El proceso de fabricación de mecanizado es un medio versátil y eficaz de corte de metal y plástico. Puede crear detalles muy finos con tolerancias estrechas y es muy rentable para fabricar prototipos y pequeños lotes de piezas.
Sin embargo, el mecanizado no funciona igual de bien para todos los materiales. Debido a que el proceso utiliza una poderosa herramienta de corte giratoria para eliminar secciones del material, el material debe ser lo suficientemente suave para permitir que la herramienta de corte lo penetre; de lo contrario, la herramienta en sí se dañará y la calidad de la pieza se verá afectada. Sin embargo, si es demasiado suave, el material se deformará de formas indeseables al entrar en contacto con la herramienta de corte, lo que generará piezas deformadas e ineficaces.
La facilidad con la que se puede cortar un metal con una herramienta de corte se conoce como maquinabilidad . Pero dado que hay muchos factores que determinan la maquinabilidad de un metal, la característica es difícil de cuantificar. Este artículo repasa los conceptos básicos de la maquinabilidad: qué es, qué materiales son más maquinables, cómo se puede aumentar la maquinabilidad y cómo se mide la maquinabilidad.
¿Qué es la maquinabilidad?
La maquinabilidad es una medida de la facilidad o dificultad con la que se puede cortar un material con una herramienta de corte . Un material que se puede cortar con una potencia mínima, sin causar deformación de las áreas circundantes, es más mecanizable que uno que requiere más esfuerzo y causa más deformación.
En la práctica, el uso de materiales con buena maquinabilidad proporciona beneficios a corto y largo plazo . A corto plazo, el uso de materiales mecanizables puede conducir a mejores piezas con tolerancias estrechas, deformación mínima y un buen acabado superficial. También se pueden fabricar más rápidamente que las piezas fabricadas con materiales difíciles de mecanizar. A largo plazo, el uso de materiales mecanizables reduce el desgaste de la herramienta y prolonga su vida útil , lo que en última instancia ahorra dinero a los talleres mecánicos.
Entonces, ¿por qué los maquinistas no usan solo los materiales más mecanizables? El problema es que la maquinabilidad a menudo se produce a expensas del rendimiento del material y viceversa. Los materiales fuertes suelen ser más difíciles de cortar que los materiales débiles, por lo que los ingenieros a menudo necesitan hacer un equilibrio entre la maquinabilidad y el rendimiento.
La maquinabilidad de un material determinado depende tanto de las propiedades físicas científicas del grupo de materiales (en qué elementos consiste) como de la condición del material de trabajo específico (cómo se ha fabricado). Las propiedades físicas de un material son fijas, pero la condición de una pieza de trabajo puede variar mucho.
Las propiedades físicas incluyen:
- Endurecimiento de trabajo
- Expansión térmica
- Conductividad térmica
- Módulo de elasticidad
Los factores de condición incluyen:
- Microestructura
- Tamaño de grano
- Tratamiento térmico
- Dureza
- Resistencia a la tracción
Materiales mecanizables
Aluminio
Uno de los materiales más adecuados para el mecanizado, el aluminio es relativamente económico y se fabrica en varias aleaciones comunes. 6061 es la calidad estándar para el mecanizado, aunque las aleaciones menos comunes como el aluminio 2011 y el 8280 son incluso más mecanizables y producen virutas muy pequeñas y un excelente acabado superficial.
Acero
Los aceros suelen ser más difíciles de mecanizar que las aleaciones de aluminio, pero los grados con un contenido de carbono moderado, como el acero inoxidable 303 , son los más mecanizables (demasiado carbono hace que el acero sea demasiado duro; demasiado poco lo vuelve gomoso). El uso de plomo como aditivo puede hacer que el acero sea más maquinable, lo que mejora la eliminación de virutas. El azufre también puede aumentar la maquinabilidad del acero.
Otros metales
Otros metales mecanizables incluyen varias aleaciones de latón , que son bastante blandas pero tienen buena resistencia a la tracción. De manera similar, el cobre tiene un buen nivel de maquinabilidad junto con características como la conductividad eléctrica.
Plástica
Los termoplásticos pueden ser difíciles de mecanizar, ya que el calor generado por la herramienta de corte puede hacer que el plástico se derrita y se adhiera a la herramienta. Con eso en mente, algunos de los mejores plásticos para mecanizar incluyen ABS , nailon , acrílico y Delrin .
Mejora de la maquinabilidad de los materiales.
Aunque los metales tienen propiedades físicas fijas, la condición de una pieza de trabajo puede modificarse para hacerla más mecanizable. También se pueden introducir aditivos en las aleaciones para mejorar la maquinabilidad.
- Aditivos: una forma de mejorar la maquinabilidad de un material determinado es incorporar elementos de otros materiales que lo harán más apto para el corte. Al mecanizar acero, por ejemplo, la adición de plomo y azufre puede hacer que la pieza de trabajo sea más fácil de cortar.
- Tratamiento térmico: los metales a menudo se someten a calentamiento y enfriamiento para alterar sus propiedades, y el tratamiento térmico puede reducir la dureza de un metal para que sea más fácil de mecanizar. El recocido de aleaciones a base de níquel, por ejemplo, puede mejorar la maquinabilidad.
- Factores externos : el mecanizado puede facilitarse sin cambiar realmente el material de la pieza de trabajo. Por ejemplo, ajustar el material de la herramienta de corte, la velocidad de corte, el ángulo de corte, las condiciones de operación y otros parámetros puede facilitar el corte de un material difícil de mecanizar.
Cómo se mide la maquinabilidad
Debido a que tantos factores diferentes afectan la maquinabilidad de un material, la maquinabilidad puede considerarse un concepto vago que es difícil de cuantificar.
Sin embargo, los ingenieros y los científicos de materiales han intentado medir la maquinabilidad a través de métricas como el consumo de energía (cuánta energía se requiere para cortar el material), la vida útil de la herramienta de corte (qué tan rápido se desgasta la herramienta al cortar el material) y el acabado de la superficie (la suavidad resultante). del material cortado).
- Consumo de energía : la maquinabilidad se puede evaluar por las fuerzas necesarias para cortar el material, medido utilizando métricas de energía estándar.
- Vida útil de la herramienta de corte : la maquinabilidad se puede evaluar cronometrando cuánto dura una herramienta cuando corta un material determinado.
- Acabado superficial : la maquinabilidad se puede evaluar observando el grado de acumulación del borde producido durante el maquinado; los materiales altamente mecanizables no producen un borde de acumulación.
Desafortunadamente, ninguno de estos métodos es completamente confiable, ya que factores independientes pueden afectar el consumo de energía, el desgaste de la herramienta de corte y el acabado de la superficie.
El Instituto Americano del Hierro y el Acero (AISI) también ha creado un sistema de calificación de maquinabilidad basado en pruebas de torneado. Estas calificaciones, expresadas como porcentaje, son relativas a la maquinabilidad del acero 160 Brinell B1112 (seleccionado arbitrariamente), que tiene una maquinabilidad nominal del 100 %. Los metales con un nivel de maquinabilidad superior al B1112 tienen una calificación superior al 100 %, mientras que aquellos con peor maquinabilidad tienen una calificación inferior al 100 %.
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Enlace：¿Qué es la 'maquinabilidad' y cómo se mide?
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