Qué son las piezas y componentes mecanizados？ Mecanizado

¿Qué son las piezas mecanizadas?

Las piezas mecanizadas son componentes cuyas formas se obtienen a partir de materiales como metal o plástico mediante máquinas, como fresadoras, tornos y fresadoras. Las herramientas eliminan material adicional para darles la forma deseada.

El mecanizado puede realizarse manualmente o digitalmente con máquinas CNC (control numérico por ordenador). Las tareas rápidas que requieren precisión humana son las más adecuadas para el mecanizado manual, mientras que el mecanizado CNC es adecuado para formas complejas y repetibles.

En consecuencia, con técnicas como el fresado y el torneado, el mecanizado CNC ha mejorado la precisión n la fabricación de componentes mecanizados y ha aumentado la eficacia. En consecuencia, las piezas mecanizadas se han vuelto indispensables en sectores como el aeroespacial y el de la automoción, donde la exactitud de la fiabilidad de los componentes es primordial.

Además, algunos componentes de ingeniería se funden o moldean primero y después se mecanizan para completarlos. Estas piezas se denominan a veces piezas parcialmente mecanizadas o postmecanizadas, lo que indica la versatilidad e importancia del mecanizado en los procesos de fabricación modernos.

Las aplicaciones de las piezas mecanizadas

Industria aeroespacial:

• Aplicaciones: Componentes de motores de aeronaves, elementos estructurales de fuselajes, trenes de aterrizaje, etc.
• Características del sector: Requiere una precisión y fiabilidad extremadamente altas.
• Requisitos de las piezas: Deben soportar temperaturas y presiones extremas y tener una gran resistencia a la corrosión y solidez.
• Ventajas: El mecanizado de precisión garantiza que los componentes cumplan las estrictas normas de seguridad, mejorando la seguridad y la eficiencia de los vuelos.

Industria del automóvil:

• Aplicaciones: Componentes del motor, sistemas de transmisión, piezas del sistema de suspensión.
• Características de la industria: Producción en masa con altos costes y exigencias de eficiencia.
• Requisitos de las piezas: Alta durabilidad, buena resistencia mecánica y resistencia al desgaste.
• Ventajas: Las piezas mecanizadas mejoran el rendimiento del vehículo, reducen el índice de averías y prolongan la vida útil.

Industria médica:

• Aplicaciones: Herramientas quirúrgicas, dispositivos implantables, prótesis articulares e implantes dentales.
• Características de la industria: Exigencias extremadamente altas de biocompatibilidad y precisión del producto.
• Requisitos de las piezas: Los materiales no tóxicos y biocompatibles deben ser muy precisos para adaptarse a anatomías humanas complejas.
• Ventajas: El mecanizado de precisión garantiza la seguridad y funcionalidad de los dispositivos médicos, mejorando los resultados de los tratamientos.

Industria electrónica:

• Aplicaciones: Componentes para hardware informático, dispositivos móviles y equipos de comunicación.
• Características de la industria: Búsqueda de la miniaturización y alta integración de la tecnología.
• Requisitos de las piezas: Diseños de precisión extremadamente alta y miniaturización compleja.
• Ventajas: El mecanizado de precisión hace que los dispositivos electrónicos sean más compactos, eficientes y funcionales.

Industria energética (como petróleo y gas):

• Aplicaciones: Equipos de perforación, componentes de sistemas de transmisión.
• Características del sector: Entornos duros con grandes exigencias de fiabilidad y durabilidad de los equipos.
• Requisitos de las piezas: Deben soportar altas presiones, altas temperaturas y entornos corrosivos.
• Ventajas: Las piezas mecanizadas mejoran el rendimiento y la seguridad de los equipos, reduciendo los costes de mantenimiento y los tiempos de inactividad.

Cómo diseñar piezas mecanizadas a medida

Para garantizar que las piezas mecanizadas a medida sean funcionales y duraderas, es importante seguir algunos principios de diseño. Si se utilizan las especificaciones adecuadas, se pueden evitar contratiempos mecánicos y los componentes pueden encajar perfectamente en sus conjuntos, reduciendo la necesidad de costosos ajustes y reparaciones. Esto también mejora la calidad del producto final según las directrices de las normas, lo que genera confianza y satisfacción general entre los usuarios.

Espesor de la pared

Al trabajar con piezas mecanizadas, es necesario mencionar que los metales deben tener un grosor de pared mínimo de 0,8 mm y los plásticos – 1,5 mm. Esto permitirá la ingeniería durante la fabricación y el uso del componente sin que se rompa o deforme en el futuro. Por ejemplo, las piezas de aluminio con espesores inferiores a este consejo pueden vibrar y doblarse.

Socava

Sin herramientas especiales, los destalonamientos no deben superar los 0,5 mm de profundidad. Como alternativa, los equipos estándar permiten socavar hasta una profundidad de tres milímetros. Sin embargo, cuando se diseñan piezas que requieren rebajes más profundos, hay que tener en cuenta el coste adicional y los posibles problemas de integridad estructural.

Cavidades, orificios y roscas

Para facilitar un mecanizado eficaz y proporcionar resistencia al material, las normas de diseño de cavidades sugieren que estas características no deben tener menos de 4 mm de profundidad ni más de 10 mm. Los orificios roscados también deben diseñarse teniendo esto en cuenta; por tanto, la rosca debe tener una profundidad igual al diámetro M6 recomendado -9 mm- por si se produce alguna situación de carga.

Escaleras

La escala de mecanizado de los componentes determina los niveles de tolerancia dimensional tolerados por los diseñadores de dichos componentes hasta límites inaceptables. La tolerancia de los componentes a pequeña escala (menos de 50 mm) suele ser de ±0,05 mm, mientras que los de mayor tamaño (más de 100 mm) podrían relajarse hasta ±0,1 mm debido al comportamiento del material durante los procesos de mecanizado.

Protuberancias

Las protuberancias de piezas mecanizadas, como lengüetas o salientes, no deben sobresalir más de tres veces el grosor de su base por encima de las superficies a las que están originalmente destinadas. A la inversa, hay que asegurarse de que una protuberancia con un grosor base de 2 mm no supere los 6 mm de altura si no se quiere que su estructura se debilite, provocando pandeo o rotura.

Radios de las esquinas interiores

Los radios internos de las esquinas son cruciales para reducir la concentración de tensiones en las piezas mecanizadas. Para la mayoría de los materiales, el radio recomendado es de 1 mm como mínimo, pero para los más resistentes, como el acero inoxidable, puede ser de 2 mm en adelante para evitar que se agrieten al utilizarlos.

Bolsillos

En la mayoría de los casos, las cajeras en piezas mecanizadas tienen una profundidad máxima de tres veces el diámetro de la herramienta. Una cajera no debe superar esta cifra si se realiza con una herramienta de 4 mm de diámetro para garantizar una evacuación eficaz de la viruta y la estabilidad de la herramienta.

Profundidad de roscado previa

Para garantizar la correcta formación de la rosca, la profundidad de pretaladrado debe ser al menos una vez y media mayor que el diámetro del macho. Si tomamos el macho de roscar estándar M8 de 6,8 mm de diámetro, el pretaladrado sería de aproximadamente 10,2 mm para permitir un encaje completo sin afectar a su resistencia.

Orificios roscados

Los orificios roscados en superficies mecanizadas deben tener un diámetro interno mínimo para que cumplan su función correctamente. En otras palabras, un orificio roscado M4 debe taladrarse al menos 3,3 mm antes de roscarlo, y cualquier tornillo cargado en él debe tener al menos una longitud igual a 8 mm.

Texto y letras

Para que sean legibles tras el pintado u otros procesos de acabado, los textos y letras de las piezas mecanizadas deben tener una altura mínima de cinco milímetros; sin embargo, su profundidad no debe descender por debajo de la marca del milímetro. Los paneles de control de las máquinas suelen llevar etiquetas grabadas que deben seguir siendo fácilmente discernibles incluso en las duras condiciones industriales en las que se utilizan5.

Acabado superficial

Los acabados superficiales de las piezas mecanizadas difieren en función de la demanda de la aplicación. Mientras que la mayoría de las aplicaciones industriales solo requieren un valor de rugosidad (Ra) de 1,6 µm, los acabados más finos, como los de las válvulas hidráulicas, pueden estar dentro del rango especificado por ASME B46.1, que es de 0,4 µm.

Material de las piezas mecanizadas

La elección de materiales en el diseño y la producción mecánicos es muy importante para el funcionamiento, la fiabilidad y la economía de los productos. Los materiales adecuados son necesarios para mantener la resistencia de la estructura, mejorar la productividad, reducir el impacto ambiental y recortar costes, aspectos vitales para triunfar en el mercado.

• Metales: Incluyen principalmente materiales procesados como el acero (por ejemplo, acero al carbono o aleado), el aluminio, el cobre y el acero inoxidable. Estos materiales tienen buenas propiedades mecánicas y pueden procesarse fácilmente.
• Plásticos: Al mismo tiempo, pueden desarrollarse componentes sin carga a partir de ciertos plásticos de ingeniería específicos, como el nailon, el policarbonato y el PTFE (teflón), cuando no se necesita una gran resistencia.
• Cerámicas: Por otro lado, las cerámicas como el carburo de silicio y la alúmina son caras de mecanizar pero pueden soportar condiciones difíciles como altas temperaturas o situaciones muy abrasivas.
• Materiales compuestos: Los compuestos de fibra de carbono y de plástico reforzado con fibra de vidrio se utilizan en aplicaciones especializadas por su excelente relación resistencia-peso.

Ventajas de las piezas mecanizadas

Sin MOQ

Una de las ventajas significativas de las piezas mecanizadas en la fabricación y el diseño es que no tienen una cantidad mínima de pedido. Este atributo aporta flexibilidad a las organizaciones, permitiéndoles gestionar eficazmente sus costes e inventarios.

Buenos prototipos

Las piezas mecanizadas también ofrecen capacidades de creación de prototipos, que son factores importantes en el mecanizado. Los ingenieros pueden construir y probar prototipos rápidamente, lo que permite una rápida iteración y desarrollo. Este proceso, por tanto, reduce el tiempo que tarda un nuevo producto en llegar al mercado.

Libertad de diseño

Las piezas mecanizadas ofrecen una gran libertad de diseño. Esto se debe a que los fabricantes pueden generar formas complejas y detalles intrincados, que no son posibles con otros métodos de fabricación. En última instancia, esta característica mejora tanto la funcionalidad como la estética de los productos finales.

Calidad

En términos de calidad, las piezas mecanizadas van por delante de sus alternativas. Se fabrican con precisión, por lo que pueden conseguirse tolerancias más ajustadas que las que alcanzarían sus homólogas fundidas o forjadas. Estos aspectos hacen que los componentes sean de mayor calidad, lo que se traduce en un mejor rendimiento y una mayor duración de los productos para el usuario final.

Plazos de entrega

Por lo general, los plazos de entrega de las piezas mecanizadas suelen ser más cortos que los de otros procesos de producción. La naturaleza directa del mecanizado garantiza plazos de entrega más rápidos, ya que no hay necesidad de moldes o configuraciones. Esta capacidad de respuesta rápida ayuda a las empresas a responder con prontitud a las demandas del mercado.

Alteraciones

Durante la producción, el mecanizado permite realizar fácilmente modificaciones en los componentes. En caso de que sea necesario realizar cambios en una pieza, pueden ejecutarse rápidamente sin causar tiempos de inactividad más prolongados ni resultar demasiado costosos. Por tanto, esta flexibilidad contribuye en gran medida a perfeccionar los diseños de los productos.

Fuerza

La resistencia dentro de las piezas mecanizadas es otra ventaja que no puede pasar desapercibida para estos artículos. La elección de los materiales, incluidos los metales y los plásticos de alta resistencia, garantiza la durabilidad y la resistencia frente a condiciones adversas y altos niveles de tensión, por lo que son ideales para aplicaciones críticas.

Acabado superficial

Por último, las piezas mecanizadas suelen ofrecer acabados superficiales superiores a los de cualquier otro proceso de fabricación por buenas razones. Dado que las herramientas utilizadas en el mecanizado son precisas, las superficies resultantes están listas para su uso o requieren un tratamiento posterior mínimo. Este atributo es importante para piezas con un alto nivel estético o requisitos específicos de rendimiento.

Las técnicas y procesos de mecanizado de piezas

La variedad de procesos y métodos de fabricación permite a los desarrolladores y productores seleccionar la técnica más adecuada para las características específicas de los productos y las propiedades de los materiales. En consecuencia, esta adaptabilidad garantiza que el mecanizado pueda cambiar eficazmente de formas simples a complejas, así como de materiales, desde plásticos blandos a metales duros. Por lo tanto, se necesitan máquinas-herramienta con capacidades flexibles y alta precisión para la producción en serie o pedidos individuales, ya que están preparadas para satisfacer requisitos estrictos y demandas variables.

• Fresado: En el fresado, la fresadora CNC produce piezas fresadas a partir del material en stock. Realiza piezas con superficies planas o contorneadas utilizando diferentes máquinas y herramientas de corte como fresado frontal, fresado de extremos, fresado CNC entre otros.
• Torneado: En el torneado, las piezas torneadas se producen a medida que una pieza gira mientras una fresa elimina material para producir formas cilíndricas. El torneado CNC facilita la realización de roscas en objetos mecanizados como ejes, así como características externas.
• Perforación: Durante este proceso, las brocas giran en redondo mientras perforan agujeros en sus objetivos. De este modo, crean orificios de distintos tamaños y profundidades en piezas mecanizadas de todos los sectores.
• Brochado: Aquí es donde las brochas entran en juego cuando se trata de herramientas de corte especiales que se utilizan para producir con precisión chaveteros, estrías internas y formas intrincadas con una calidad de acabado mejorada en comparación con otros procesos como las operaciones de rectificado o fresado.
• Rectificado: El rectificado se realiza mediante muelas abrasivas, que eliminan material, dando como resultado un acabado liso de alta precisión en las piezas mecanizadas.
• Mecanizado por descarga eléctrica (EDM): Esta técnica utiliza descargas eléctricas para eliminar material de formas complejas o difíciles de mecanizar.
• Corte por láser: En esta técnica se emplea un rayo láser de alta potencia para fundir, vaporizar o soplar con precisión los materiales objetivo, incluidas las piezas de plástico o metal que se cortan.
• Mecanizado por ultrasonidos: Para los materiales frágiles y quebradizos que requieren el mecanizado de características intrincadas, microscópicamente, los ingredientes que deben utilizarse deben ser a base de lodo abrasivo para que las ondas ultrasónicas puedan hacerlos vibrar.

Acabados superficiales de piezas mecanizadas

Los acabados superficiales se utilizan para mejorar tanto el aspecto como el funcionamiento de los componentes mecanizados. Evitan la corrosión mediante su recubrimiento, mejoran la resistencia al desgaste y aumentan la dureza de la superficie. En este sentido, los barnices no sólo cumplen una función de protección de las piezas, sino también de mejora de su aspecto para usos visibles.

• Como mecanizado: el acabado superficial de una pieza después del mecanizado está impregnado de marcas de herramientas. Por lo tanto, este tipo de acabado es económico para aplicaciones en las que no se tiene en cuenta el aspecto puramente visual. Proporciona una capacidad de deslizamiento para algunas piezas mecánicas.
• Granallado: estos acabados utilizan perlas de vidrio para granallar uniformemente a alta velocidad y producir una superficie mate o satinada. Se trata de marcar la reflectividad de la superficie para anular la apariencia de las marcas de mecanizado, lo que se hace tanto por razones visuales como de seguridad.
• Anodizado: el anodizado utiliza un proceso de aplicación de una fina capa cerámica, dura y no conductora, sobre las piezas de aluminio. Con este método se minimizan las picaduras, el desgaste y la corrosión, y después la pieza puede teñirse de cualquier color para su diseño.
• Recubrimiento en polvo: En los procesos de recubrimiento en polvo se aplica un polvo seco que se mueve libremente. Este polvo se cura generalmente en caliente para formar una piel. Este acabado proporciona un grosor y una abrasión mucho mejores. Así, es una superficie perfecta para exteriores o zonas de mucho tráfico.
• Chapado: el proceso de chapado consiste en la formación de una fina capa de otro metal sobre la superficie. El proceso de aleación puede aumentar la resistencia a la corrosión, la dureza de la roca, el atractivo visual o cualquier otra propiedad deseada según el metal utilizado.
• Pulido: este proceso consiste en eliminar física o químicamente la capa superior del material. Este acabado es ideal para aplicaciones decorativas y piezas con poca fricción.

Las tolerancias en las piezas mecanizadas

Es necesario mantener las tolerancias de las piezas mecanizadas para que encajen correctamente. Establecen los límites dentro de los cuales puede variar la dimensión de una pieza. Esto se agrava aún más en situaciones tan precisas como los dispositivos aeroespaciales y médicos.

Un ejemplo serían los motores a reacción, que requieren piezas con tolerancias mínimas para garantizar un funcionamiento eficaz y la seguridad. Cualquier desviación puede provocar el fallo del motor. Esto demuestra lo importantes que son las tolerancias precisas en términos de fiabilidad y eficiencia.

Por otro lado, las herramientas de jardín pueden tener tolerancias más amplias, ya que no son aplicaciones críticas. Esto reducirá el coste de producción pero mantendrá su funcionalidad. La elección de las tolerancias debe basarse en el papel desempeñado por cada componente y la implicación de las desviaciones dimensionales.

Cómo subcontratar piezas mecanizadas？

En su búsqueda de un proveedor para sus necesidades de mecanizado, es importante tener en cuenta varios factores que garanticen la calidad de sus piezas. El mercado está lleno de fábricas de mecanizado, pero a la hora de elegir una, debe fijarse en su experiencia, tecnología y trayectoria en la fabricación de componentes de alta calidad. Tomar una decisión con conocimiento de causa le permitirá alcanzar los resultados previstos en su proyecto.

• Certificaciones: Aunque las certificaciones ISO son buenos indicadores de una empresa de mecanizado, no son toda la historia de lo que una empresa puede hacer. Dichas certificaciones ayudarían a seleccionar socios de mecanizado eficaces.
• El boca a boca: Hablar con otras empresas de ferretería que utilizan fabricantes de piezas mecanizadas puede aportar información valiosa sobre cómo proceder a la subcontratación.
• Exija información: Hay que hacer muchas preguntas a los fabricantes, y si sus respuestas no le satisfacen, piénselo dos veces antes de comprometerse.
• Solicitud de presupuestos: Comparar presupuestos de varias empresas de mecanizado permite encontrar la más rentable de entre ellas para su proyecto.
• Visitar fábricas: Acudir a las plantas de los fabricantes le permite ver las cosas como suceden y el equipo que utilizan. Contratar a un agente para que organice estas visitas será útil en algunos casos.

A la hora de organizar la fabricación de piezas mecanizadas subcontratadas, tenga en cuenta algunos consejos clave.

• Cumpla las directrices de DfM: Asegúrese de que los diseños digitales son fabricables siguiendo al pie de la letra las directrices de diseño para fabricación, de modo que no haya agujeros extremadamente profundos ni paredes finas que puedan causar dificultades en el proceso de fabricación.
• Utilice normas universales: Proporcione dibujos técnicos completos con archivos digitales para evitar confundir a la gente. Utiliza en su lugar normas universales, que pueden dar lugar a errores de comunicación.
• NDA: Al firmar acuerdos de confidencialidad, todos los diseños siguen siendo confidenciales y no son compartidos por nadie más.
• Tenga en cuenta los plazos de entrega: Especialmente si se trabaja con plazos ajustados, hay que tener en cuenta plazos de entrega más largos para las piezas subcontratadas
• Preparar el pago: Para los primeros pedidos, los fabricantes pueden exigir pagos por adelantado, mientras que para proyectos posteriores podrían ofrecerse condiciones de crédito.