En las piezas mecanizadas por CNC siempre existe la posibilidad de elegir el material y depende directamente del proyecto y los requisitos de diseño. Dado que vamos a analizar el mecanizado de metales frente a los de plásticos, nos centraremos en las características que presentan ambos materiales y en los desafíos que plantea el mecanizado de plásticos y metales.
Al crear piezas, es necesario seleccionar el material adecuado. Reemplazar piezas que antes se fabricaban con metal por plástico puede generar productos de mayor calidad y mayor productividad. ¿Es bueno el metal? ¿O es mejor elegir resina? Para tomar la decisión correcta es necesario conocer las características de cada material.
Al comprender las propiedades de los materiales, puede seleccionar materiales que cumplan con los requisitos de la pieza y que también sean rentables.
Aunque comúnmente se hace referencia a los metales y los plásticos, sus propiedades difieren mucho según el material.
Mecanizado de metal versus plástico
En las últimas décadas, la tecnología en la industria del plástico ha avanzado y se han desarrollado muchos materiales plásticos con excelente resistencia al calor y durabilidad. Los plásticos de ingeniería altamente resistentes al calor y los súper plásticos de ingeniería ahora se pueden utilizar como sustitutos de piezas de alta temperatura, como las que se encuentran alrededor de los motores, que antes solo eran posibles con metal.
Si bien el concepto central del mecanizado CNC sigue siendo el mismo, existen algunas consideraciones clave al trabajar con diferentes materiales:
- Estampación: Se necesitan diferentes herramientas de corte para metales y plásticos debido a sus diferentes propiedades. Los metales requieren herramientas más resistentes y duraderas para soportar las mayores fuerzas de corte involucradas.
- Velocidades y avances de mecanizado: La velocidad y el avance a los que opera la máquina CNC también se ajustarán en función de la dureza del material. Cuanto más duro sea el material, menor será la velocidad y el avance. Por ejemplo, el acero necesita una velocidad y un avance más lentos en comparación con el aluminio durante el mecanizado. En términos generales, los materiales metálicos necesitan una velocidad y velocidad de avance más lentas en comparación con los plásticos. Excepto que algunos plásticos de súper ingeniería, como el FR4 o los plásticos de ingeniería más fibra, son incluso más duros que el metal normal, por lo que necesitan una velocidad y avance más lentos cuando este tipo de material plástico realiza el proceso de mecanizado.
- Refrigeración y Lubricación: El mecanizado puede generar calor y, según el material, se pueden emplear técnicas de enfriamiento como fluidos o nieblas para evitar deformaciones o derretimientos.
Materiales: metales versus plásticos
Las propiedades fundamentales del plástico y del metal son muy diferentes. Si tiene un conocimiento aproximado de las propiedades del plástico y el metal, le resultará más fácil seleccionar el material. Explicaremos las características del plástico y los metales artículo por artículo, así como las diferencias en los métodos de procesamiento.
Proportion
Si el plástico común es 1, el aluminio es de 2 a 3 veces más pesado y el hierro y el cobre son de 8 a 9 veces más pesados.
Las propiedades de los materiales plásticos, que son más ligeros que los metales, son útiles para reducir el peso de los automóviles y mejorar la eficiencia del combustible.
Conductividad eléctrica
El acero conduce la electricidad, pero el plástico básicamente no, lo que lo hace adecuado para fabricar piezas aislantes. Por otro lado, el plástico se carga fácilmente con electricidad y, por tanto, atrae el polvo.
Además, algunos plásticos se denominan “plásticos conductores” que conducen la electricidad.
Resistencia al calor
Las resinas de uso general tienen menor resistencia al calor que los metales. Por lo tanto, en términos generales, no es adecuado para su uso como piezas utilizadas en entornos de alta temperatura, como alrededor de motores de automóviles. Sin embargo, a medida que se desarrollan los plásticos de ingeniería, cada vez más plásticos de ingeniería como PEEK, PBS más fibra se pueden utilizar como piezas de alta temperatura alrededor de los motores para reemplazarlos con metal.
Resistencia al impacto
Generalmente, el metal tiene mayor resistencia al impacto que el plástico. Sin embargo, también existen materiales plásticos cuya resistencia se ha aumentado añadiendo elementos como fibra de vidrio. También se han utilizado plásticos muy resistentes a los impactos como materiales para los parachoques de los automóviles.
Resistencia química
Con excepción de algunos tipos, los metales son susceptibles a la oxidación y la herrumbre. Por otro lado, los plásticos tienen la característica de ser sensibles a los solventes orgánicos, pero hay tipos que tienen alta resistencia química. Incluso si las piezas metálicas requieren protección contra la oxidación, los plásticos no necesitan protección contra la oxidación, ya que no se oxidan.
Alto grado de libertad en la forma.
Las resinas de uso general tienen un punto de fusión bajo, lo que las hace más fáciles de moldear que los metales.
Además, tiene características adecuadas para la producción en masa y puede reducir los costos de producción del producto.
Sin embargo, la forma adecuada y la productividad difieren según el método de moldeo, por lo que es importante seleccionar un método de moldeo que se adapte a la pieza que se está fabricando.
Facilidad de colorear
Tanto la resina como el metal se pueden recubrir o pintar, pero el plástico se puede moldear en un estado coloreado mezclando tintes con el material. Adecuado para la producción en masa de piezas del mismo color.
Estabilidad dimensional
En comparación con los metales, los plásticos son más sensibles a los cambios de temperatura, por lo que cuanto mayor es la temperatura, más cambian sus propiedades, como la rigidez.
Costo
Las resinas de uso general suelen estar disponibles a precios más bajos que los metales. Por otro lado, los plásticos de alto rendimiento, como los plásticos de ingeniería, suelen ser más caros que los metales.
Proceso de mecanizado de metales y plásticos
El proceso de mecanizado CNC implica tres técnicas principales para mecanizar metales y plásticos:
- Fresado
- Trío
- Torneado
Fresado
fresado CNC se basa en el movimiento de rotación del cortador, que se mueve a lo largo de la superficie del material procesado y lo corta. En este proceso, la pieza de trabajo permanece estacionaria. Las fresadoras, a diferencia de los tornos, funcionan principalmente sobre superficies planas. El trabajo se realiza mediante una fresa multipunta que, al separar capas innecesarias de la pieza de trabajo, le confiere las dimensiones, formas o estructura deseadas.
Trío
La perforación CNC es posible gracias al uso de tipos especiales de brocas, pero no sólo eso. CNC perforación En ocasiones se utilizan fresadoras o tornos para este fin. Todo depende del tipo de material de trabajo y del tipo de agujero que queramos, o más bien necesitemos, obtener.
Gracias a la posibilidad de posicionamiento extremadamente preciso de la broca en cualquier plano, es posible realizar prácticamente cualquier tipo de agujero con una profundidad y un diámetro ajustados con precisión.
Torneado
Torneado CNC Es un método de mecanizado que consiste en reducir el diámetro de un objeto y darle una forma cilíndrica o cónica. Este proceso se lleva incorporando una herramienta de corte. La pieza de trabajo se sujeta al dispositivo y luego se somete a una rotación constante y a alta velocidad. La herramienta de corte se mueve hacia él para proporcionar la fuerza de avance necesaria. Se mueve en línea recta, cortando capas posteriores.
¿Se puede utilizar la misma máquina para mecanizado de metal y plástico?
En la mayoría de los escenarios, sí podemos usar las mismas máquinas, pero hay algunos factores importantes a considerar como:
Consideraciones específicas del material
Además del fresado, taladrado y torneado, existen algunos factores adicionales a considerar al mecanizar metales y plásticos. Hay:
- Parámetros de corte
- Estrategias de enfriamiento
- Selección de herramientas
Parámetros de corte
Los parámetros de corte definen el avance y la velocidad para operar una máquina CNC. Debido a las características duras, en términos generales, los materiales metálicos necesitan una velocidad y velocidad de avance más lentas en comparación con los plásticos. Ayudará a minimizar el desgaste de la herramienta y la generación excesiva de calor durante el proceso de mecanizado.
Estrategias de enfriamiento
Para mantener la vida útil de la herramienta y la integridad de la pieza, es fundamental controlar la temperatura durante el proceso de mecanizado. Por lo tanto, la elección del refrigerante juega aquí un papel decisivo.
Enfriamiento por inundación: Es una práctica común donde se utiliza un gran volumen de refrigerante en la zona de corte. Ayuda a disipar el calor significativamente.
Enfriamiento por niebla: Para mecanizar plásticos, se prefiere la técnica de enfriamiento por niebla. En este método, utilizamos una cantidad menor de refrigerante para controlar la temperatura.
Selección de herramientas
Que tipo de herramienta para cortar ¿Es mejor cortar metales y plásticos? Este es otro punto vital a considerar. Dado que los metales son fuertes, necesitan herramientas más resistentes al desgaste, como el carburo. Por otro lado para mecanizar plásticos podemos utilizar herramientas de acero o diamantadas.
Niveles de dificultad: metales versus plásticos
Existe una percepción general de que el mecanizado de metales es más desafiante en comparación con el de los plásticos, pero el plástico es más difícil de mecanizar. Esto se debe a las tolerancias de precisión que son bastante difíciles de controlar. La razón es que existe una tensión interna causada por el propio plástico; como resultado, es probable que se produzcan deformaciones y grietas, lo que eventualmente conduce a que el producto esté fuera de tolerancia o se deseche.
Para resolver este problema, los ingenieros necesitan más experiencia en el procesamiento de plástico para poder gestionar cada detalle operativo. Los ingenieros de Boyi Technology tienen más de 10 años de experiencia laboral en el procesamiento de plásticos. Saben profundamente cómo controlar bien el proceso y distinguir piezas de plástico únicas y de alta calidad para nuestros clientes.
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Mayor dificultad:
Si bien los metales son generalmente más duros, mecanizar plásticos puede ser un gran desafío debido a sus propiedades. Este es el por qué:
- Sensibilidad al calor: Los plásticos tienen puntos de fusión más bajos en comparación con los metales. Un pequeño aumento de temperatura puede deformar las piezas.
- Propiedades de materiales variadas: Para obtener los mejores resultados, es primordial elegir el mejor material plástico. Te ayudará a hacer una pieza perfecta sin dejar ningún problema.
Desafíos de precisión en metales y plásticos:
Es muy difícil mantener una tolerancia estricta en los plásticos en comparación con los metales en el proceso de mecanizado CNC. Esto se debe a dos razones principales:
- Deformación de materiales
- Efectos de mecanizado
Disponibilidad limitada:
No todas las empresas de mecanizado CNC ofrecen mecanizado de plástico CNC debido a la falta de experiencia técnica.
Necesidades de posprocesamiento:
Las piezas de plástico necesitan un acabado manual, lo que requiere habilidades y tecnología para ofrecer resultados óptimos. Por otro lado, los metales son materiales fáciles para el acabado de superficies. En el proceso de corte, existe la posibilidad de que se formen pequeñas rebabas en las piezas. Estas rebabas se eliminan mediante una técnica de acabado manual.
Para obtener más información sobre qué es el desbarbado, consulte este recurso.
Aplicaciones Mecanizado CNC con Metal y Plástico
| Elemento | Mecanizado de metales | Mecanizado de plástico |
| Aplicaciones principales | Componentes del motor (pistones, válvulas) Piezas aeroespaciales (componentes de alas, tren de aterrizaje) Implantes medicos | Prototipos y piezas de bajo volumen. Consumidor (teléfonos, portátiles) Dispositivos Médicos |
| Propiedades del material enfatizadas | Fuerte y resistente al calor | Ligeros. |
| Técnicas de mecanizado central | Fresado, taladrado, torneado | Fresado, Taladrado |
| Parámetros de corte | Velocidades más lentas, velocidades de avance más bajas | Mayores velocidades, mayores tasas de avance |
| Estrategias de enfriamiento | Enfriamiento por inundación (alto flujo de refrigerante) común Para acero de alta dureza, utilice refrigeración por aire debido al efecto y a la consideración de costos. | Enfriamiento por niebla Enfriamiento por inundación (alto flujo de refrigerante) |
| Selección de herramientas | Carburo, acero rápido | Acero de alta calidad, recubierto de diamante |
| Dificultad | Más desafiante | Difícil debido a la sensibilidad al calor. |
| Tolerancias de precisión | Es más fácil conseguir tolerancias estrictas | Dificultad en tolerancias estrictas. |
| Postprocesamiento | Menos acabado manual | A menudo es necesario desbarbar y limpiar |
Conclusión
Sin embargo, recientemente han aparecido materiales resinosos como los plásticos de ingeniería y los súper plásticos de ingeniería, que tienen una excelente resistencia al calor y durabilidad. La resina también se utiliza para piezas sujetas a altas temperaturas y la sustitución del metal está avanzando.
Ahora es posible utilizar sustitutos metálicos para piezas de sistemas de motores, como trenes de potencia, transmisiones y sistemas de gestión térmica de automóviles, que antes se pensaba que eran imposibles de reemplazar.
Mecanizado de precisión con tecnología Boyi
Tecnología Boyi es una empresa líder que ofrece soluciones integrales tanto para metales como para plásticos. Servicios de mecanizado CNC. Contamos con máquinas CNC de última generación para operaciones de fresado y torneado. Además, mediante la incorporación de máquinas de 5 ejes, podemos producir piezas complejas de forma eficaz y con mayor precisión.
Al mismo tiempo, contamos con personal experimentado con décadas de experiencia en moldeo por inyección. No es necesario subcontratar nada; desde el diseño hasta acabado de superficies Le proporcionamos todo con un tiempo de respuesta rápido.
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Preguntas Frecuentes
El mecanizado CNC de plástico es más barato que el metal. Esto se debe a que el plástico es menos duro y necesita menos energía y herramientas. El desperdicio de material también es bajo en comparación con el mecanizado de metales.
La elección del material depende directamente del proyecto y de los requisitos de la aplicación. El aluminio es uno de los materiales de mecanizado más populares porque facilita su corte y forma. Sin embargo, para aplicaciones de alta resistencia como la aeroespacial, el acero y el titanio se consideran una mejor opción.
Elegir el mecanizado de plástico en lugar de metal ofrece varias ventajas. Por ejemplo, los plásticos son más ligeros que el metal. Esta característica los hace ideales para aplicaciones sensibles al peso. Al mismo tiempo, algunos plásticos tienen una excelente resistencia química y de aislamiento.
etiquetado: Guía de mecanizado CNC
Este artículo fue escrito por ingenieros del equipo de BOYI TECHNOLOGY. Fuquan Chen es ingeniero y técnico con 20 años de experiencia en prototipado rápido y fabricación de piezas metálicas y plásticas.
