Beneficios y posibles alternativas al mecanizado CNC de aluminio

Mecanizado CNC de aluminio
Mecanizado CNC de aluminio

Aluminum is one of the most popular of material choices for various cnc aluminum machining projects. It is mainly due to the physical properties it possesses. Fundamentally, aluminum is a strong material, which makes it perfect to manufacture durable mechanical parts. Moreover, the material contains an oxidized outer layer, making it resistant to corrosion from elements. Both these properties have led to the widespread use of parts made of aluminum. In particular, automotive, aerospace, healthcare, and electronic industries for general consumers seem to favor aluminum as their material of choice.
Junto con sus propiedades, el aluminio también tiene varias ventajas para el mecanizado CNC al simplificar y mejorar el proceso. El aluminio proporciona una excelente maquinabilidad, un factor que a menudo no se observa en otros metales de propiedades similares. Además, el aluminio es relativamente blando y eficazmente fácil de cortar, astillar, dar forma y penetrar con herramientas. A diferencia de otros metales que se utilizan habitualmente, como el hierro y el acero, el mecanizado de aluminio es tres veces más rápido.
Hoy, este artículo discutirá las principales ventajas del aluminio. mecanizado CNC, incluyendo por qué es famoso por los procesos de producción y creación de prototipos. También analizaremos varias alternativas al aluminio y los materiales, como los termoplásticos de ingeniería y los metales que pueden proporcionar un conjunto adicional de beneficios y características similares al aluminio.

Mecanizado CNC de aluminio: beneficios

  • maquinabilidad
  • Resistente a la corrosión
  • Relación fuerza-peso
  • Conductividad eléctrica
  • Potencial de anodización
  • reciclabilidad

maquinabilidad

Debido a que es más accesible para el mecanizado, el aluminio es la opción prioritaria de los ingenieros para sus piezas mecanizadas. En cualquier caso, el punto a considerar aquí es que el maquinista no es el único que se beneficia de esto. Tanto las empresas que suministran estas piezas como los usuarios finales que las utilizan obtienen importantes beneficios simplemente al mecanizar piezas de aluminio.
El aluminio es fácil de astillar y dar forma, lo que aporta velocidad y precisión al cortar con herramientas de mecanizado CNC. Un marco de tiempo más corto del trabajo de mecanizado también conduce a que el proceso general tenga un costo mucho menor debido a la menor mano de obra (del maquinista) y los requisitos de tiempo de operación (de la máquina). Otro beneficio es la deformación menor a medida que la herramienta de corte se abre paso a través de la pieza de metal. Permite una mayor precisión y consistencia del proceso, gracias a una tolerancia más estricta en el material (alrededor de ± 0.025 mm).

Resistente a la corrosión

El aluminio viene en varios grados que varían en resistencia a la corrosión, que se refiere a la capacidad de resistir la oxidación y el daño químico. Los grados más utilizados para el mecanizado CNC de aluminio son los de resistencia a la corrosión. Por ejemplo, 6061 es uno de esos grados que ofrece una increíble resistencia a la corrosión. Otras aleaciones en la parte inferior del espectro de resistencia lo hacen. Por el contrario, las aleaciones de aluminio fuertes son menos resistentes a la corrosión debido a la existencia de cobre aleado.

Relación fuerza-peso

El aluminio es ideal para piezas mecánicas y de aspecto críticas debido a sus muchas propiedades físicas, como alta resistencia y peso ligero. Estos dos, en particular, lo convierten en un buen material para la fabricación de piezas críticas en las industrias aeroespacial y automotriz. Dos ejemplos de estas industrias que utilizan aluminio para el mecanizado son los accesorios de aviones y los ejes de automoción.
No obstante, es esencial tener en cuenta que cada grado de aluminio no se puede utilizar para los mismos fines. Esto se debe a que cada grado tiene su relación resistencia-peso, lo que crea una diferencia en las aplicaciones. Los grados de uso general incluyen 6061, mientras que 7075 se encuentra entre los grados de mayor resistencia y adecuado para aplicaciones basadas en presión, como partes aeroespaciales y marinas.

Materialesfuerza (Rm / MPa)
AL6061-T6290
AL7075524
AL2024-T351470



Conductividad eléctrica

El aluminio es un buen conductor de electricidad, a unos 37,7 millones de siemens por metro a temperatura ambiente para el aluminio puro (no muy lejos del cobre). Fabrica piezas mecanizadas CNC de aluminio para que sirvan como útiles para componentes eléctricos y similares. Además, las aleaciones pueden tener una conductividad ligeramente inferior. Aún así, los materiales de aluminio son considerablemente más conductores que los materiales de uso común, como el acero inoxidable.

Potencial de anodización

La anodización es el proceso de utilizar un procedimiento de acabado de la superficie para espesar la capa exterior protectora oxidada de una pieza metálica. Se refiere a algo que se puede hacer con ciertos metales, como el aluminio. Esta característica se suma a la popularidad del aluminio metálico en la industria de la electrónica de consumo actual debido a su mayor relación resistencia-peso y consideraciones estéticas. En consecuencia, el aluminio es receptivo a pinturas y tintes y puede anodizarse.
El proceso de anodización tiene lugar después de que se lleva a cabo el mecanizado CNC de aluminio. Incorpora el proceso electrolítico general. Una corriente eléctrica pasa a través de la pieza mecanizada bajo la acción de un baño de ácido electrolítico. En consecuencia, da una pieza de aluminio que es más resistente a la corrosión y a los elementos de impacto físico.
Volviendo a la personalización, el anodizado hace que la capa exterior sea muy porosa, lo que facilita la adición de color a la pieza de aluminio mecanizada. Los tintes se incrustan en la capa exterior resistente de la pieza de aluminio al encontrar su camino hacia las secciones porosas de la capa exterior. Eventualmente, también hace que sea muy poco probable que se astillen o se desprendan.

reciclabilidad

El mecanizado CNC produce una gran cantidad de desperdicio en piezas que se pierden como virutas o trozos extra recortados. Por tanto, resulta beneficioso utilizar materiales reciclables como el aluminio. Sin lugar a dudas, el aluminio tiene una alta reciclabilidad, lo que lo hace ideal para empresas que desean reducir el desperdicio de recursos materiales y minimizar sus gastos e impacto ambiental.

Mecanizado CNC de aluminio: alternativas

Si bien el aluminio tiene sus principales beneficios y ventajas como material de mecanizado CNC, ciertamente no es óptimo para todas las empresas. Como cualquier otro material, el aluminio tiene sus limitaciones e inconvenientes. Por ejemplo, las empresas pueden buscar otras opciones para evitar daños en las herramientas debido al recubrimiento de óxido. Aparte de eso, es posible que también deseen encontrar una alternativa menos costosa como el acero o una con costos de energía más bajos para la producción que el aluminio.
Algunas alternativas al aluminio que pueden utilizarse para el mecanizado se analizan a continuación, junto con las diferencias y similitudes significativas que tienen en comparación con el aluminio en sí.

Rieles

Acero y acero inoxidable

El acero y el acero inoxidable son mejores que el aluminio por dos razones importantes: resistencia y cuánta temperatura pueden resistir. El aluminio se queda atrás en términos de ambas propiedades. Sin embargo, el acero es mucho más pesado que el aluminio metálico liviano y comparativamente menos mecanizable también. Mientras tanto, los aceros también tienen una dureza más alta que el aluminio.
Independientemente, para aplicaciones basadas en la resistencia, como las que involucran soldaduras fuertes y de alta tensión, el acero y el acero inoxidable se utilizan ampliamente para el mecanizado CNC. El acero también es resistente a temperaturas muy altas y el acero inoxidable puede volverse resistente a la corrosión cuando se trata con calor. Por lo tanto, donde la temperatura es un factor crucial, el acero le gana al aluminio en cuanto a maquinabilidad.

Titanio

El titanio es mejor que el aluminio cuando se trata de una relación excepcional entre resistencia y peso, pero es mucho más costoso trabajar con él en comparación con el aluminio. Aunque el aluminio también tiene una buena relación resistencia-peso, el titanio tiene el doble de resistencia para un peso similar. Además de eso, ambos materiales son altamente efectivos en términos de resistencia a la corrosión.
Teniendo en cuenta todos estos factores, el titanio es un reemplazo óptimo cuando el peso ligero es un factor principal. Al mismo tiempo, debería seguir existiendo un presupuesto de fabricación flexible. Las industrias aeroespacial y sanitaria lo utilizan para componentes de aeronaves y dispositivos médicos, respectivamente.

Magnesio

El magnesio es la mejor opción para el mecanizado debido a su mayor maquinabilidad y al ser mucho más ligero que el aluminio. Aunque el magnesio no se considera el material de mecanizado común, es uno de los materiales más mecanizables. Al utilizar magnesio en el mecanizado, los procesos resultan en ser más rápidos y eficientes comparativamente.
Sin embargo, el magnesio tiene sus desventajas en cuanto a la seguridad del mecanizado y la resistencia a la corrosión insuficiente. Además, es un metal alcalino altamente inflamable y volátil. Por tanto, las virutas producidas durante el mecanizado pueden representar un peligro de incendio, que el agua no puede sofocar, sino agravarse. Por lo tanto, es necesario tener precaución al limpiar los escombros.

Latón

Aunque es relativamente caro que el aluminio, el latón es una mejor opción para aplicaciones estéticas específicas por su apariencia dorada y alta maquinabilidad. En cuanto a sus aplicaciones, las válvulas, boquillas, componentes estructurales y pedidos de gran volumen se benefician del latón.

Cobre

Dado que tiene la conductividad eléctrica más alta, el cobre reemplaza a todos los demás metales en este sentido. También comparte diferentes propiedades con el aluminio. Con la conductividad que tiene, es favorable para su uso en aplicaciones eléctricas. Recuerde que el cobre puro es difícil de mecanizar. Pero las aleaciones de cobre pueden ofrecer una maquinabilidad relativamente similar a los grados de aluminio populares.

Termoplásticos de ingeniería

Materials other than metal also partake in CNC machining projects. It might include several engineering thermoplastics that are often on par with, if not better than aluminum, contingent upon applications. So, let’s look at some alternative engineering thermoplastics to aluminum.

POM (Delrin)

En cuanto a maquinabilidad, POM (Delrin) compite con el aluminio y metales de propiedades similares. Además, el POM tiene una resistencia muy alta en comparación con cualquier otro plástico, aunque tiene un punto de fusión bajo. El material también actúa como aislante eléctrico, es adecuado para piezas de armarios eléctricos y tiene baja fricción. Sin embargo, carece de resistencia al calor y fuerza en comparación con el aluminio.

PTFE (teflón)

PTFE (teflón) es otro termoplástico altamente mecanizable que actúa como un excelente aislante eléctrico con muy baja fricción. Pero el PTFE tiene la ventaja de ser resistente a altas temperaturas (hasta 260 ° C), lo que lo convierte en un candidato decente para aplicaciones de alta temperatura. El PTFE también es altamente resistente a los productos químicos, lo que lo hace ideal para piezas en la industria alimentaria. Mientras mira el lado negativo de la imagen, el PTFE carece de resistencia en comparación con el aluminio.

PEEK

Aunque el PEEK es difícil de mecanizar, es un termoplástico de alta resistencia y estabilidad térmica, con resistencia a temperaturas de hasta 260 ° C. Es famoso por mecanizar piezas como válvulas, cojinetes, bombas, boquillas o determinadas piezas en medicina.
Pero tenga en cuenta que el PEEK es mucho más caro que la mayoría de los materiales de esta lista. Por lo tanto, se mecaniza solo para fines específicos de la aplicación, donde el aluminio u otras alternativas no se pueden utilizar.

Más

Otros plásticos mecanizables, típicamente diferentes al aluminio, incluyen ABS, PC, ABS + PC, PS, PP, PMMA (acrílico), PCGF30, PAGF30, HDPE, DHPE y PPS.

Combinación de mecanizado CNC de aluminio con otros procesos

Suponga que un fabricante desea utilizar aluminio independientemente de las aplicaciones que lo disuadan en desventaja. En ese caso, una solución al problema es utilizar una combinación de procesos de fabricación junto con la fabricación CNC. En última instancia, ayudará a crear piezas de aluminio más complejas y de mayor rendimiento. Aparte de eso, maximizará la funcionalidad del aluminio y agregará los beneficios de los diferentes procesos involucrados.
El mecanizado CNC se refiere a un proceso de fabricación todo en uno. Puede modificar, refinar o trabajar en piezas fabricadas con otros métodos, como procesos de extrusión, fundición y forja. Los productos de cada uno de estos se pueden complementar con un proceso de mecanizado para mejorar las piezas de aluminio.

Extrusión de aluminio más mecanizado CNC de aluminio

La extrusión produce un componente alargado con un perfil continuo a través del paso de metal fundido a través de una abertura en una matriz. los aluminio El proceso de extrusión demuestra ser efectivo para secciones transversales complejas y piezas funcionales con altos acabados superficiales. Aún así, tiene un alcance limitado debido a la necesidad de que esas secciones transversales sean consistentes en toda la pieza.
Sin embargo, una forma de solucionar este problema es modificar la pieza después de la extrusión y post-mecanizado en un centro de mecanizado CNC de aluminio. Es conveniente para grados de aluminio como 6061 y 6063 por sus propiedades maleables, mecanizables y dúctiles. Por lo tanto, combinar ambos métodos es una excelente manera de producir componentes resilientes con geometrías complejas e irregulares.

Fundición a presión más mecanizado CNC de aluminio

Otro método es la fundición a presión. El proceso implica que el metal fundido sea forzado a una cavidad de molde con alta presión. Las matrices de acero para herramientas son caras de producir, por lo que el proceso se utiliza principalmente para la fabricación a granel. Mientras tanto, las piezas de aluminio fundido a presión tienen un excelente acabado superficial y consistencia dimensional.
La combinación de la fundición a presión con el mecanizado CNC de aluminio o la adición de cortes adicionales con un centro de mecanizado crea piezas con un acabado excepcional. Puede producir geometrías más complejas que ninguno de los procesos podría obtener por sí solo. La fundición a presión por gravedad se favorece en la fundición a presión si se prioriza la reducción de costos sobre la alta precisión o la creación de paredes delgadas.

Forjado más mecanizado CNC de aluminio

La forja sigue siendo un proceso popular con muchas aleaciones de aluminio mecanizables. Implica el método convencional de dar forma al metal utilizando fuerza de compresión, que a menudo se aplica golpeando con un martillo. Por ejemplo, el aluminio 6061 es una aleación estándar que utiliza este método.
Después de la forja, las piezas se pueden post-mecanizar con un centro de mecanizado CNC. Las piezas forjadas son más robustas que las piezas totalmente mecanizadas o totalmente fundidas. Agregar post-mecanizado después nos permite crear geometrías complejas. Sin embargo, no compromete por completo la integridad de la pieza.

Ultimas palabras

Esperamos que esta lectura sirva como una guía completa. Responderá a todas sus consultas sobre el mecanizado CNC de aluminio, el proceso en sí, sus ventajas y las alternativas, como otros metales y termoplásticos, disponibles en el mercado actual. Después de leer este artículo, estamos seguros de que puede elegir el producto y el método que se adapte a sus requisitos de fabricación.