldar.
Además, la aleación de aluminio de la serie 5 es también la más adecuada para el doblado de una clase de productos de aleación de aluminio.
Propiedad decorativa
Cuando el aluminio se utiliza en decoración o en ocasiones especiales, su superficie requiere un tratamiento para obtener el color y la textura deseados. Esto nos obliga a centrarnos en las propiedades decorativas del material.
Entre las opciones de tratamiento superficial del aluminio se incluyen el anodizado y la pulverización. En general, los materiales con buena resistencia a la corrosión presentan excelentes propiedades de tratamiento superficial.
Otras características
Además de las características mencionadas anteriormente, existen otras propiedades como la conductividad eléctrica, la resistencia al desgaste, la resistencia al calor y otras que debemos considerar al seleccionar los materiales.
Oricalco
El latón es una aleación de cobre y zinc. Se pueden obtener latón con diferentes propiedades mecánicas modificando el contenido de zinc. Cuanto mayor sea el contenido de zinc en el latón, mayor será su resistencia y menor su plasticidad.
El contenido de zinc del latón utilizado en la industria no supera el 45%, ya que un exceso de zinc lo vuelve quebradizo y empeora el rendimiento de la aleación. Añadir un 1% de estaño al latón mejora significativamente su resistencia a la corrosión por agua de mar y atmósfera marina, por lo que se le conoce como "latón naval".
El estaño puede mejorar la maquinabilidad del latón. El latón con plomo se conoce comúnmente como cobre estándar nacional fácil de mecanizar. El objetivo principal de añadir plomo es mejorar la maquinabilidad y la resistencia al desgaste, y el plomo tiene poco efecto sobre la resistencia del latón. El cobre tallado también es un tipo de latón con plomo.
La mayoría de los latones tienen buen color, son procesables, ductiles y fáciles de galvanizar o pintar.
Cobre rojo
El cobre puro, también conocido como cobre rojo, tiene buena conductividad eléctrica y térmica, excelente plasticidad, es fácil de procesar mediante prensado en caliente y en frío, y se puede convertir en placas, varillas, tubos, alambres, tiras, láminas y otros productos de cobre.
Un gran número de productos que requieren una buena conductividad eléctrica, como el cobre electrocorroído y las barras conductoras para la fabricación de máquinas de electroerosión, instrumentos magnéticos e instrumentos que deben ser resistentes a las interferencias magnéticas, como brújulas e instrumentos de aviación.
Independientemente del material, un solo modelo no puede satisfacer simultáneamente todos los requisitos de rendimiento de un producto, ni es necesario. Debemos priorizar las distintas características de rendimiento según los requisitos del producto, el entorno de uso, el proceso de fabricación y otros factores, seleccionando los materiales de forma adecuada y controlando los costes razonablemente, siempre garantizando el rendimiento.
Todo comienza con el hardware y no termina ahí. Honscn se compromete a brindar un servicio integral a toda la cadena de valor de la industria de sujetadores y CNC.