Cómo seleccionar el material CNC adecuado

El mecanizado CNC emplea una gran variedad de materiales metálicos y plásticos. Si bien es bueno tener muchas opciones de materiales diferentes, tratar de determinar cuál es el mejor para su pieza única o prototipo puede ser un poco desalentador.

En el artículo de hoy, echamos un vistazo a los materiales CNC más comunes, cuáles son sus propiedades básicas y los tipos de usos más comunes de estos materiales en el mecanizado CNC.

Paso 1

Determine sus requisitos de material. Algunos de los tipos de requisitos más comunes son los térmicos, los de acabado superficial, los mecánicos y los de coste. También es muy importante que tenga en cuenta el entorno en el que funcionará su pieza, así como cualquier otra pieza con la que deba trabajar.

Paso 2

Haga una lista corta de los materiales más deseables para su pieza o prototipo. Puede hacer esta lista identificando los materiales que satisfacen la mayoría, si no todos, los requisitos del paso 1.

Paso 3

Es el momento de decidir qué material CNC es el adecuado para su aplicación. En algunos casos, puede que tenga que renunciar a una o más de sus preferencias para elegir el material que mejor se adapte desde una perspectiva global.

Al abordar el proceso de selección de materiales para el CNC, hay que tener en cuenta algunas directrices básicas. Las piezas que requieren más dureza, fuerza y resistencia térmica utilizan metales. Los plásticos, en cambio, son más ligeros y presentan muchas variaciones en cuanto a propiedades físicas. En la mayoría de los casos, se prefiere el material CNC de plástico cuando se trata de aislamiento eléctrico y resistencia química.

El aluminio 6061 es, con diferencia, el material de mecanizado CNC más empleado, y tiene un coste asequible en comparación con otros metales. Desde el punto de vista de los plásticos, el POM (Delrin) es el más asequible y ofrece una gran maquinabilidad. Para los ingenieros que dan prioridad a la dureza, la fuerza y la resistencia a la temperatura, las aleaciones metálicas pueden ser su mejor opción.

Aleaciones de aluminio

Las aleaciones de aluminio tienen una gran maquinabilidad y son muy asequibles en comparación con otros metales. Por estas razones, las aleaciones de aluminio son excelentes para la creación de prototipos y la producción de piezas. También es útil tener en cuenta que las aleaciones de aluminio tienen un alto nivel de conductividad eléctrica y térmica. Las aleaciones de aluminio tienen una relación fuerza-peso deseable y también ofrecen resistencia a la corrosión. Aunque las aleaciones de aluminio son más débiles y no tan duras como el acero, se puede aplicar la anodización para dar al aluminio una capa superficial dura.

Estas son algunas aleaciones de aluminio para material CNC:

• El aluminio 6061 es una aleación de aluminio versátil que ofrece una gran maquinabilidad y una relación deseable entre fuerza y peso.
• El aluminio 6082 es bastante similar al aluminio 6061. La principal diferencia es que se utiliza más en Europa porque cumple las normas británicas.
• El aluminio 7075 es un gran material CNC para piezas aeroespaciales que necesitan ser ligeras. Además, puede tratarse térmicamente para aumentar su dureza y resistencia.
• El aluminio 5083 es más fuerte que la mayoría de las aleaciones de aluminio y también ofrece resistencia al agua salada. Utilice el 5083 para piezas en aplicaciones marinas, de soldadura y de construcción.

Acero inoxidable

Las aleaciones de acero inoxidable -dependiendo de su composición específica- pueden ser magnéticas o no magnéticas. Estas aleaciones ofrecen altos grados de ductilidad, fuerza y resistencia a la corrosión. Además, las aleaciones de acero inoxidable tienen una gran capacidad de mecanización. También pueden soldarse y pulirse.

Estas son algunas aleaciones de acero inoxidable para material CNC:

• El acero inoxidable 304 es la aleación de acero inoxidable más comúnmente utilizada en el mecanizado CNC. Ofrece una buena maquinabilidad y también es resistente a la corrosión. Además, ofrece excelentes propiedades mecánicas.
• El acero inoxidable 316 tiene propiedades mecánicas similares a las del acero inoxidable 304. Sin embargo, ofrece más resistencia a la corrosión en comparación con el 304, especialmente en aplicaciones marinas debido a la presencia de agua salada.
• El acero inoxidable dúplex 2205 ofrece la mayor resistencia de todas las aleaciones de acero inoxidable. Como resultado de su alta resistencia, emplearlo en aplicaciones que implican altos niveles de tensión y fuerza. Además de su fuerza superior, Duplex 2205 también proporciona una fuerte resistencia a la corrosión.
• El acero inoxidable 303 no ofrece tanta resistencia a la corrosión como el 304, pero sigue siendo muy resistente. También ofrece una gran maquinabilidad y se utiliza habitualmente para la producción de grandes volúmenes.
• El acero inoxidable 17-4 (grado SAE 630) ofrece propiedades mecánicas similares a las del 304. Un dato interesante sobre el 17-4 es que puede endurecerse por precipitación, por lo que es similar a los aceros para herramientas. El 17-4 también ofrece una gran resistencia química, lo que lo hace ideal para piezas de alto rendimiento.

Aceros suaves

Los aceros de bajo carbono, comúnmente llamados "aceros suaves", ofrecen una excelente maquinabilidad, así como buenas propiedades mecánicas y de soldadura. Los aceros suaves son también muy asequibles. Sin embargo, es importante saber que los aceros dulces son vulnerables a los daños causados por los productos químicos y la corrosión.

Estos son algunos de los aceros dulces para material CNC:

• El acero dulce 1018 es una aleación que ofrece altas cantidades de dureza, durabilidad y resistencia. El 1018 también es muy mecanizable y soldable. Por estas razones, el 1018 es la aleación de acero dulce más empleada en el mecanizado CNC.
• El acero dulce 1045 se considera un acero de carbono medio. El 1045 es fuerte y resistente al impacto. También ofrece una buena maquinabilidad y soldabilidad.
• El acero dulce A36 se utiliza en la construcción por sus buenas propiedades estructurales y su soldabilidad.

Aceros aleados

Los aceros aleados destacan por tener más elementos de aleación además del carbono. Estos elementos adicionales aumentan la durabilidad y la dureza de la aleación. También es importante saber que los aceros aleados no son resistentes a los productos químicos ni a la corrosión.

Estos son algunos de los aceros aleados que se utilizan como material CNC:

• El acero de aleación 4140 ofrece sólidas propiedades mecánicas que se evidencian en su durabilidad y resistencia. El 4140 es útil para una gran variedad de aplicaciones, excepto las que requieren soldadura.
• El acero aleado 4340, en cambio, es soldable. Además, puede tratarse térmicamente para que sea aún más duro y resistente, sin dejar de ser duradero. Esta aleación es soldable.

Acero para herramientas

Los aceros para herramientas son algunas de las aleaciones metálicas más resistentes disponibles para el mecanizado CNC. Estos aceros ofrecen una dureza superior, así como resistencia térmica y a la abrasión. En concreto, como su nombre indica, los aceros para herramientas se utilizan para el mecanizado CNC de herramientas de fabricación como moldes, matrices y estampados. Para que sean duros y duraderos, los aceros para herramientas deben ser tratados térmicamente.

Estos son algunos de los aceros para herramientas para material CNC:

• El acero para herramientas D2 puede mantener la dureza hasta 425°C. El D2 se utiliza a menudo para matrices de mecanizado CNC y herramientas de corte.
• El acero para herramientas A2 se utiliza con frecuencia para el mecanizado CNC de matrices de moldeo por inyección. El A2 ofrece tenacidad y estabilidad dimensional a altas temperaturas gracias al endurecimiento por aire.
• El acero para herramientas O1 se utiliza con frecuencia para el mecanizado CNC de cuchillas y herramientas de corte debido a su dureza (65 HRC), que se consigue mediante el endurecimiento por aceite.

Latón

El latón es una aleación que ofrece una gran conductividad eléctrica. El latón es una opción potencial de material CNC para aplicaciones que necesitan ser suaves y tener una baja cantidad de fricción. El latón C36000 es una aleación específica que ofrece mucha resistencia a la tracción y también es muy mecanizable, lo que lo convierte en un candidato para la producción de gran volumen.

ABS

El ABS es un material termoplástico que se mecaniza con frecuencia por CNC porque tiene una gran fuerza, alta resistencia al calor y buena maquinabilidad. El ABS también es ligero, lo que puede ser útil para aplicaciones sensibles al peso. Otro uso común del material ABS es el mecanizado CNC de prototipos antes de la producción con moldeo por inyección.

Nylon

La poliamida -llamada comúnmente nylon- es un termoplástico con una fuerza decente, grandes propiedades mecánicas y alta resistencia a la abrasión y a los productos químicos. Un aspecto notable del nylon es que puede absorber agua. El material de nylon más utilizado en el mecanizado CNC es el nylon 6 y el nylon 66.

Policarbonato

El policarbonato es un termoplástico muy duradero que proporciona una buena maquinabilidad. Destaca por tener una resistencia al impacto superior a la del ABS.

POM (Delrin)

El POM -también llamado por su nombre comercial Delrin- ofrece la mayor maquinabilidad de todos los termoplásticos. Por esta razón, el POM es una gran opción para el mecanizado de piezas de precisión por CNC. El POM es muy rígido y ofrece una gran estabilidad dimensional a altas temperaturas. El POM también tiene una baja fricción y una baja absorción de agua.

PTFE (Teflón)

El PTFE -comúnmente llamado teflón- tiene el menor coeficiente de fricción de todos los sólidos conocidos. También puede mantener su funcionamiento a temperaturas superiores a los 200°C y es un gran aislante eléctrico.

HDPE

HDPE significa polietileno de alta densidad. El HDPE ofrece una buena resistencia al agua y una elevada relación resistencia-peso. Como termoplástico ligero, el HDPE es ideal para las tuberías. Además, al igual que el ABS, el HDPE se utiliza con frecuencia para crear prototipos antes de la producción con moldeo por inyección.

PEEK

El PEEK es un termoplástico que ofrece una increíble estabilidad térmica a distintas temperaturas. También es resistente a la mayoría de los productos químicos. Al tener grandes propiedades mecánicas, el material PEEK puede sustituir al material metálico en algunas aplicaciones de piezas debido a su alta relación resistencia-peso.