El mecanizado CNC (Computer Numerical Control) es un proceso de fabricación fundamental que transforma los diseños digitales en productos físicos precisos.El éxito de cualquier proyecto CNC depende en gran medida de la selección del materialEsta guía proporciona una descripción detallada de los materiales disponibles, sus propiedades, aplicaciones,y factores clave de selección para ayudarle a tomar decisiones informadas para sus proyectos.
1 Factores clave en la selección del material CNC
La selección del material adecuado requiere una cuidadosa consideración de varios factores que influyen tanto en el proceso de mecanizado como en el rendimiento de la pieza final.
1.1 Mecanizabilidad
La maquinabilidad se refiere a la facilidad con que un material puede ser cortado, moldeado y terminado sin desgaste o daño excesivo de la herramienta.La producción de cobre y cobre permiten una mayor productividad.Por el contrario, los materiales con baja maquinabilidad a menudo requieren herramientas y técnicas especializadas.
1Propiedades mecánicas
Fortaleza: Esto incluye resistencia a la tracción (resistencia a las fuerzas de tracción), resistencia a la compresión (resistencia a las fuerzas de aplastamiento) y resistencia (resistencia al desgaste y al impacto).Diferentes aplicaciones exigen diferentes características de resistencia.
Dureza: la capacidad del material para resistir las hendiduras o deformaciones de la superficie.
Estabilidad dimensional: La capacidad de un material para mantener su forma y dimensiones bajo diversas condiciones, como carga, cambios de temperatura o humedad.Esto es crítico para los componentes de precisión.
1.3 Resistencia térmica
La resistencia térmica indica qué tan bien un material puede resistir las fluctuaciones de temperatura sin expandirse, contraerse o deformarse.Los materiales con expansión térmica predecible son cruciales para aplicaciones que involucran variaciones de temperatura.
1.4 Resistencia a la corrosión
Esta es la capacidad del material para resistir la degradación por exposición a productos químicos, humedad u otros factores ambientales.Los aceros inoxidables y algunos plásticos como el PVC y el PP son conocidos por su excelente resistencia a la corrosión.
1.5 Consideraciones de costes
Aunque los metales generalmente cuestan más que los plásticos, es esencial equilibrar los gastos iniciales con factores como la maquinaria, el desgaste de las herramientas, el procesamiento posterior requerido,y el coste total de propiedad de la parte final.
2 Materiales metálicos para el mecanizado CNC
Los metales se utilizan ampliamente en el mecanizado CNC por su resistencia, durabilidad y conductividad térmica.
| Tipo de material | Las aleaciones comunes/grados | Propiedades clave | Aplicaciones típicas | Calificación de maquinariabilidad |
| de aluminio | 6061, 6082, 7075 | Ligero, buena relación fuerza-peso, excelente resistencia a la corrosión, buena conductividad eléctrica y térmica. | Partes de automóviles, componentes aeroespaciales, electrónica de consumo, marcos, carcasas. | Es excelente. |
| Acero | C45 (1045), 42CrMo4, St52-3 y otras sustancias químicas | Alta resistencia, durabilidad y buena resistencia al desgaste. | Ejes, engranajes, herramientas, componentes pesados, piezas de automóviles. | Lo bueno es justo |
| Acero inoxidable | 304, 316, 17-4PH | Excelente resistencia a la corrosión, alta resistencia, superficie higiénica. | Instrumentos médicos, equipos de procesamiento de alimentos, hardware marítimo y contenedores químicos. | De lo justo a lo difícil |
| Cubiertas | E-Cu57, Cu-ETP | Excelente conductividad eléctrica y térmica, antimicrobiano. | Componentes eléctricos, intercambiadores de calor, barras de bus. | Fácil (puede ser gomoso) |
| Las demás | CuZn39Pb3 | Buena maquinabilidad, resistencia a la corrosión, aspecto decorativo. | Accesorios, válvulas, engranajes, instrumentos musicales, hardware decorativo. | Es excelente. |
| de acero | Grado 2, grado 5 (6Al-4V) | Muy alta relación fuerza/peso, excelente biocompatibilidad y excepcional resistencia a la corrosión. | Componentes aeroespaciales, implantes médicos, piezas de ingeniería de alto rendimiento. | Es difícil. |
| Magnesio | AZ31B y AZ91D | Extremadamente ligero, buena relación fuerza-peso, buena capacidad de amortiguación. | Los componentes de los aparatos de automóviles, los componentes aeroespaciales y las carcasas de los dispositivos electrónicos. | Buen (Advertencia: las astillas son inflamables) |
3 Materiales plásticos y polímeros para el mecanizado CNC
Los plásticos ofrecen ventajas como peso ligero, resistencia a la corrosión, aislamiento eléctrico y, a menudo, un mecanizado más simple.
| Tipo de material | Nombres comunes | Propiedades clave | Aplicaciones típicas | Calificación de maquinariabilidad |
| El ABS | Acrilonitrilo butadieno estireno | Duro, resistente a los impactos, buenas propiedades mecánicas, bajo costo. | Prototipos, recubrimientos de productos de consumo, acabados de automóviles. | Es excelente. |
| Polícarbonato (PC) | Lexan, Makrolon | Alta resistencia al impacto, transparencia óptica, buena resistencia térmica. | Gafas de seguridad, protectores de máquinas, pantallas electrónicas, luminarias. | Es bueno. |
| Acrílico (PMMA) | Plexiglás | Alta claridad óptica, acabado de superficie brillante, resistente al clima. | Indicadores, pantallas, lentes, ventanas, artículos sanitarios (grifos). | Es bueno. |
| El POM | Acetalo, Delrin | Alta rigidez, baja fricción, excelente estabilidad dimensional, buena resistencia al desgaste. | engranajes, rodamientos, deslizadores, sujetadores, piezas mecánicas de precisión. | Es excelente. |
| Las demás materias textiles | Polyamida | Duro, resistente al desgaste, buena resistencia a la fatiga, auto lubricante. | Los engranajes, las bujes, los rodillos, las bisagras, los componentes estructurales. | Es bueno. |
| El PEEK | Cetonas de poliéter éter | Resistencia térmica y química excepcional, alta resistencia mecánica, biocompatible. | Implantes aeroespaciales, automotrices y médicos, accesorios de alta temperatura. | De lo justo a lo bueno |
| PTFE | El teflón | Extremadamente baja fricción, excelente resistencia química, alta resistencia al calor. | Sellos, juntas, rodamientos, piezas aislantes, componentes de procesamiento químico. | Difícil (suave) |
| El HDPE | Polietileno de alta densidad | Buena resistencia química, baja absorción de humedad, resistente. | Tanques, depósitos de líquidos, tablas de corte, tiras de desgaste. | Es bueno. |
| El PVC | Cloruro de polivinilo | Rígida, buena resistencia, retardante de llama, rentable. | Tubos de plomería, válvulas, accesorios, cubiertas eléctricas. | Es bueno. |
| Fr-4 | Laminado de vidrio epoxi | Alta resistencia, excelente aislamiento eléctrico, retardador de llama. | Placas de PCB, componentes de aislamiento eléctrico, accesorios. | Las demás materias de acero |
Nota sobre FR-4 Mecanizado: FR-4, un compuesto de resina epoxi y fibra de vidrio tejida, requiere una consideración especial.El uso de herramientas de carburo o las diseñadas específicamente para materiales compuestos es esencialEl mecanizado también produce polvo fino que requiere sistemas de extracción eficaces para la seguridad del operador.
4 Materiales avanzados y compuestos
- Los compuestos (por ejemplo, CFRP, GFRP): ofrecen muy altas proporciones de resistencia y rigidez.
- Super aleaciones (por ejemplo, Inconel, Hastelloy): conservan la resistencia a temperaturas extremadamente altas y ofrecen una excelente resistencia a la corrosión.que requieren herramientas y técnicas especializadas.
- Tungsteno y molibdeno: muy alta densidad y punto de fusión. Se utiliza en aplicaciones especializadas como protección contra la radiación o hornos de alta temperatura.
5 Metodología de selección de materiales
La elección del material adecuado es un proceso sistemático:
- Definir los requisitos de aplicación: función, condiciones de carga (estática, dinámica, impacto), entorno de funcionamiento (temperatura, productos químicos, humedad) y vida útil requerida.
- Identificar las propiedades críticas: dar prioridad a las propiedades imprescindibles (por ejemplo, resistencia, conductividad, transparencia, cumplimiento de la FDA).
- Considere las limitaciones de fabricación: evalúe la maquinabilidad, las tolerancias requeridas, las necesidades de acabado de la superficie y el presupuesto disponible.
- Evaluar y seleccionar: comparar los materiales candidatos basados en los criterios anteriores.
