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El acero inoxidable es uno de los materiales CNC más valiosos y populares que los fabricantes utilizan para fabricar prototipos y piezas personalizadas. Se trata de una aleación con hierro, cromo y carbono como principales elementos de aleación.
Pero, ¿qué es el mecanizado CNC del acero inoxidable? Consiste en utilizar el control numérico por ordenador para guiar las herramientas de corte que dan forma al acero inoxidable en las dimensiones deseadas. El mecanizado CNC de acero inoxidable puede resultar complicado debido a la gran dureza y resistencia a la tracción de este metal. Por ello, comprender el proceso le permitirá obtener excelentes resultados.
En este artículo se explican las ventajas de utilizar acero inoxidable para el mecanizado CNC, los tipos de acero inoxidable, las aleaciones de acero inoxidable estándar utilizadas para Mecanizado CNC de magnesio y aplicaciones.
Ventajas del mecanizado CNC de acero inoxidable
El acero inoxidable es un material de acero inoxidable de mecanizado CNC de uso común en todas las industrias. Estas son algunas de las ventajas de utilizar acero inoxidable para sus proyectos de mecanizado CNC.
Resistencia a la corrosión
El acero inoxidable es resistente a la corrosión por naturaleza. Por tanto, las piezas mecanizadas de acero inoxidable pueden soportar el óxido y las manchas de agua que pueden afectar a su funcionalidad o seguridad. Debido a su gran resistencia a la corrosión, los fabricantes suelen utilizar acero inoxidable para aplicaciones interiores y exteriores, como utensilios de cocina, fregaderos y grifos, náutica, tejados y fachadas.
Alta resistencia a la tracción
Es la fuerza que necesita un material para estirarse hasta su punto de rotura. La mayor resistencia a la tracción del acero inoxidable lo hace compatible con la flexión y el laminado extremos a los que está expuesto. Esta propiedad permite que el material de acero permanezca intacto cuando se expone a fuerzas o condiciones extremas considerables sin fallar.
Resistencia criogénica
La mayoría de los aceros inoxidables conservan su estabilidad a distintas temperaturas. Por ejemplo, los aceros austeníticos muestran una excelente tenacidad y una mayor resistencia a la tracción a temperaturas inferiores a cero. Sin embargo, conviene señalar que esta característica no se aplica a todos los grados de acero inoxidable.
Apariencia
El alto contenido de cromo del acero inoxidable le confiere un color blanco plateado que no se decolora ni se oxida con el tiempo. Además, el acero inoxidable tiene un aspecto estéticamente atractivo. Por eso es ideal para la ingeniería y la decoración.
Del mismo modo, existen varios acabados superficiales compatibles con el material de acero inoxidable. Por lo tanto, permite crear un aspecto estéticamente atractivo y funcional que se ajuste a los requisitos de las aplicaciones.
Durabilidad y bajo mantenimiento
El acero inoxidable tiene una vida útil prolongada, lo que lo convierte en el material preferido en mecanizado CNC de metales proyectos. Las piezas de acero inoxidable mecanizadas por CNC suelen ser duraderas, fáciles de limpiar y requieren poco mantenimiento. También son capaces de soportar temperaturas extremas. Estas propiedades garantizan una larga vida útil de las piezas mecanizadas de acero inoxidable.
Tipos de acero inoxidable para proyectos de mecanizado
Cada tipo de acero inoxidable tiene propiedades únicas que influyen en los procesos y resultados del mecanizado. Por lo tanto, conocer los distintos tipos de acero inoxidable para proyectos de mecanizado es esencial para lograr resultados excelentes. A continuación se indican los tipos típicos de acero inoxidable utilizados en proyectos de mecanizado:
Acero inoxidable austenítico
Estos aceros pertenecen a la serie 300, siendo los inoxidables 304 y 316 las calidades más populares. Su nombre procede de las microestructuras cristalinas austeníticas presentes en el hierro. Estos aceros son amagnéticos y contienen un alto porcentaje de níquel y cromo. Como tales, presentan una excelente resistencia a la corrosión.
Los aceros inoxidables austeníticos son materiales habituales en aplicaciones de ingeniería. Ofrecen una tenacidad superior a bajas temperaturas y una excelente trabajabilidad. Estos aceros son ideales para fabricar equipos de procesamiento de alimentos, recipientes a presión, intercambiadores de calor y piezas de automoción.
Acero inoxidable martensítico
Los aceros martensíticos son, en su mayoría, metales magnéticos con una dureza excepcionalmente alta. Estos aceros mantienen una estructura similar a la de los aceros ferríticos. Su mayor contenido en carbono forma una microestructura interna de martensita, lo que les proporciona una fuerza y una resistencia al desgaste superiores.
Ofrecen menor resistencia a la corrosión que el acero inoxidable austenítico y pueden contener cantidades altas o bajas de elementos de carbono. Los aceros inoxidables 440, 416 y 420 son los típicos de esta categoría.
Estos aceros son adecuados para aplicaciones que necesitan materiales resistentes al desgaste y de alta resistencia, ya que son compatibles con el envejecimiento y el tratamiento térmico. Entre las aplicaciones típicas del acero inoxidable martensítico se encuentran los instrumentos quirúrgicos, las armas de fuego y los rodamientos de bolas.
Acero inoxidable ferrítico
Son aceros inoxidables de mecanizado CNC altamente magnéticos con bajo contenido en carbono y alto contenido en cromo. El acero inoxidable ferrítico es altamente mecanizable y muy resistente al agrietamiento por corrosión bajo tensión. También carece de aspecto brillante, a diferencia de otros tipos de acero inoxidable. Estos aceros ofrecen una ductilidad superior, lo que les permite adaptarse a diferentes formas.
Los aceros ferríticos tienen unas notables propiedades de conductividad térmica que los hacen adecuados para aplicaciones como hornos e intercambiadores de calor de calderas. Los aceros inoxidables 446 y 434 son aceros ferríticos de uso común. Estos aceros inoxidables se utilizan a menudo en la fabricación de herramientas industriales, utensilios de cocina y piezas de automoción.
Acero inoxidable dúplex
Los aceros inoxidables dúplex poseen una microestructura combinada de acero inoxidable austenítico y ferrítico en su diseño. De ahí que presenten una elevada resistencia y una excelente resistencia a la corrosión. Sin embargo, su maquinabilidad es inferior a la de otros tipos de acero inoxidable.
Los aceros inoxidables dúplex para mecanizado CNC suelen ser magnéticos debido a su estructura ferrítica. El acero inoxidable 2205 es un grado típico de acero inoxidable dúplex. Sus aplicaciones típicas incluyen sistemas de tuberías, intercambiadores de calor, condensadores, carcasas, tubos y reactores.
Acero inoxidable endurecido por precipitación
Estos aceros también se conocen como aleaciones de acero inoxidable PH. Contienen elementos de aleación como aluminio, titanio, fósforo y cobre en pequeñas porciones. Estos aceros se someten a un tratamiento de endurecimiento por envejecimiento. De ahí que los aceros inoxidables PH, como el 17-4 PH SS, presenten un límite elástico tres o cuatro veces superior al del acero inoxidable austenítico para mecanizado CNC.
Los aceros inoxidables 17-4 PH y 15-5 PH son ejemplos típicos de este tipo de acero inoxidable. Están especialmente curados para conseguir los resultados deseados, lo que los hace ideales para aplicaciones que requieren una resistencia extremadamente alta. Algunos ejemplos son la industria química, la aeronáutica, las centrales nucleares y la construcción naval.
Aleaciones de acero inoxidable comunes para el proceso de mecanizado CNC
Existen diferentes aleaciones de acero inoxidable de mecanizado CNC adecuadas para diversos fines. Estas son las aleaciones de acero inoxidable más utilizadas:
SS304
El SS304 es una de las aleaciones de acero inoxidable más utilizadas. Es más asequible que la mayoría de las aleaciones y es conocido por su buena soldabilidad y mecanizabilidad. El acero inoxidable 304 es muy susceptible a la corrosión y al agrietamiento. Presenta un endurecimiento por deformación increíblemente alto durante mecanizado de socavados. Sus usos típicos incluyen piezas de automoción, intercambiadores de calor, manipulación de alimentos y aplicaciones arquitectónicas.
SS303
Se trata de un acero inoxidable de mecanizado CNC libre, de precio moderado y muy mecanizable. La aleación SS303 ofrece una excelente maquinabilidad y buena resistencia a la corrosión. Esta aleación no es apta para la soldadura ni para aplicaciones marinas. Además, no se endurece durante el tratamiento térmico. Las piezas típicas fabricadas con SS303 son accesorios de aeronaves, casquillos, componentes electrónicos, tuercas, pernos y tornillos.
SS316
El acero inoxidable 316 presenta una mayor resistencia a la corrosión que el 304. Puede soportar productos químicos agresivos gracias a su mayor resistencia a la corrosión. Por lo tanto, es ideal para entornos con cloruros. El acero inoxidable 316 requiere herramientas de corte especiales porque es difícil de mecanizar. Pasamanos, fijaciones y accesorios, intercambiadores de calor, tuberías y accesorios para barcos son usos comunes del mecanizado CNC de acero inoxidable 316.
SS416
El SS 416 es otro acero inoxidable de mecanizado libre. Son las aleaciones de acero inoxidable más mecanizables, con una resistencia moderada a la corrosión y una excelente solidez. Aunque presentan un cierto nivel de resistencia a la corrosión, no son adecuados para entornos marinos. Se comportan mal en ambientes saturados de cloro. No son compatibles con los métodos de soldadura. Las aplicaciones típicas del SS416 incluyen bombas, válvulas, ejes y engranajes, tuercas y tornillos.
SS Grado 17-4
Se trata de un acero inoxidable martensítico endurecido por precipitación para mecanizado CNC. Ofrece propiedades únicas necesarias para aplicaciones de servicio pesado. Aunque el acero inoxidable 17-4 presenta alta resistencia, tenacidad y excelente resistencia a la corrosión, es susceptible a los daños por calor. Las aplicaciones típicas del acero inoxidable 17-4 PH son las turbinas aeronáuticas, el petróleo y el gas, y las reacciones nucleares.
¿Cuáles son las limitaciones del mecanizado de acero inoxidable?
El mecanizado CNC de acero inoxidable puede ser complicado. Estos metales se sitúan entre el aluminio y el titanio en términos de resistencia, dureza, maquinabilidad y capacidad para resistir la temperatura. A continuación analizaremos algunos de los contratiempos habituales del mecanizado de acero inoxidable:
Alta dureza
La dureza relativamente alta del acero inoxidable provoca inevitables contratiempos durante el mecanizado CNC. Provoca un aumento del tiempo de mecanizado, desgaste de la herramienta, acumulación de calor y tensiones residuales, y afecta al acabado superficial de las piezas de acero inoxidable.
Sobrecalentamiento
El acero inoxidable presenta una escasa conductividad térmica, a diferencia de otros tipos de acero y metales. Sin embargo, el mecanizado CNC del acero inoxidable provoca una rápida acumulación de calor, que puede dañar el material, la herramienta de corte y las máquinas CNC durante la operación.
Endurecerse rápidamente
El mecanizado del acero inoxidable es más tedioso que el de la mayoría de los metales porque se endurece rápidamente y es difícil de manejar. Por ello, es necesario utilizar herramientas especializadas para obtener los mejores resultados en el mecanizado de acero inoxidable.
Conocimientos técnicos
El mecanizado CNC de acero inoxidable puede requerir conocimientos técnicos y consideración porque el proceso es complejo. El uso de herramientas o velocidades de mecanizado CNC incompatibles puede dañar el material de acero inoxidable. Por lo tanto, este reto hace que el mecanizado CNC de acero inoxidable sea extremadamente lento y laborioso.
Consejos prácticos para lograr el éxito en el mecanizado de acero inoxidable
A continuación se indican algunas de las mejores prácticas que deben tenerse en cuenta al mecanizar acero inoxidable con CNC para facilitar el proceso de mecanizado y evitar posibles complicaciones.
Gestionar el sobrecalentamiento
El calor es uno de los retos a los que se enfrentan los maquinistas a la hora de trabajar. Mecanizado CNC de acero. Controlar la temperatura de corte es esencial para obtener los mejores resultados. Además, puede introducir mecanismos de refrigeración por chorro de aire o nebulización en el corte para mitigar el sobrecalentamiento. Del mismo modo, los refrigerantes ayudan a reducir la fricción y prolongan la vida útil de las herramientas de corte. Los expertos en mecanizado recomiendan ciclos de corte intermitentes, ya que el mecanizado continuo aumenta el desgaste de la herramienta y el sobrecalentamiento.
Elija un líquido de corte adecuado
La elección de los fluidos de corte adecuados (refrigerante o lubricante) para el mecanizado CNC de acero inoxidable ayuda a mitigar el calor y la fricción durante la operación. Los fluidos de corte adecuados protegen las herramientas de mecanizado del desgaste excesivo. Esto mejora el acabado superficial de las piezas de acero inoxidable.
Al mismo tiempo, reduce los problemas de sobrecalentamiento o endurecimiento de la pieza y garantiza una evacuación suave de las virutas. Por lo general, los expertos en mecanizado recomiendan utilizar aceites solubles o fluidos semisintéticos para las operaciones de mecanizado a alta velocidad.
Proteger la pieza de la deformación
La deformación es una de las razones por las que el mecanizado CNC de acero inoxidable puede ser un reto. Factores como las velocidades incompatibles, el avance y las herramientas de corte elegidas pueden deformar una pieza. Por ello, los expertos aconsejan minimizar la fuerza de corte, ya que las fuerzas de corte elevadas contribuyen a la deformación de la pieza. Del mismo modo, hay que utilizar herramientas de sujeción del trabajo seguras y estables para evitar vibraciones, que pueden influir en el acabado superficial o en la vida útil de la herramienta.
Elija fresas y brocas especiales
Al mecanizar acero inoxidable, utilice herramientas CNC fabricadas con materiales de alta calidad, como fresas y brocas HSS de tungsteno o molibdeno. Estas herramientas soportan la tensión del proceso de mecanizado del acero inoxidable con un desgaste mínimo.
Además, estas herramientas suelen proporcionar un mejor acabado superficial en el mecanizado CNC de piezas de acero inoxidable. Por tanto, no utilice herramientas que se desgasten con facilidad porque pueden reducir la velocidad de mecanizado, aumentando el coste de mecanizado CNC.
Emplear ciclos de picoteo y astillado
Lo mejor sería utilizar ciclos de picoteo y rotura de virutas para gestionar eficazmente la formación de virutas al mecanizar acero inoxidable. Esto ayudaría a evitar virutas largas y filamentosas durante el proceso. Sin embargo, la comprobación constante de la herramienta de corte es otra forma de gestionar la formación de virutas en el mecanizado CNC de acero inoxidable, ya que las herramientas CNC desgastadas forman más virutas.
Herramientas de corte CNC y sus recubrimientos adecuados para el procesamiento de piezas de acero inoxidable
- Herramientas de metal duro: Estas herramientas son ideales para el mecanizado CNC de alta velocidad o mayor avance de acero inoxidable. Estas herramientas de corte suelen tener puntas de carburo de tungsteno o una mezcla de tungsteno con otros carburos metálicos, como niobio, titanio o cromo.
- Herramientas de acero rápido (HSS): Los HSS de molibdeno y tungsteno se utilizan mejor para el mecanizado de alta alimentación y baja velocidad de material de acero inoxidable. Molibdeno ofrece una mezcla perfecta de dureza y resistencia, mientras que el wolframio proporciona una buena resistencia a la abrasión.
En las herramientas CNC para el mecanizado de acero inoxidable se aplican diversos materiales de recubrimiento. Estos recubrimientos son adecuados para aumentar la dureza y longevidad de estas herramientas. Los recubrimientos típicos incluyen:
- Nitruro de titanio
- Carbo-nitruro de titanio
- Nitruro de titanio y aluminio
- Nitruro de cromo
- Diamante
Aplicaciones de las piezas mecanizadas de acero inoxidable
El mecanizado CNC de piezas de acero inoxidable tiene diversos usos. A continuación se indican sus aplicaciones típicas.
- Industria del automóvil: Los fabricantes de automóviles utilizan aleaciones de acero inoxidable para fabricar distintas piezas de vehículos, como la carrocería, el bastidor, el sistema de escape y el depósito de combustible.
- Industria aeroespacial: Ejemplos típicos de piezas de acero mecanizadas por CNC utilizadas en la industria aeroespacial son los componentes de motores a reacción, trenes de aterrizaje y fuselajes.
- Industria médica: Los fabricantes del sector sanitario utilizan acero inoxidable para diferentes piezas médicas CNC debido a su atributo de resistencia a la corrosión. Algunos ejemplos típicos de piezas de acero inoxidable en la industria médica son agujas, escalpelos, pinzas, soportes de infusión y sillas de ruedas.
- Menaje de cocina: Los fabricantes utilizan acero inoxidable mecanizado por CNC para fabricar utensilios de cocina y artículos de envasado de alimentos, ya que es muy higiénico.
- Ingeniería Construcción: El material de acero inoxidable ofrece solidez y resistencia a la corrosión y los impactos, por lo que es perfecto para estructuras como puentes.
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Conclusión
Muchas industrias confían en el mecanizado CNC de acero inoxidable para fabricar piezas de alta resistencia para diferentes usos. El acero inoxidable ofrece varias propiedades de material únicas, como alta resistencia, excelente relación resistencia-peso, resistencia a la corrosión y vida útil prolongada. El mecanizado CNC de acero inoxidable facilita la producción en serie rentable de piezas precisas y exactas con acabados superficiales de alta calidad.
Preguntas frecuentes
¿Es el acero inoxidable un metal difícil de mecanizar?
Los maquinistas encuentran ciertas dificultades al mecanizar acero inoxidable. Sin embargo, estas dificultades son comunes a la mayoría de los procesos de mecanizado y pueden resolverse fácilmente con la experiencia y las herramientas de mecanizado adecuadas.
¿Qué acabado superficial es compatible con las piezas de acero inoxidable mecanizadas mediante CNC?
Existen distintos acabados superficiales adecuados para mejorar la funcionalidad y la estética de las piezas de acero mecanizadas. Entre ellos están el abrillantado, el pulido, el cepillado, el granallado y la pasivación.
¿Cuáles son los procesos típicos de mecanizado del acero inoxidable?
El acero inoxidable es compatible con distintos procesos de mecanizado. Los maquinistas utilizan procesos de mecanizado comunes como fresado, torneado, rectificado, roscado, electroerosión y corte por chorro de agua para dar forma al acero inoxidable en diferentes piezas y componentes.
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