Tipos de acero inoxidable
Acero inoxidable austenítico
Se suelen utilizar aceros inoxidables austeníticos. Es conocido por no oxidarse, ser flexible y fácil de soldar. No es magnético y no puede endurecerse calentándolo. Los aceros austeníticos son los tipos 304 y 316. Muchos tipos de herramientas utilizan estos aceros, como los motores de gas para fábricas y edificios.
Acero inoxidable ferrítico
Los aceros inoxidables ferríticos tienen aproximadamente un 12% de cromo y son magnéticos debido a su estructura de grano cúbico centrado en el cuerpo. Tienen menor resistencia a la corrosión y al calor que los aceros austeníticos, pero son más resistentes a la fisuración por corrosión bajo tensión. Los aceros ferríticos, como los tipos 430 y 446, se utilizan mucho en piezas de automóviles y electrodomésticos.
Acero inoxidable martensítico
Los aceros inoxidables martensíticos destacan por su gran dureza y resistencia, que pueden mejorarse con tratamiento térmico. Suelen tener peor resistencia a la corrosión que los aceros austeníticos y ferríticos. Los aceros martensíticos, como los tipos 410 y 420, se emplean en cuchillería, herramientas quirúrgicas y válvulas por sus propiedades de temple y revenido.
Acero inoxidable Duplex
Los aceros inoxidables dúplex tienen una composición que es una mezcla de fases austeníticas y ferríticas. Esto los hace más fuertes y resistentes a la corrosión bajo tensión. Además, contienen menos molibdeno y níquel que los tipos austeníticos, lo que los hace más baratos. Los tipos dúplex, como el 2205 y el 2507, se utilizan en la industria del petróleo y el gas, en procesos químicos y en la industria naval.
Acero inoxidable endurecido por precipitación
Los aceros inoxidables endurecidos por precipitación (aceros PH) se distinguen por su gran resistencia y su extraordinaria resistencia a la corrosión. El tratamiento térmico puede utilizarse para endurecerlos y aumentar su límite elástico. Los grados PH más comunes son el 17-4 PH y el 15-5 PH, que se utilizan en componentes aeroespaciales, equipos de petróleo y gas y reactores nucleares por su gran durabilidad y fiabilidad.
Elegir el grado adecuado de aleaciones de acero inoxidable
SS Grado 17-4
El grado SS 17-4 es un acero inoxidable martensítico de gran solidez y excelente resistencia a la corrosión. Contiene hasta un 30% de cromo, lo que lo hace más duradero. La capacidad de esta aleación para tolerar entornos hostiles y situaciones de gran tensión la hace perfecta para su uso en petróleo y gas, turbinas aeronáuticas y reactores nucleares.
SS303
El SS303 es un acero inoxidable austenítico muy fácil de trabajar. No es demasiado caro y no se oxida, por lo que mucha gente lo utiliza para fabricar tuercas, pernos, tornillos, piezas de aviones y equipos eléctricos. Pero no se puede utilizar en el medio marino, y calentarlo no lo endurece.
SS304
El SS304 es uno de los tipos de acero inoxidable más populares. Ofrece una excelente soldabilidad, mecanizabilidad y resistencia a la corrosión. Esto lo hace útil para una amplia gama de aplicaciones, como arquitectura, intercambiadores de calor, equipos de manipulación de alimentos y piezas de automoción. A pesar de su flexibilidad, el SS304 puede agrietarse por corrosión bajo tensión en algunas condiciones.
SS416
El SS416 se considera el acero inoxidable más mecanizable. Tiene una resistencia moderada a la corrosión y una alta maquinabilidad, por lo que es ideal para tuercas, pernos, ejes, engranajes, válvulas y bombas. Sin embargo, puede ser más adecuado para entornos marinos o saturados de cloro, además de tener una soldabilidad mejorada.
| Propiedad/Grado | SS 17-4 | SS303 | SS304 | SS416 |
|---|---|---|---|---|
| Tipo | Martensítico | Austenítico | Austenítico | Martensítico |
| Contenido de cromo | Hasta 30% | Moderado | Moderado | Moderado |
| Resistencia a la corrosión | Alta | Buena | Buena | Moderada |
| Maquinabilidad | Moderada | Excelente | Buena | Excelente |
| Aplicaciones | Petróleo y Gas, Turbinas, Reactores Nucleares | Tuercas, pernos, tornillos, accesorios aeronáuticos | Arquitectura, Intercambiadores de calor, Equipamiento alimentario | Tuercas, Pernos, Ejes, Engranajes |
Ventajas del acero inoxidable en el mecanizado CNC
Alta resistencia a la tracción
Una alta resistencia a la tracción significa que el acero inoxidable puede soportar fuertes fuerzas de tracción o flexión sin romperse. Esta característica es muy importante para los objetos que van a doblarse y enrollarse mucho a lo largo de su vida útil. El acero inoxidable es más resistente que el acero dulce, el latón y el aluminio. Esto lo convierte en una gran elección para piezas que deben ser resistentes y durar mucho tiempo.
Estabilidad a bajas temperaturas
Algunos tipos de acero inoxidable son estables incluso a bajas temperaturas. Los aceros austeníticos, por ejemplo, mantienen una tenacidad y una resistencia a la tracción excepcionales por debajo de 0 grados Celsius. Esto hace que el acero inoxidable sea apropiado para su uso en condiciones criogénicas. Sin embargo, no todos los grados de acero inoxidable tienen esta característica, por lo que es fundamental seleccionar el adecuado para sus requisitos específicos.
Resistencia a la corrosión
El hecho de que el acero inoxidable no se oxide es una de sus mejores cualidades. No se oxida ni se mancha aunque esté expuesto al agua, a productos químicos y a temperaturas altas o bajas. Como el acero inoxidable contiene cromo, que forma una capa protectora en la parte superior, es muy resistente. Por eso, el acero inoxidable es ideal tanto para interiores como para exteriores, porque dura mucho tiempo y no necesita mucho mantenimiento.
Desafíos en el mecanizado CNC de acero inoxidable
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Problemas de sobrecalentamiento
El acero inoxidable tiene una baja conductividad térmica, por lo que se calienta rápidamente durante el mecanizado. Esta rápida acumulación de calor puede dañar tanto el acero inoxidable como las herramientas utilizadas. El sobrecalentamiento puede provocar el desgaste de las herramientas, reducir la precisión y, posiblemente, distorsionar el material. La gestión eficaz del calor es fundamental para mantener la calidad de los elementos mecanizados.
Dificultad del acabado superficial
Conseguir el acabado superficial adecuado en los componentes de acero inoxidable puede resultar difícil. A diferencia de otros metales, el acabado superficial del acero inoxidable afecta no sólo a su aspecto, sino también a su resistencia a la corrosión, características eléctricas y soldabilidad. Elegir los procesos de acabado adecuados y mantener la precisión son fundamentales para garantizar que el producto acabado cumpla las normas exigidas.
Se requieren altos conocimientos técnicos
El mecanizado de acero inoxidable requiere conocimientos técnicos avanzados. Una herramienta de corte, velocidad o técnica inadecuadas pueden dañar rápidamente el material. La capacidad del acero inoxidable para trabajar duro y su durabilidad lo convierten en un material difícil para las máquinas. Por ello, se necesita personal y equipos cualificados para obtener resultados óptimos.
Superación de retos en el mecanizado de acero inoxidable
Elegir las herramientas adecuadas
Elegir las herramientas adecuadas es fundamental para el éxito del mecanizado del acero inoxidable. Las fresas y brocas de alta calidad, como las de acero rápido (HSS) de molibdeno o tungsteno, pueden soportar la tensión de la operación con poco desgaste. Estas herramientas también aumentan el pulido de la superficie. Evite utilizar herramientas que se desgasten rápidamente, ya que reducen la velocidad de mecanizado y aumentan los gastos de fabricación.
Gestión de la generación de calor
La gestión del calor es fundamental para evitar problemas en la máquina. Para gestionar eficazmente el calor, reduzca la velocidad de corte y aplique refrigerantes. Los refrigerantes ayudan a dispersar el calor y a mantener el material intacto. Si el material empieza a sobrecalentarse durante el mecanizado, es mejor parar y dejar que se enfríe antes de continuar. Este método mejora la precisión y evita daños.
Gestión de la formación de virutas
La formación de virutas puede ser un problema importante al cortar acero inoxidable. El uso de ciclos de picoteo y rotura de virutas mejora la formación de virutas y evita las virutas largas y fibrosas. También es importante inspeccionar periódicamente el desgaste de las herramientas, ya que las herramientas desgastadas producen más virutas. La aplicación de estos principios puede aumentar la eficacia del proceso de mecanizado y mejorar la calidad del producto acabado.
Problemas comunes y soluciones en el mecanizado de acero inoxidable
Sobrecalentamiento
Debido a su escasa conductividad térmica, el acero inoxidable es propenso al sobrecalentamiento durante el mecanizado. Esto puede provocar el desgaste de la herramienta y la deformación del material. Para evitar el sobrecalentamiento, controle la temperatura de la pieza y utilice refrigerantes adecuados. La reducción de la velocidad de corte y el uso de herramientas afiladas también pueden ayudar a evitar la acumulación de calor.
Uso de herramientas
El acero inoxidable es un material rígido que puede provocar un rápido desgaste de la herramienta. Las herramientas de alta calidad y larga duración, como el acero rápido (HSS) o los carburos cementados, pueden aumentar la vida útil de la herramienta. Inspeccionar y sustituir periódicamente las herramientas desgastadas es fundamental para mantener la precisión del mecanizado y evitar fallos en el producto acabado.
Control de chips
La formación de virutas puede ser un problema al cortar acero inoxidable, ya que produce virutas largas y fibrosas que pueden atascar la máquina. La aplicación de ciclos de picoteo y herramientas para romper las virutas puede ayudar a gestionarlas. Garantizar unos sistemas de evacuación de virutas adecuados favorece un funcionamiento sin problemas y reduce los daños en la máquina.
Soluciones para un mecanizado CNC eficaz del acero inoxidable
Selección de los materiales adecuados para las herramientas
Seleccionar los materiales de herramienta adecuados es fundamental para cortar acero inoxidable con eficacia.
Acero de alta velocidad (HSS)
Las herramientas de acero rápido son resistentes y pueden soportar altas temperaturas sin perder dureza. Son adecuadas para diversos procesos de mecanizado, como el taladrado y el fresado.
Carburos cementados
Las herramientas de carburo cementado son una gran opción al HSS cuando se necesitan mayores avances o velocidades. Estas herramientas producen un pulido superior y tienen una vida útil más larga, lo que las hace perfectas para entornos de alta producción.
Optimización de la geometría de las herramientas
La geometría de la herramienta es crucial para la eficacia de las operaciones de mecanizado.
Herramientas de desbaste
Las herramientas de desbaste están pensadas para eliminar grandes cantidades de material rápidamente. Presentan un diseño robusto capaz de soportar las elevadas tensiones que se producen durante las fases iniciales de mecanizado.
Herramientas de acabado
Las herramientas de acabado tienen una geometría más fina, lo que se traduce en mejores acabados superficiales. Se utilizan en las fases finales del mecanizado para obtener la precisión y belleza requeridas.
Herramientas para ranurar
Las herramientas de ranurado están diseñadas para crear ranuras en materiales. Tienen un diseño exclusivo que permite una rápida evacuación de las virutas y un corte de precisión.
Herramientas de fresado de alto rendimiento
Las herramientas de fresado de alto rendimiento están diseñadas para aumentar la producción conservando la precisión. Proporcionan mayores velocidades de corte y acabados superficiales superiores.
Control de los parámetros de corte
El control adecuado de los parámetros de corte es crucial para el éxito del mecanizado.
Velocidad de corte (SFM)
Mantener la velocidad de corte adecuada favorece la eliminación eficaz del material y reduce el desgaste de la herramienta. Ajuste la velocidad en función de la dureza del material y del tipo de operación.
Tasa de alimentación
Para lograr un equilibrio entre la eficacia de corte y la vida útil de la herramienta, ajuste la velocidad de avance. Un mayor avance puede aumentar la productividad, pero también puede incrementar el desgaste de la herramienta si se utiliza incorrectamente.
Profundidad de corte
La profundidad de corte debe determinarse de forma que no se aplique una fuerza excesiva a la herramienta o al material. Se trata de lograr un equilibrio que permita una eliminación eficaz del material sin poner en peligro la integridad de la herramienta.
Utilización de refrigerantes
Los refrigerantes desempeñan un papel fundamental en la gestión de la generación de calor durante el mecanizado. Ayudan a:
- Reducir la fricción entre la herramienta de corte y el material.
- Bajar la temperatura de la zona de corte.
- Mejora la vida útil de la herramienta minimizando el desgaste.
- Mejorar el acabado superficial evitando el sobrecalentamiento y la deformación del material.
Prevención de la deformación de la pieza de trabajo
Para evitar la deformación de la pieza, es esencial:
- Utilice herramientas rígidas para minimizar las vibraciones.
- Mantenga una fijación adecuada para asegurarse de que la pieza de trabajo está bien sujeta.
- Supervise y ajuste los parámetros de corte para evitar una fuerza excesiva sobre la pieza.
Opciones de acabado superficial para acero inoxidable
¿Es importante el aspecto para el producto final?
¿Necesita una superficie reflectante?
Pulido
El pulido es una forma de abrillantar las superficies de unión del acero inoxidable. Crea una superficie lisa y brillante. La mayoría de los componentes de acero inoxidable tienen un acabado de espejo n.º 3, n.º 4 o n.º 8. El acabado de espejo es popular porque refleja la luz y crea un aspecto pulido y elegante. El acabado espejo es popular porque refleja la luz y crea un aspecto pulido y elegante. Los acabados pulidos suelen emplearse cuando la estética es importante, como en bienes de consumo y artículos decorativos.
Chorreado y escabechado
El granallado y el decapado se utilizan para conseguir un acabado mate. Este proceso implica una limpieza mecánica mediante granallado, seguida de una limpieza química en un tanque de pasivación de acero inoxidable. El resultado es un aspecto moderno e industrial que puede ocultar imperfecciones. Este acabado es el preferido para proyectos marinos y otras aplicaciones expuestas a condiciones climáticas adversas.
Aplastamiento
El acero inoxidable cepillado se crea mediante un proceso de abrasión suave que le confiere un aspecto inconfundible. El acabado cepillado es gris plateado con finas líneas que atraviesan la superficie. Este acabado no refleja la luz tanto como el pulido, lo que le confiere un aspecto más discreto y refinado. Suele emplearse en electrodomésticos, elementos arquitectónicos y diseño de interiores.
Grabado
El grabado es el proceso de aplicar productos químicos a la superficie del acero inoxidable para producir dibujos o texturas. Esta técnica puede dar lugar a patrones complicados que son a la vez ornamentales y prácticos. Los acabados grabados se utilizan mucho en señalización, instalaciones artísticas y herrajes a medida. Este proceso permite una personalización creativa y puede mejorar el atractivo visual de los objetos de acero inoxidable.
Electrochapado
La galvanoplastia es el proceso de añadir una fina capa de otro metal a una superficie de acero inoxidable mediante una corriente eléctrica. Este procedimiento puede mejorar la resistencia a la corrosión y la estética del acero inoxidable. El cromo, el níquel y el oro son metales habituales en la galvanoplastia. Los revestimientos galvánicos se utilizan mucho en los sectores del automóvil, la joyería y la electrónica de consumo por su mayor durabilidad y atractivo visual.
Factores a tener en cuenta al elegir acero inoxidable
Resistencia a la tracción
Al elegir acero inoxidable para un proyecto, la resistencia a la tracción es importante. Comprender las presiones y cargas a las que se enfrentarán los componentes ayuda a seleccionar un material que pueda soportar estas tensiones sin fallar. Comparar las resistencias a la tracción de distintos grados le ayudará a eliminar soluciones inadecuadas.
Requisitos de dureza
Si su proyecto necesita componentes con niveles de dureza especificados, examine si el material puede someterse a tratamiento térmico para adquirir las cualidades requeridas. Los aceros inoxidables austeníticos no pueden endurecerse mediante tratamiento térmico, lo que puede restringir su uso en algunas aplicaciones. Equilibrar la dureza con otras cualidades mecánicas es fundamental para obtener el máximo rendimiento.
Propiedades magnéticas
Para los proyectos relacionados con el magnetismo, es fundamental comprender que los aceros inoxidables austeníticos no son magnéticos debido a su microestructura. En cambio, los aceros inoxidables ferríticos y martensíticos son magnéticos. Esta diferencia es importante para aplicaciones en componentes electrónicos y dispositivos médicos en los que deben reducirse las interferencias magnéticas.
Consideraciones económicas
Aunque el coste es siempre una consideración importante, es fundamental examinar el coste total del proyecto, no sólo el gasto en material. Reduzca la cantidad de procesos de mecanizado y simplifique los diseños de los componentes para ahorrar dinero. Además, evite solicitar calidades demasiado especializadas o materiales de marca, ya que podrían aumentar los precios y los plazos de entrega.
Conclusión
El acero inoxidable es un material excelente para el mecanizado CNC porque es fuerte, resistente a la corrosión y visualmente atractivo. Su elevada resistencia a la tracción, su estabilidad a bajas temperaturas y su capacidad para tolerar condiciones hostiles lo convierten en una opción ideal para diversas aplicaciones. Sin embargo, también plantea dificultades como el sobrecalentamiento, el desgaste de las herramientas y la obtención de la calidad superficial adecuada.
Dado que el corte de acero inoxidable es tan difícil, es muy importante trabajar con un taller de mecanizado CNC fiable y cualificado. Los problemas que conlleva pueden ser resueltos por maquinistas cualificados que dispongan de las herramientas y los conocimientos adecuados. El taller adecuado sabrá elegir los materiales adecuados, controlar los ajustes de corte, gestionar el calor y aplicar medidas eficaces de control de virutas.
