Aluminio mecanizado CNC
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La guía definitiva para el mecanizado CNC de aluminio

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AN-Prototype es un proveedor líder de servicios de mecanizado CNC de aluminio en China. Contamos con un equipo de ingenieros, maquinistas y especialistas en control de calidad altamente calificados capaces de fabricar piezas de aluminio con exactitud y precisión. Este artículo explica algunas de las ventajas clave del mecanizado CNC de aluminio, lo que lo convierte en uno de nuestros procesos de producción y creación de prototipos más completos, al tiempo que presenta consejos para el mecanizado CNC de aluminio.

taller de mecanizado cnc

Las características de la aleación de aluminio.

El aluminio es un material metálico resistente, no magnético y rentable. Tiene buenas propiedades mecánicas y ductilidad. Su ductilidad permite convertirlo en papel de aluminio, mientras que su ductilidad permite transformar el aluminio en varillas y alambres. El aluminio también es muy resistente a la corrosión, ya que se forma naturalmente una capa protectora de óxido cuando el bloque de aluminio se expone al aire. La capa protectora natural del aluminio lo hace más resistente a la corrosión que el acero al carbono. Además, el aluminio es un buen conductor del calor y la electricidad, mejor que el acero al carbono y el acero inoxidable. El aluminio es más rápido y más fácil de mecanizar con CNC que el acero y el titanio, mientras que su relación resistencia-peso lo convierte en una de las mejores opciones para muchas aplicaciones que requieren un material duro y resistente. El aluminio es, con diferencia, el nombre del elemento metálico más abundante que se encuentra en la corteza terrestre, lo que explica en parte la razón por la que se utiliza en muchos de los objetos que encontramos a diario. De hecho, el aluminio es el metal no ferroso más utilizado y se encuentra tanto en objetos comunes como papel de aluminio o latas de aluminio, como en aplicaciones extremadamente exigentes como piezas de naves espaciales y submarinos.

Por supuesto, el aluminio tiene algunas desventajas: no es tan duro como el acero, lo que lo convierte en una mala elección para piezas sujetas a mayores impactos o a una capacidad de carga extremadamente alta. El aluminio también tiene un punto de fusión significativamente más bajo (660 °C en comparación con el punto de fusión más bajo del acero de aproximadamente 1400 °C), por lo que no puede soportar aplicaciones de temperaturas extremadamente altas.

El aluminio es un material popular para el mecanizado CNC

El mecanizado CNC es una técnica de fabricación tradicional que utiliza taladros y herramientas de torneado para crear piezas eliminando material de un bloque sólido de material. El proceso es rápido y altamente repetible, lo que lo hace ideal para fabricar piezas complejas con tolerancias estrictas. El mecanizado CNC puede mecanizar casi cualquier material, desde plásticos hasta metales y fibra de vidrio, siendo el aluminio una opción popular entre todos. Las iteraciones de las máquinas CNC han hecho que el mecanizado de aluminio sea mucho más fácil, pero eso no significa que fabricar piezas de aluminio sea más fácil de lo que solía ser. Con muchos grados (o aleaciones) de aluminio en el mercado actual, el éxito de su proyecto de aluminio CNC dependerá de la selección de la aleación de aluminio más adecuada y el proceso de mecanizado CNC más adecuado. Pocos metales o plásticos pueden igualar la increíble versatilidad del aluminio. El mecanizado CNC de aluminio es de tres a cuatro veces más rápido que el mecanizado de otros materiales comunes como el acero y el titanio.

La flexibilidad del aluminio y su impresionante relación resistencia-peso lo hacen ideal para usarlo como revestimiento de todo, desde automóviles y trenes hasta aviones y barcos. El mayor énfasis actual en la eficiencia del combustible y el “ligero” ha hecho que el aluminio reemplace a los “metales pesados” como el acero inoxidable y el acero al carbono utilizados tradicionalmente en la fabricación de componentes y estructuras internas. La alta resistencia a la corrosión del aluminio también evita los voluminosos y costosos recubrimientos anticorrosión que a menudo requieren otros materiales.

Gracias a su suave acabado plateado, también es perfecto para dispositivos electrónicos como teléfonos inteligentes, portátiles, tabletas y televisores de pantalla plana. Por ejemplo, la carcasa del teléfono móvil de Apple está hecha de aluminio. El aluminio es un material más ligero que el acero, más resistente que el plástico, más fiable, económico, fácilmente disponible e infinitamente adaptable.

El aluminio se mecaniza fácilmente mediante CNC, por lo que se puede cortar de forma rápida y precisa con una máquina CNC. Esto conduce a algunos resultados deseables: en primer lugar, menos tiempo para el mecanizado CNC, lo que lo hace más barato (ya que el maquinista necesita menos mano de obra y la máquina misma requiere menos tiempo para funcionar); en segundo lugar, una buena maquinabilidad de corte significa menos deformación de la pieza cuando la herramienta de corte CNC corta la pieza de trabajo. Esto permite que las máquinas cumplan con tolerancias más estrictas (hasta ±0.005 mm) y da como resultado una mayor precisión y repetibilidad.

La conductividad eléctrica del aluminio determina su uso en la fabricación de componentes eléctricos. Aunque no es tan conductor como el cobre, el aluminio puro tiene una conductividad de aproximadamente 37.7 millones de Siemens por metro a temperatura ambiente. Las aleaciones pueden tener una baja conductividad eléctrica, pero los materiales de aluminio son significativamente más conductores que materiales como el acero inoxidable.

Las piezas de aluminio mecanizadas por CNC son especialmente populares en la industria de la electrónica de consumo, no solo por los requisitos de resistencia y peso, sino también por las crecientes demandas estéticas de las personas. El aluminio está anodizado para agregar un acabado de óxido protector y lograr una estética colorida. Apple, por ejemplo, fabrica distintos tipos de carcasas para teléfonos móviles, todas ellas anodizadas.

El aluminio se puede reciclar en más del 95%, lo que lo hace más adecuado para empresas que buscan minimizar su impacto ambiental. Los materiales reciclables son muy importantes para el mecanizado CNC, porque en el proceso de mecanizado CNC habrá muchos residuos en forma de virutas.

Tecnología de mecanizado CNC de aluminio

CNC fresado
Reproducir vídeo sobre fresado CNC

El fresado CNC es el uso de un sistema controlado por computadora combinado con una herramienta de corte, o fresa, para cortar material de un bloque sólido y crear piezas hechas de materiales como metal, plástico, madera y fibra de vidrio.

torneado cnc
Reproducir vídeo sobre torneado cnc

El torneado CNC se produce cuando una varilla de material se sujeta en un mandril y se gira mientras una herramienta se introduce en la pieza de trabajo y elimina el material para crear la pieza con la forma deseada. Las piezas torneadas por CNC son en su mayoría características circulares.

Mecanizado CNC suizo
Mecanizado CNC suizo

El mecanizado CNC suizo es una técnica de fabricación avanzada que utiliza herramientas de corte especializadas diseñadas para mecanizar piezas metálicas en componentes complejos, delgados o delicados que requieren tolerancias estrictas.

Mecanizado láser CNC
Corte láser CNC

El corte por láser CNC utiliza un rayo láser enfocado de alta potencia para cortar o grabar material para formar formas personalizadas. Es muy preciso, especialmente al cortar formas complejas y agujeros pequeños.

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Perforación CNC

La perforación CNC es un proceso de mecanizado que utiliza una herramienta de corte giratoria para crear un orificio redondo en una pieza de trabajo. Estos orificios suelen utilizarse para alojar tornillos o pernos con fines de montaje.

Perforación CNC y roscado CNC
Roscado CNC

El roscado CNC es el proceso de crear roscas en una pieza. Se debe perforar con un grifo y roscar en el orificio mientras se bisela el extremo para que el tornillo o perno pueda atornillarse en el orificio.

Mecanizado EDM

Electroerosión por inmersión

La electroerosión por inmersión es el proceso de sumergir dos piezas conductoras en algún líquido aislante (dieléctrico) para crear piezas de alta precisión controlando las chispas, enfriando la pieza de trabajo y eliminando las partículas erosionadas.

Alambre EDM

Alambre EDM

La electroerosión por hilo es un proceso de fabricación sustractivo sin contacto que utiliza alambres delgados cargados y un fluido dieléctrico para cortar piezas metálicas en diferentes formas, compatibles con casi todos los materiales conductores.

Grados de aluminio mecanizados por CNC

Aluminio El material utilizado en proyectos de mecanizado CNC no es puro: siempre contiene pequeñas cantidades de elementos de aleación. Estos elementos de aleación confieren al aluminio una resistencia y dureza adicionales. Las aleaciones de aluminio todavía contienen entre un 99% y un 99.6% de aluminio (el elemento) en peso, y el porcentaje restante se compone de materiales comunes como silicio, manganeso, magnesio, cobre y zinc. Ajustando ligeramente el contenido de elementos de aleación, se puede fabricar un número infinito de aleaciones de aluminio. Sin embargo, algunas composiciones han demostrado ser más útiles que otras. Estas aleaciones de aluminio comunes se agrupan según los principales elementos de aleación. Cada serie tiene algunas propiedades comunes. Por ejemplo, las aleaciones de aluminio de las series 3000, 4000 y 5000 no pueden tratarse térmicamente, por lo que se utiliza el trabajo en frío, también conocido como endurecimiento por trabajo. AN-Prototype resume las características de 8 aleaciones de aluminio basadas en años de experiencia en el mecanizado CNC de aluminio.

Las aleaciones de aluminio 1xxx son la forma más pura de aluminio y contienen al menos un 99% de aluminio en peso. Teóricamente no existen otros elementos de aleación. Por ejemplo, el aluminio 1199 tiene un 99.99 por ciento de aluminio y se utiliza habitualmente para fabricar papel de aluminio. Las aleaciones de aluminio de la serie 1000 son los grados de aluminio más blandos, pero pueden endurecerse, lo que significa que se vuelven más fuertes cuando se deforman repetidamente.

Las aleaciones de aluminio de la serie 2000 utilizan cobre como principal elemento de aleación. Este grado de aluminio se puede endurecer y puede ser casi tan resistente como el acero. El endurecimiento por precipitación implica calentar un metal a tal temperatura que los precipitados de otros metales salen de la solución del metal (mientras el metal permanece sólido) y ayudan a aumentar el límite elástico del metal. Sin embargo, los grados de aluminio 2xxx tienen menor resistencia a la corrosión debido a la adición de cobre. El aluminio 2024 también contiene manganeso y magnesio y se utiliza a menudo en piezas aeroespaciales.

Las aleaciones de aluminio 3xxx tienen manganeso como adición más importante. Estas aleaciones de aluminio también se pueden endurecer (esto es necesario para conseguir una dureza suficiente, ya que el aluminio de la serie 3000 no se puede tratar térmicamente). El aluminio 3004 también contiene magnesio, una aleación comúnmente utilizada en latas de bebidas de aluminio y sus variantes endurecidas. Entre ellos, el aluminio 3004 es un metal común que se utiliza para fabricar latas de bebidas y sus tapas.

El principal elemento de aleación del aluminio de la serie 4000 es el silicio. El silicio reduce el punto de fusión del aluminio de grado 4xxx. El aluminio 4043 se utiliza como material de barra de relleno para soldar aleaciones de aluminio de la serie 6000, mientras que el aluminio 4047 se utiliza en la construcción como placas y revestimientos.

El magnesio es el principal elemento de aleación de la serie 5000. Las aleaciones de aluminio de la serie 5000 tienen la mejor resistencia a la corrosión, por lo que a menudo se utilizan en aplicaciones marinas u otras situaciones que enfrentan ambientes extremos. El aluminio 5083 es ​​un metal comúnmente utilizado en piezas marinas.

Los principales elementos de aleación de las aleaciones de aluminio de la serie 6000 son el magnesio y el silicio. Las aleaciones de aluminio de la serie 6000 son generalmente fáciles de mecanizar con CNC y pueden endurecerse por precipitación. Especialmente el 6061 es una de las aleaciones de aluminio más comunes y también tiene una alta resistencia a la corrosión.

El principal elemento de aleación de las aleaciones de aluminio de la serie 7000 es el zinc, a veces con cobre, cromo y magnesio, y puede ser la más fuerte de todas las aleaciones de aluminio mediante endurecimiento por precipitación. La serie 7000 se utiliza habitualmente en aplicaciones aeroespaciales debido a su alta resistencia. 7075 es un grado común con mayor resistencia a la corrosión que las aleaciones de aluminio de la serie 2000. El aluminio 7075 es particularmente adecuado para aplicaciones aeroespaciales.

La serie 8000 es un término general para otras clases de aleaciones de aluminio. Las aleaciones de aluminio de la serie 8000 contienen muchos otros elementos, incluidos hierro y litio. Por ejemplo, el aluminio 8176 contiene un 0.6 % de hierro y un 0.1 % de silicio en peso y se utiliza a menudo para fabricar alambre.

Comúnmente aleaciones de aluminio para proyectos de mecanizado CNC

Si bien hay muchas opciones para elegir, sólo algunas aleaciones de aluminio son adecuadas para el mecanizado CNC. Según los años de experiencia de AN-Prototype en mecanizado CNC y fabricación rápida, las siguientes son las aleaciones de aluminio más populares para proyectos CNC:

Aluminio 6061-T6

6061-T6 es la aleación de aluminio más popular y la utilizan la mayoría de las empresas de fabricación rápida como grado estándar para el mecanizado CNC. 6061-T6 es un excelente propósito general, se mecaniza fácilmente con CNC y puede someterse a diferentes tratamientos térmicos. Las aplicaciones comunes incluyen cuadros de bicicletas, válvulas, piezas de automóviles y más.

Aluminio 7075-T6

Conocido por su excelente relación resistencia-peso, el 7075-T6 rivaliza incluso con algunos aceros más blandos en dureza. El 7075-T6 se usa ampliamente en las industrias de defensa aeroespacial y militar; las aplicaciones comunes incluyen accesorios para aviones, tanques, bicicletas de alto rendimiento y más. El aluminio 7075-T6 es mucho más caro que el 6061 T6.

Aluminio 2024-T4

El aluminio 2024-T4 es una aleación de resistencia media a alta con buena resistencia a la fatiga y tenacidad a la fractura. El aluminio 2024-T4 no es tan resistente como el 7075-T6, pero sigue siendo adecuado para aplicaciones aeroespaciales. Las aplicaciones comunes incluyen fuselajes de aviones, piezas de vehículos de transporte y alas. 2024-T4 tiene poca resistencia a la corrosión y es muy sensible al choque térmico.

Aluminio MIC 6

Aluminium MIC 6 ha sido desarrollado especialmente para la producción de láminas estables y altamente resistentes con impresionantes propiedades de alivio de tensión, excelente precisión y alta maquinabilidad. El aluminio MIC 6 tampoco es contaminante ni poroso, y se utiliza a menudo en electrónica. La desventaja es que los hilos MIC 6 no son tan fuertes como los hilos 6061.

Aluminio 6082

El aluminio 6082 tiene propiedades similares al aluminio 6061, pero con mayor resistencia, la mayor resistencia de todas las aleaciones de la serie 6000 y una excelente resistencia a la corrosión. El aluminio 6082 se adapta muy bien a la industria de la construcción y se puede encontrar en muchos puentes, torres y cerchas. Vale la pena señalar que el aluminio 6082 es difícil de fabricar piezas de paredes delgadas.

Aluminio 5083-T6

El aluminio 5083-T6 es conocido por su rendimiento excepcional en condiciones extremas. Este grado de aluminio es muy resistente a la corrosión en ambientes marinos y químicos. El 5083 no es adecuado para su uso en ambientes superiores a 65°C. El 5083 tiene una amplia gama de aplicaciones en el mercado criogénico. También es ideal para aplicaciones marinas, aplicaciones químicas, piezas de vehículos de transporte, equipos a presión y más.

Acondicionamiento y Tratamiento Superficial del Aluminio

Tratamiento térmico: El aluminio es un metal más blando que el acero. El tratamiento térmico se refiere a un proceso que cambia las propiedades de los metales a nivel químico y es una forma eficaz de aumentar la dureza y resistencia del aluminio. El aluminio de las series 2xxx, 6xxx y 7xxx se puede tratar térmicamente. 3xxx, 4xxx y 5xxx sólo pueden aumentar su resistencia y dureza mediante trabajo en frío. Los grados de aluminio tienen el sufijo diferentes nombres de padres para identificar el tratamiento empleado. Estos son los nombres:

Servicios de acabado

chorro de arena

chorro de arena

El arenado es un proceso de tratamiento de superficies utilizado principalmente con fines estéticos. A las piezas de aluminio se les da un acabado satinado o mate lanzando pequeñas perlas de vidrio a la superficie con una pistola de aire a alta presión. Los principales parámetros del proceso de pulido con chorro de arena son el tamaño de las perlas de vidrio y la presión del aire utilizada. Este proceso se recomienda sólo cuando las tolerancias dimensionales de la pieza no son críticas.

Aluminio anodizado

Anodizado

La anodización es un proceso electroquímico en el que una pieza de aluminio se sumerge en una solución diluida de ácido sulfúrico y se aplica un voltaje eléctrico para convertir la superficie de la pieza en un recubrimiento duro de óxido de aluminio no electrorreactivo que proporciona una fuerte protección contra la corrosión y mejora la resistencia a la corrosión. . El aspecto general de la pieza metálica.

Protolabs ofrece tres tipos de anodizado de aluminio:

Ácido crómico tipo I: Proporciona un revestimiento muy fino pero duradero. Comúnmente utilizado para piezas y conjuntos soldados y como imprimación antes de pintar. Como todas las superficies anodizadas, no es conductora.

Tipo II-ácido sulfúrico: Más duro que el Tipo I, ofrece un acabado extremadamente duradero. Los ejemplos de uso incluyen: ganchos de mosquetón, mangos de linternas, piezas de motocicletas y cuerpos de válvulas hidráulicas.

Tipo III: anodizado duro o revestimiento duro: Este es el anodizado más grueso y duro disponible y tiene una amplia gama de aplicaciones para piezas y productos en automoción, aeroespacial, equipos pesados, industria marina, fabricación general y fuerzas militares y policiales.

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Estucado

Se trata de recubrir piezas de aluminio con otro material como zinc, níquel y cromo. Esto se hace para mejorar el proceso de la pieza y se puede lograr mediante un proceso electroquímico.

recubrimiento en polvo

Recubrimiento en polvo

El proceso de recubrimiento en polvo implica la aplicación de polvo de polímero coloreado a las piezas mediante una pistola pulverizadora electrostática. Luego la pieza se cura a 200°C. El recubrimiento en polvo aumenta la resistencia, así como la resistencia a la abrasión, la corrosión y el impacto.

Aplicación de varios grados de aleación de aluminio

Aeroespacial/Aeronaves

Las siguientes aleaciones de aluminio tienen propiedades como alta resistencia, peso ligero y transferencia de calor eficiente, y son comunes en aplicaciones aeroespaciales y aeronáuticas.

Marina / Costa afuera

Las aleaciones no tratables térmicamente (serie 5000) se prefieren para aplicaciones marinas debido a su alta resistencia a la corrosión. El magnesio aumenta la fuerza y ​​la resistencia a la corrosión de las aleaciones de aluminio y mejora la soldabilidad. En entornos de alta humedad, submarinos y de agua salada, las aleaciones de la serie 5000 son populares:

Automotriz

Para los fabricantes de automóviles, las aleaciones de aluminio son la primera opción para las piezas exteriores de la carrocería y otros componentes.

Bicicleta

Los siguientes materiales son los preferidos para cuadros y piezas de bicicletas debido a su peso ligero y alta resistencia.

Elegir la aleación de aluminio adecuada para proyectos CNC

Si el diseñador opta por utilizar aluminio como material de fabricación de la pieza, las aleaciones de aluminio 2024-T4, 7075-T6 y 6082 son las más adecuadas para aplicaciones de alto rendimiento, mientras que 6061 y MIC 6 se pueden utilizar en la mayoría de los casos.

Debido a que el mecanizado CNC es tan versátil, puede resultar difícil para los ingenieros reducir la lista de materiales que se adaptarán a un proyecto en particular. Con décadas de experiencia en fabricación rápida, el equipo de diseñadores e ingenieros expertos de AN-Prototype puede ayudar a cada diseñador a elegir el material adecuado más fácilmente. AN-Prototype se compromete a ayudar a cada cliente a innovar durante todo el proceso de fabricación y lograr los resultados deseados: la selección de materiales cumplirá con todos los requisitos clave. Contáctanos hoy mismo – convierta su idea en realidad lo más rápido posible.

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