Maquinabilidad de los materiales: Guía detallada
El proceso de fabricación de componentes mediante mecanizado requiere una evaluación de la maquinabilidad. La maquinabilidad es el concepto de materiales que se pueden procesar convenientemente. Requiere evaluar varios factores cuando se selecciona el material.
La siguiente guía es para ti si estás empezando un nuevo proyecto y quieres aprender sobre la maquinabilidad de los materiales. Así pues, leamos.
¿Qué es la maquinabilidad de un material?
La maquinabilidad de los materiales es la conveniencia de mecanizar un material de modo que se consiga la calidad requerida del componente. En cuanto a la calidad de la pieza, hay que analizar el acabado superficial, la tolerancia y la precisión dimensional.
Los materiales altamente mecanizables requieren menos tiempo y energía, por lo que el desgaste de la herramienta también es menor. Estos materiales generan componentes que tienen un acabado superficial refinado.
Comprender los índices de maquinabilidad
Existen muchos materiales y, entre ellos, seleccionar el adecuado en términos de maquinabilidad puede ser un reto para los ingenieros. Por eso, al analizar los materiales adecuados, se tienen en cuenta los índices de mecanizabilidad.
Las clasificaciones de maquinabilidad tienen una característica estándar en la que se considera el material de referencia por conveniencia. Por ejemplo, el grado de latón C36000 tiene un índice de maquinabilidad 100%. Cuando los materiales se vuelven difíciles de cortar, la clasificación de maquinabilidad que poseen se reduce.
¿Cómo mejorar la maquinabilidad de los materiales?
Con el fin de mejorar la maquinabilidad de los materiales, algunas de las formas que pueden considerarse son las siguientes:
Aditivos materiales
Los aditivos de materiales mejoran la maquinabilidad de los materiales modificando su estructura reticular y mejorando sus propiedades mecánicas. Por ejemplo, las aleaciones de cobre se enriquecen con zinc para mejorar su mecanizabilidad.
Tratamiento térmico
Tratamientos térmicos como el recocido del aluminio y el acero tienden a reducir su dureza, lo que los hace más mecanizables. Mejora la estructura del grano y también libera tensiones internas, lo que facilita el mecanizado de los materiales.
Refrigerante/Lubricante
Las condiciones de corte pueden optimizarse para que el material sea más mecanizable, como el uso de refrigerantes y lubricantes. El uso de lubricantes tiende a reducir la fricción, y el desgaste de la herramienta también disminuye. Del mismo modo, el refrigerante ayuda a disipar el calor y reduce el estrés térmico.
Optimización de los parámetros de corte
La selección correcta de los parámetros de corte también influye en la maquinabilidad de los materiales. Cuando se considera una velocidad y un avance elevados, la maquinabilidad disminuye. Mientras que cuando se reduce la velocidad y avancela maquinabilidad aumenta.
Factores externos
Aunque no desee cambiar el material de la pieza, puede ajustar los demás factores, como la velocidad, el ángulo y el estado de funcionamiento de la herramienta de corte. Esto facilita el corte de materiales difíciles de mecanizar.
Factores que afectan a la maquinabilidad
Hay varios factores de los que depende la maquinabilidad, y algunos de estos factores que afectan a la maquinabilidad son los siguientes:
Propiedades de los materiales
Las propiedades de los materiales influyen en mayor medida en la maquinabilidad, y algunas de estas propiedades son las siguientes:
Dureza del material
La dureza del material determina la maquinabilidad. Los materiales duros son difíciles de mecanizar. Estos materiales necesitan más potencia y la herramienta tiene que ejercer una gran fuerza, lo que provoca un rápido desgaste de la herramienta.
Dureza
La tenacidad también es un parámetro muy importante para determinar la mecanizabilidad. Los materiales que tienen una dureza elevada son los que necesitan más fuerza de corte, como el acero al carbono, que no es mecanizable.
Además, estos materiales producen incluso muchas virutas, que se enredan en la herramienta y desgastan su superficie.
Resistencia a la tracción
Si la resistencia a la tracción del material es alta, dificulta su mecanizado. Consumen mucha energía y resisten la deformación, lo que provoca problemas durante el mecanizado.
Propiedades térmicas
La capacidad de disipación del calor del material también determina su mecanizabilidad. Algunos materiales son muy blandos y no pueden soportar el calor, lo que dificulta su mecanizado.
Condiciones de mecanizado
El comportamiento del material cuando se corta también influye en la maquinabilidad. Algunos de estos factores se comentan a continuación.
Parámetros de corte
Los parámetros de corte se componen de avance, profundidad de corte y velocidad. Es esencial optimizarlos para conseguir un mecanizado mejorado. Cuando se cortan materiales a alta velocidad, el material ofrece menos mecanizabilidad. Del mismo modo, la profundidad de corte también desempeña un papel importante, ya que una profundidad elevada repercute en la integridad de la superficie.
Herramienta de corte
Mecanizado CNC tiene fresas que influyen en la maquinabilidad. La resistencia y el filo de la fresa son vitales. El ángulo de corte conduce incluso a mejorar la formación de viruta y debilita las herramientas.
Refrigerante y lubricante
La aplicación de lubricantes y refrigerantes mejora la maquinabilidad de los materiales. El calor se disipa y aumenta la fricción. Ayuda a mejorar el acabado superficial y suaviza el proceso de corte.
Estado de la máquina herramienta
El estado de la herramienta también determina la maquinabilidad. Las máquinas más antiguas presentan más vibraciones cuando se someten a cargas de corte dinámicas, lo que dificulta el corte de los materiales.
Materiales típicos con excelente maquinabilidad
En la tabla siguiente figuran los materiales que ofrecen una alta maquinabilidad.
| Material | Maquinabilidad |
| Aluminio | 90-95% |
| Acero | 30-40% |
| Plásticos | 70-90% |
| Otros metales:
Titanio Latón de corte libre Magnesio |
20-25%
100% 50-55% |
¿Cómo medir la maquinabilidad de los materiales?
Hay varios factores que afectan a la maquinabilidad de los materiales. Existen diferentes formas de medir la maquinabilidad de los materiales. Parámetros como el consumo de energía, la vida útil de la herramienta de corte y el acabado superficial ayudan en esta medición.
- El consumo de energía ayuda a evaluar la maquinabilidad mediante las fuerzas necesarias para cortar el material utilizando las métricas energéticas estándar.
- La vida útil de la herramienta de corte también ayuda a evaluar la maquinabilidad de la duración de la herramienta cuando corta el material.
- La maquinabilidad también se evalúa a través del acabado de la superficie, si hay un borde acumulado o no, ya que los materiales maquinables no dejan este borde.
Sin embargo, no son medios de medición totalmente fiables. La AISI ha creado un sistema de clasificación basado en ensayos de torneado. Dichas calificaciones se expresan en forma de porcentajes.
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Conclusión
La maquinabilidad es uno de los aspectos más cruciales de la fabricación, independientemente de la industria para la que se necesite el componente. La necesidad de mecanizado es esencial para conseguir la forma deseada.
