Este artículo contiene todo lo que necesita saber sobre Mecanizado CNC acero y varias consideraciones para obtener los mejores resultados. El acero es uno de los metales más utilizados en el mundo en la actualidad. El acero es una aleación de hierro en la que las adiciones de carbono y otros elementos determinan la aleación específica del acero y sus propiedades. El contenido de carbono es aproximadamente del 1% al 2% y otros elementos de aleación incluyen manganeso, silicio, fósforo, azufre y oxígeno. Por ejemplo, el carbono aumenta la dureza y resistencia del acero; El manganeso suele estar presente para reducir la fragilidad del acero y aumentar su resistencia.
El acero y el aluminio suelen ser los materiales elegidos para muchas aplicaciones en industrias como la automovilística, la aeroespacial y la robótica que requieren piezas duraderas y de alto rendimiento. Sin embargo, el acero y el aluminio tienen propiedades físicas y costos completamente diferentes, por lo que es importante determinar qué material es mejor para las piezas personalizadas. Uno de estos factores determinantes suele ser el método de fabricación, y el proceso elegido para piezas metálicas personalizadas suele ser el mecanizado CNC. Al mecanizar piezas metálicas con CNC, existen algunas razones clave por las que el acero puede ser una opción de material más adecuada que el aluminio. Mientras que el aluminio es muy ligero, el acero es más resistente. Es más, el aluminio puede ser más caro que el acero. El acero es fácil de mecanizar y soldar, lo que proporciona un buen equilibrio entre coste y funcionalidad. Sin embargo, el acero no está exento de inconvenientes. El acero se oxida con el tiempo y requiere tratamientos superficiales para su protección. Por lo tanto, es importante evaluar cuidadosamente los diferentes aceros y sus respectivas ventajas y limitaciones durante el proceso de selección de materiales. El equipo de Rapid Manufacturing debe tener conocimiento de cada acero para elegir el mejor tipo de acero para el proyecto CNC del cliente.
Tipos de acero para mecanizado CNC
Como ya sabrá, el mecanizado CNC de piezas de acero es un método muy versátil. Sin embargo, quizás te preguntes qué tipo de acero es mejor para tu proyecto y cómo saber si has elegido el correcto. Las propiedades de las piezas de acero mecanizadas por CNC que debe considerar junto con nuestros 10 principales tipos de acero para mecanizado CNC para brindarle una excelente opción para su próximo proyecto CNC y obtener los mejores resultados. AN-Prototype resume las características de varios materiales de acero basándose en años de experiencia en el mecanizado CNC de acero.
Acero 4140
El acero 4140 es un acero de baja aleación que contiene bajos niveles de cromo, molibdeno y manganeso. Estos elementos de aleación aumentan la resistencia, ductilidad y tenacidad del grado de acero. Además, el contenido de cromo agregado hace que el acero 4140 sea más resistente a la corrosión. Por lo tanto, el acero 4140 se utiliza en muchas industrias debido a su buena maquinabilidad y resistencia al desgaste. Sin embargo, el acero 4140 no es el más fácil de soldar y puede requerir tratamientos de calentamiento previo y posterior. El acero 4140 se encuentra a menudo en piezas de acero CNC utilizadas en acoplamientos, husillos, pernos, tuercas y piezas de automóviles.
Propiedades mecánicas del acero 4140.
- Límite elástico (MPa): 655
- Módulo de corte (GPa): 80
- Elongación de rotura (%): 19
- Dureza (Brinell): 197
- Densidad (g cm-3): 7.87
Acero 4140 PH
El acero 4140 PH es una versión preendurecida del acero estándar 4140 con excelentes propiedades de resistencia mecánica y dureza. Su pretemplado elimina la necesidad de tratamiento térmico tras el mecanizado CNC. El acero 4140 PH es ideal si el tratamiento térmico causaría una deformación inaceptable de la pieza terminada. Las aplicaciones típicas incluyen ejes, mandriles y matrices.
Propiedades mecánicas del acero 4140 PH
- Resistencia a la tracción: 1241
- Módulo de corte (GPa): 80
- Elongación de rotura (%): 14
- Dureza (Brinell): 429
- Densidad (g/cm^3): 7.8
Acero 4130
En comparación con otros aceros, el acero 4130 tiene más elementos de aleación, incluidos hierro, carbono, cromo, manganeso, molibdeno, fósforo, silicio y azufre. Estos elementos de aleación determinan la tenacidad, la maquinabilidad CNC y la compatibilidad térmica del acero 4130. Debido a su capacidad para soportar altas tensiones, el acero 4130 se usa comúnmente en diversas industrias de la construcción. Además, el acero 4130 también se utiliza en soportes de motores de aviones. Los constructores rápidos suelen preferir el acero 4130 al acero de calidad aeroespacial porque es menos costoso e igual de eficaz.
Aunque es fácil de tratar térmicamente, el acero 4130 no es fácil de soldar.
4130 propiedades mecánicas del acero
- Límite elástico (MPa): 460
- Módulo de corte (GPa): 80
- Elongación de rotura (%): 20
- Dureza (Brinell): 217
- Densidad (g cm-3): 7.87
Acero 1018
El acero 1018 generalmente se considera un acero con bajo contenido de carbono y sus elementos de aleación incluyen hierro, carbono, manganeso, fósforo y azufre. La mayor ventaja del mecanizado CNC de acero 1018 es su alta soldabilidad, lo que lo convierte en la opción predeterminada para cementar piezas de acero CNC. Sin embargo, tenga en cuenta que solo se recomienda soldar después de la carburación. Además de ser muy fácil de soldar, el acero 1018 también tiene una excelente maquinabilidad. Esta es la base para su uso en procesos de mecanizado de precisión CNC, como el torneado CNC de acero y el fresado CNC. En general, el acero 1018 se aplica a menudo a tirantes, mandriles, ejes y muchos otros componentes de moldes.
La principal desventaja del acero 1018 es que es incompatible con muchos procesos de acabado y relativamente caro.
1018 propiedades mecánicas del acero
- Límite elástico (MPa): 310
- Módulo de corte (GPa): 78
- Elongación de rotura (%): 15
- Dureza (Brinell): 131
- Densidad (g cm-3): 7.87
Acero 1045
El acero 1045 es un acero de medio carbono cuyos elementos de aleación son hierro, carbono, silicio, manganeso, azufre o fósforo. El acero 1045 es uno de los grados de acero más versátiles utilizados por los fabricantes rápidos para mecanizar piezas de acero CNC. El acero 1045 es fuerte y resistente, lo que justifica su uso en muchos proyectos de mecanizado de acero CNC donde la resistencia al agua es fundamental. Además, el acero 1045 es mecanizable y soldable, ambas consideraciones importantes para los fabricantes al mecanizar acero. Las aplicaciones del acero 1045 incluyen pernos, engranajes, ejes y espárragos. Aunque el acero 1045 es relativamente fuerte, no se recomienda para aplicaciones muy fuertes debido a su resistencia a la tracción y templabilidad moderadas.
1045 propiedades mecánicas del acero
- Límite elástico (MPa): 450
- Módulo de corte (GPa): 60
- Elongación de rotura (%): 12
- Dureza (Brinell): 170
- Densidad (g cm-3): 7.87
Acero 1215
Los elementos de aleación del acero 1215 contienen hierro, carbono, manganeso, fósforo y azufre. Debido a su contenido de azufre relativamente alto, el acero 1215 se considera un acero de corte CNC fácil. El acero 1215 forma pequeñas virutas durante el mecanizado CNC, lo que permite velocidades de mecanizado más altas y evita enredos en la máquina. Sin embargo, el acero 1215 no es muy soldable. Además, debido a su contenido de carbono relativamente bajo, no es tan resistente como otros grados de acero. En la industria, el acero 1215 es adecuado para la fabricación de pernos, pasadores, tornillos, acoplamientos y accesorios para mangueras.
1215 propiedades mecánicas del acero
- Límite elástico (MPa): 415
- Módulo de corte (GPa): 80
- Elongación de rotura (%): 10
- Dureza (Brinell): 167
- Densidad (g cm-3): 7.87
Acero A36
El acero A36 es barato y fácil de soldar, por lo que es un acero dulce muy común. El acero A36 se utiliza habitualmente para fabricar piezas aplicadas a soportes estructurales.
Propiedades del acero A36
- Resistencia a la tracción: 250
- Módulo de corte (GPa): 79.3
- Elongación de rotura (%): 20
- Dureza (Brinell): 119
- Densidad (g/cm^3): 7.85
Acero para herramientas A2
El acero para herramientas A2 es un acero para trabajo en frío que se endurece al aire con buena resistencia al desgaste y una deformación mínima durante el tratamiento térmico o el endurecimiento. En comparación con otros tipos de aceros para herramientas, los aceros A2 son relativamente fáciles de mecanizar con CNC. El acero para herramientas A2 es uno de los grados de acero más utilizados para fabricar herramientas como punzones, troqueles de corte y conformado, cuchillas de corte y troqueles.
Propiedades mecánicas del acero para herramientas A2
- Resistencia a la tracción: 415
- Módulo de corte (GPa): 78
- Elongación de rotura (%): 21
- Dureza: 57-62 HRC
- Densidad (g/cm^3): 7.86
Acero para herramientas O1
El acero O1 es un acero trabajado en frío endurecido al aceite. Se caracteriza por una fuerte resistencia a la abrasión y la capacidad de retener bordes afilados. Los aceros para herramientas O1 se utilizan comúnmente en la fabricación de herramientas de punzonado, corte y estampado, así como hojas y otras herramientas de corte.
Propiedades mecánicas del acero para herramientas O1
- Resistencia a la tracción: 400
- Módulo de corte (GPa): 77
- Elongación de rotura (%): 20
- Dureza: 63-65 HRC
- Densidad (g/cm^3): 7.83
Ventajas y desafíos del mecanizado CNC de piezas de acero
El mecanizado CNC de piezas de acero requiere mucha experiencia y habilidad para lograr resultados confiables en todo momento. Los beneficios que se obtienen al utilizar piezas de acero a menudo superan los desafíos del mecanizado CNC.
Beneficios del mecanizado CNC de acero
La mayoría de las piezas de acero mecanizadas por CNC hoy en día son bien mecanizables, es decir, pueden cortarse o formarse fácilmente para dar buenos resultados. Factores como la dureza, la energía y el esfuerzo cortante pueden afectar la maquinabilidad del mecanizado CNC de acero. Otro beneficio del mecanizado CNC de piezas de acero para máquinas es que los productos son altamente resistentes a la corrosión y al desgaste. Además, las piezas de acero mecanizadas por CNC suelen ser compatibles con muchos acabados superficiales.
Desafíos del mecanizado CNC de acero
A pesar de los muchos beneficios de las piezas de acero, todavía existen algunos desafíos al mecanizar piezas de acero con CNC. Por un lado, no todas las piezas de acero son fáciles de mecanizar con CNC. Por lo tanto, esto significa que puede resultar difícil utilizar determinadas calidades de acero para proyectos CNC con geometrías complejas. Además, los diferentes grados de acero tienen diferentes sensibilidades al calor. Algunos grados de acero no son adecuados para piezas de acero CNC que están sujetas a mucho calor porque pueden derretirse y deformarse.
Tratamiento de acero
Algunas de las propiedades más útiles del acero provienen de una manipulación y mecanizado adicionales. Estos métodos se pueden realizar antes del mecanizado CNC para alterar las propiedades y hacer que el acero sea más fácil de mecanizar. Tenga en cuenta que endurecer el material antes del mecanizado CNC aumenta los tiempos de mecanizado y aumenta las posibilidades de desgaste de la herramienta. El acero también se puede tratar después del mecanizado CNC para aumentar la resistencia o dureza del producto terminado. Dicho esto, es importante pensar de antemano en los tratamientos planificados que deba aplicar para lograr las propiedades necesarias para los tratamientos de piezas de acero.
Tratamiento térmico
El tratamiento térmico se refiere a varios procesos diferentes que implican controlar la temperatura del acero para alterar las propiedades del material. Un ejemplo es el recocido, que se utiliza para reducir la dureza del acero y aumentar la ductilidad, lo que hace que el acero sea más fácil de mecanizar con CNC. El proceso de recocido calienta lentamente el acero a la temperatura deseada y lo mantiene allí durante un período de tiempo. El tiempo y la temperatura necesarios dependen de la aleación de acero específica y disminuyen al aumentar el contenido de carbono. Finalmente, el metal se enfría lentamente en un horno o se rodea con aislamiento.
Tratamiento térmico de normalización. Alivia la tensión interna en el acero mientras mantiene una mayor resistencia y dureza que el acero recocido. Durante la normalización, el acero se calienta a una temperatura alta y luego se enfría con aire para lograr una mayor dureza.
Acero endurecido Es otro proceso de tratamiento térmico que endurece el acero y también aumenta la resistencia, pero también hace que el material sea más quebradizo. El proceso de endurecimiento implica calentar lentamente el acero, remojarlo a altas temperaturas y luego enfriarlo rápidamente sumergiéndolo en un líquido como agua, aceite o una solución de salmuera.
Tratamiento térmico de templado proceso para aliviar parte de la fragilidad producida por el acero endurecido. El templado del acero es casi idéntico a la normalización: calentar lentamente hasta una temperatura seleccionada y luego enfriar el acero con aire. La diferencia es que la temperatura de templado es menor que en otros procesos, lo que reduce la fragilidad y dureza del acero templado.
Endurecimiento por precipitación
endurecimiento por precipitación aumenta el límite elástico del acero. Algunos grados de acero inoxidable pueden contener PH en su designación, lo que significa que tienen propiedades de endurecimiento por precipitación. La principal diferencia entre los aceros de endurecimiento por precipitación es que contienen elementos adicionales: cobre, aluminio, fósforo o titanio, etc. Para activar las propiedades de endurecimiento por precipitación, se le da al acero su forma final y luego se somete a un proceso de endurecimiento por envejecimiento. El proceso de endurecimiento por envejecimiento calienta el material durante un período prolongado de tiempo, lo que hace que los elementos agregados precipiten, formando partículas sólidas de diferentes tamaños, lo que aumenta la resistencia del material.
17-4PH (también conocido como acero 630) es un ejemplo común de acero inoxidable que endurece por precipitación. La aleación contiene 17% de cromo, 4% de níquel y 4% de cobre para ayudar en el endurecimiento por precipitación. Debido a una mayor dureza, resistencia y alta resistencia a la corrosión.
Trabajo en frío
Las propiedades del acero también se pueden cambiar sin aplicar grandes cantidades de calor. Por ejemplo, los aceros trabajados en frío se fortalecen mediante un proceso de endurecimiento por trabajo. El endurecimiento por trabajo ocurre cuando los metales sufren deformación plástica. Esto se puede hacer intencionalmente martillando, enrollando o estirando el metal. El endurecimiento por trabajo también puede ocurrir involuntariamente durante el mecanizado si la herramienta de corte o la pieza de trabajo se calienta demasiado. El trabajo en frío también mejora la maquinabilidad CNC del acero. El acero dulce es muy adecuado para trabajar en frío.
Opciones de acabado de superficies para piezas de acero mecanizadas CNC
El tratamiento de superficies es el proceso de tratamiento de superficies de piezas de acero después del mecanizado CNC y su propósito es mejorar la función y la estética de las piezas de acero. Para piezas de acero, los siguientes son tratamientos superficiales comunes que se aplican.
Niquelado: Las piezas de acero al carbono se pueden recubrir uniformemente con níquel para mejorar su resistencia a la corrosión y al desgaste. El proceso deposita una capa de níquel de 0.1 mm de espesor sobre la superficie de la pieza.
La capa del polvo: Powder Coat crea un acabado superficial resistente y normalmente tiene un espesor de entre 0.006” (0.1524 mm) y 0.012” (0.3048 mm). Dado que las piezas de acero son propensas a oxidarse, el recubrimiento en polvo puede retardar la oxidación.
Carburación: Algunos aceros se pueden mejorar significativamente mediante la carburación, que es la inyección de carbono adicional en la superficie, lo que aumenta la dureza y la resistencia al desgaste de las piezas de acero.
Molienda:El rectificado de precisión ayuda a que las piezas de acero tengan una superficie más suave y eliminen las irregularidades. Los speedmakers utilizan muelas abrasivas para hacer esto.
Servicios de mecanizado de acero CNC de AN-Prototype
Las piezas de acero CNC son comunes en muchas industrias hoy en día. Antes de mecanizar un acero con CNC, un fabricante rápido debe determinar el mejor grado de acero. Esto implica evaluar varias propiedades de calidad del acero frente a las necesidades del proyecto CNC. Cuando se consideran todos los factores, los servicios de mecanizado CNC de calidad son de suma importancia.
En AN-Prototype, contamos con especialistas dedicados al mecanizado CNC de acero que pueden manejar todos sus servicios de mecanizado CNC de acero. Podemos garantizar la precisión, calidad y economía de los componentes de su proyecto. Específicamente, nos ocupamos del fresado, torneado, rectificado, electroerosión y electroerosión por hilo de acero mediante CNC. Cargue su archivo CAD ahora para obtener asistencia personalizada y reciba una respuesta dentro de las 12 horas.