El acero es una aleación de hierro mezclado con otros elementos como carbono, níquel, manganeso, etc., para ajustar las propiedades según los requisitos. Dado que existen muchas composiciones y variaciones de aleación, a menudo es difícil elegir la adecuada. El mejor acero para el mecanizado que se adapta perfectamente a los requisitos de su aplicación. Comprender los diferentes tipos de aceros y sus grados de aleación ayuda a tomar esta decisión.
En este artículo se hablará sobre el acero al carbono, el acero dulce, el acero inoxidable y otros tipos. También se hablará de los grados de mecanizado CNC y de la maquinabilidad del acero.
Empecemos.
Aceros como materiales de mecanizado CNC
Existen varias Materiales de mecanizado CNC, cada uno con diferentes características y propiedades de mecanizado, incluidos acero, aluminio, cobre, acrílico, ABS y fibra de carbono. Sin embargo, el acero es un metal popular para el mecanizado CNC, valorado por su resistencia, durabilidad y versatilidad.
Barras de acero
Todos los materiales CNC tienen sus propios beneficios y preferencias de aplicación, puede consultar más sobre las opciones de materiales en Página de materiales de Boda en detalle.
Las siguientes son las propiedades clave de los aceros para mecanizado:
- Alta resistencia a la tracción
- Capacidad de funcionar a temperaturas elevadas
- Acabado de superficies fácil
- Manejo de alto estrés
- La maquinabilidad varía según los grados de acero
Además, seleccionar la mejor aleación de acero para el mecanizado implica equilibrar la maquinabilidad con el conjunto de propiedades deseadas para la aplicación prevista.
Fundamentos de las series de aleaciones de acero
Entendamos las series y grados de aleación de acero antes de analizar los tipos de acero en detalle. Las series de aleación son estándares internacionales que definen composiciones de aleación particulares.
La norma AISI estandariza los grados de acero al carbono, acero aleado y acero inoxidable. Los aceros para herramientas siguen grados con letras como A, D y S.
- AISI 10XX: Aceros al carbono
- AISI 41XX y 43XX: aceros aleados
- AISI 3XX: Aceros inoxidables
Si bien los ingenieros eligen el mejor acero para el mecanizado, los tipos de acero sirven como una categoría general, mientras que una serie define con mayor precisión la composición y las propiedades del mismo tipo. En las próximas explicaciones sobre los tipos de acero, utilizaremos diferentes series y grados dentro de cada uno. Leer más:Tipos de acero ligero
Aceros al carbono para mecanizado CNC
Propiedades del acero al carbono
Estos aceros se caracterizan por un contenido de carbono en la aleación, de 0.05 a 2.5 %. Los aceros al carbono se utilizan en proyectos de mecanizado CNC debido a sus propiedades y asequibilidad. Sin embargo, la maquinabilidad disminuye a medida que aumenta el contenido de carbono.
Otros elementos en las aleaciones de acero al carbono se encuentran junto con otros componentes como el manganeso (0.25%), silicona, azufre y fósforo en una proporción menor.
Varillas de acero al carbono
Estos se dividen además en tres categorías: aceros con bajo contenido de carbono (acero dulce), aceros con contenido medio de carbono y aceros con alto contenido de carbono;
Aceros de bajo contenido de carbono/dulces
El acero con bajo contenido de carbono o dulce contiene entre un 0.05 y un 0.25 % de carbono y se utiliza principalmente en aplicaciones estructurales. Aunque estos aceros son más propensos a la corrosión, se puede aplicar un tratamiento térmico y un revestimiento de la superficie para evitarla.
Sujetadores de acero dulce
Los aceros dulces ofrecen buena resistencia mecánica, ductilidad y maquinabilidad, por lo que son más adecuados para uniones soldadas que otros tipos.
La siguiente tabla compara las propiedades de mecanizado de acero de los grados de acero con bajo contenido de carbono.
| Grado de acero | Contenido de carbon (%) | Resistencia a la tracción (MPa) | Fuerza de producción (MPa) | Alargamiento (%) | Dureza (HB) |
| AISI 1018 | 0.15-0.20 | 440-470 | 370-400 | 15-25 | 126-137 |
| AISI 1020 | 0.18-0.23 | 410-450 | 245-275 | 25-30 | 119-130 |
| AISI 1215 | 0.09-0.15 | 390-440 | 230-270 | 10-15 | 121-135 |
| AISI 12L14 | 0.15 | 390-490 | 270-310 | 10-15 | 149 |
A menudo, se considera que el AISI 1018 es el mejor acero dulce para el mecanizado debido a su excelente maquinabilidad y versatilidad. Sin embargo, la elección entre 1018, A36 y 1045 debe basarse en los requisitos específicos para el uso final.
Aceros de medio carbono
El contenido de carbono es ligeramente superior en los aceros de medio carbono, entre el 0.3 y el 0.6 % de C. En estos aceros también intervienen otros elementos como el manganeso (hasta el 1.6 %), el cromo y el molibdeno. El mayor porcentaje de carbono mejora la dureza de la superficie y la resistencia al desgaste. Para protegerlos contra la oxidación, se pueden recubrir con material protector o tratar con calor.
AISI 1045
Este grado de aleación con contenido medio de carbono contiene aproximadamente un 0.45 % de carbono, tiene buena resistencia y es fácil de soldar. También es resistente y se adapta a muchas aplicaciones de alto rendimiento, ejes, palieres, etc. Sin embargo, es menos adecuado para tratamientos térmicos y aplicaciones que requieren alta resistencia a la tracción.
AISI 1060
El mayor porcentaje de carbono aumenta la resistencia al desgaste, pero también hace que la aleación sea más frágil. La maquinabilidad es ligeramente inferior a la de la aleación 1045 o de las aleaciones con bajo contenido de carbono, mientras que el recocido antes del mecanizado puede ayudar a solucionar este problema.
AISI 1144
El acero 1144 también se conoce como acero para mecanizado sin tensiones; su contenido de azufre relativamente más alto que el de otras aleaciones de medio carbono lo hace fácilmente mecanizable.
| Propiedad | Resistencia a la tracción (MPa) | Fuerza de producción (MPa) | Alargamiento (%) | Dureza (HB) |
| AISI 1045 | 570-700 | 310-450 | 16-22 | 170-210 |
| AISI 1060 | 620-850 | 350-650 | 10-20 | 179-229 |
| AISI 1144 | 760-1,030 | 415-585 | 10-16 | 200-270 |
Aceros de Alto Carbono
El contenido de carbono aumenta hasta un 2% en aleaciones con alto contenido de carbono, típicamente 0.6 a 1.25 % de carbono En los grados de mecanizado, sin embargo, el contenido de manganeso se reduce en un rango de 0.3 a 0.9 %. El mayor porcentaje de carbono aumenta la dureza y la tenacidad, lo que aumenta la resistencia al desgaste y la abrasión. La mayor cantidad de carbono también aumenta la fragilidad, lo que dificulta su modelado y aumenta el riesgo de fractura bajo tensión.
AISI 1075
Este grado con alto contenido de carbono incluye entre un 0.7 y un 0.8 % de C, entre un 0.5 y un 0.7 % de manganeso y otros elementos de aleación, lo que le confiere dureza y tenacidad. Por lo tanto, también se pueden tratar térmicamente con temple o recocido para ajustar las propiedades.
AISI 1080
El contenido de carbono de aproximadamente 0.80 % en el acero AISI 1080 proporciona una resistencia mecánica y una resistencia a la abrasión aún mejores. Este grado se utiliza normalmente en la fabricación de resortes, cables y herramientas de corte para automóviles.
En comparación con las propiedades de mecanizado del acero de otras aleaciones de carbono, es más difícil de mecanizar. Sin embargo, el tratamiento térmico puede contrarrestar la fragilidad.
| Propiedad | Resistencia a la tracción (MPa) | Fuerza de producción (MPa) | Alargamiento (%) | Dureza (HB) |
| AISI 1075 | 570-700 | 420-520 | 12-18 | 160-210 |
| AISI 1080 | 965 | 585 | 12 | 293 |
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Aceros aleados para mecanizado CNC
Propiedades del acero aleado
La principal diferencia entre acero aleado vs acero al carbono es la cantidad de elementos adicionales además del carbono. Los aceros al carbono se definen principalmente por el porcentaje de carbono, mientras que los aceros aleados contienen otros elementos como cromo, níquel o molibdeno en proporciones más altas. Este metal mejora la resistencia, la tenacidad y la resistencia a la corrosión.
Aleación de acero
Según el porcentaje de elementos de aleación (excepto hierro y carbono), los aceros aleados se clasifican en aceros de alta aleación y de baja aleación. Los aceros de alta aleación contienen más del 8 % en peso total de elementos de aleación.
En el mecanizado se utilizan los siguientes elementos: grados de acero aleado son los más comunes;
AISI 4140
Piezas de acero de aleación 4140
Junto con un 0.40 % de carbono, incluye cromo en aproximadamente un 1 % y molibdeno en un 0.15 a 0.25 %. Este grado proporciona buena resistencia y resistencia a la fatiga. Mientras tanto, las aplicaciones de mecanizado comunes del acero de aleación 410 son hardware de maquinaria, herramientas, engranajes de automóviles, ejes, etc.
AISI 4340
Pieza de acero de aleación 4340 personalizada
El 4340 es un acero de baja aleación que contiene una composición de níquel adicional en comparación con el 4140. El níquel proporciona tenacidad y resistencia al impacto. Además, tiene una relación resistencia-peso relativamente alta y es adecuado para piezas de alto rendimiento.
| Grado | Resistencia a la tracción (MPa) | Fuerza de producción (MPa) | Alargamiento (%) | Dureza (HB) |
| AISI 4140 | 690-1,080 | 470-990 | 11-26 | 200-310 |
| AISI 4340 | 690-1,280 | 470-1,150 | 12-22 | 210-360 |
Aceros inoxidables para mecanizado CNC
Propiedades del acero inoxidable
Los principales inconvenientes de los aceros al carbono son el riesgo de formación de óxido y un mayor peso. Los aceros inoxidables solucionan estos aspectos incluyendo una mayor cantidad de cromo y otros elementos en pequeñas cantidades. En consecuencia, también ofrecen una mayor estabilidad térmica.
Barras de acero inoxidable
La composición estándar del acero inoxidable es de cromo entre el 10.5 y el 30 %, níquel entre el 0.10 y el 0.35 %, molibdeno, silicio y fósforo. Un porcentaje más elevado de cromo en el acero inoxidable provoca la formación de una capa de óxido que protege contra la corrosión cuando entra en contacto con el oxígeno.
Los siguientes son los comunes mecanizado de acero inoxidable calificaciones;
AISI 304
El acero inoxidable 303 es uno de los grados más comunes y rentables. No es magnético y tiene una alta maquinabilidad. El contenido de cromo es del 17 %, el de níquel es del 8 % y el de carbono es del 0.08 %, mientras que la inclusión de azufre y fósforo facilita la eliminación de material durante el mecanizado. Este acero inoxidable austenítico es adecuado para una amplia gama de artículos mecanizados, desde el procesamiento de alimentos hasta los componentes de dispositivos médicos.
AISI 302
La principal diferencia entre el acero inoxidable 302 y el 304 es el contenido de carbono. La aleación 302 incluye una mayor cantidad de carbono, 0.15 %. Mientras tanto, el cromo y el níquel son 17 % y 8 % respectivamente. También proporciona una mayor resistencia mecánica que el 303 y el 304. Aunque la resistencia ha aumentado, el 302 es relativamente más lento y menos mecanizable si comparamos la mecanización del acero inoxidable 302 con el 304.
AISI 430
Es un acero ferrítico que proporciona una mejor formabilidad y conductividad térmica que los grados austeníticos. El carbono es de hasta un 0.12 % y el cromo es de alrededor del 17 %. Por consiguiente, este grado es menos resistente a la corrosión que otros, pero aún así evita la oxidación en ácido nítrico, procesamiento de productos lácteos, condiciones muy húmedas y duras. Además, la mayor cantidad de azufre en el acero inoxidable 430F puede ser mejor para operaciones de mecanizado CNC.
AISI 316
Resiste mejor la corrosión que otras aleaciones (302 y 304), incluso en condiciones de cloruro. En consecuencia, el acero inoxidable 316 no pierde sus propiedades físicas y mecánicas a temperaturas elevadas. Los usos comunes de su mecanizado son sistemas de tratamiento de agua, equipos marinos, de petróleo y gas y componentes de procesamiento químico.
| Grado | Resistencia a la tracción (MPa) | Fuerza de producción (MPa) | Alargamiento (%) | Dureza (HB) |
| AISI 302 | 585-1,000 | 240-520 | 40-50 | 200-250 |
| AISI 304 | 515-1,000 | 205-520 | 40-50 | 170-220 |
| AISI 316 | 515-1,000 | 205-520 | 40-50 | 170-220 |
| AISI 430 | 450-600 | 205-240 | 18-25 | 160-200 |
Aceros para herramientas para mecanizado CNC
Aplicaciones del acero para herramientas
Como su nombre indica, los aceros para herramientas son aceros templados (tratados térmicamente) que se utilizan principalmente en la fabricación de matrices, moldes y herramientas. A pesar de su resistencia y dureza, poseen una considerable maquinabilidad. También se les puede aplicar un tratamiento térmico para aumentar su ductilidad y maquinabilidad. Leer más:Acero recocido
Los grados de acero para herramientas de mecanizado son:
- Acero inoxidable AISI 1: Un grado de acero para herramientas endurecido con aceite, que se puede mecanizar fácilmente en comparación con otros grados endurecidos.
- AISI D2: Un acero para herramientas con alto contenido de carbono que se utiliza para herramientas duras, como matrices y cortadores de fundición permanente.
- AISI A2: Es un acero para herramientas endurecido al aire y resistente al trabajo en frío que ofrece una combinación de resistencia al desgaste y tenacidad.
- Acero inoxidable M2: Este acero de alta velocidad mantiene su dureza a temperaturas elevadas. Es ideal para herramientas de corte que funcionan a altas velocidades, como las brocas CNC.
Además, es esencial tener en cuenta cuidadosamente la selección de las herramientas CNC y el recubrimiento adecuados en el mecanizado de estos tipos, por ejemplo, fresas de extremo de carburo y HSS.
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Aceros para mecanizado CNC: ¿dónde se utilizan?
La diferencia en las propiedades físicas, mecánicas y químicas hace que cada tipo de acero sea adecuado para algunas aplicaciones específicas. Veamos dónde se utiliza el mecanizado CMC de aceros al carbono, aleados, inoxidables y para herramientas.
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Tipo de acero |
Aplicaciones |
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Acero al Carbón |
Artículos de construcción, piezas de automóviles, ejes y engranajes de maquinaria, herramientas de troquelado, etc. |
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Aleación de acero |
Piezas de aeronaves, cigüeñales y bielas para vehículos y maquinaria industrial de alto esfuerzo. |
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Acero Inoxidable |
Dispositivos médicos, artículos quirúrgicos, sistemas de procesamiento de alimentos y productos químicos, piezas de automóviles y aeroespaciales, etc. |
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Herramienta de acero |
Taladros CNC, machos de roscar, matrices de fundición en arena y extrusión, moldes de inyección, etc. |
“También puedes leer sobre la comparación del mecanizado de acero con aleaciones de titanio aquí en este artículo” mecanizado de titanio vs acero; una comparación detallada de las propiedades y usos del mecanizado.”
Consideraciones para elegir el mejor acero para el mecanizado
Uno de los factores decisivos en el mecanizado de acero es la precisión a la hora de elegir el acero para conseguir el máximo rendimiento, un bajo coste y una mayor eficiencia. A continuación, se indican algunos de los factores que hay que tener en cuenta a la hora de realizar esta elección:
Maquinabilidad y otras propiedades de mecanizado del acero
La maquinabilidad del acero es un aspecto muy importante en la producción de acero y en la eficacia de las herramientas. En otras palabras, los aceros que son separables poseen una alta maquinabilidad, por lo que requieren una menor fuerza de corte, experimentan menos calor y producen superficies más lisas. Por ejemplo, los aceros que contienen azufre y plomo son más favorables, ya que aumentan la maquinabilidad al reducir las fuerzas de corte requeridas y facilitar la formación de viruta.
Propiedades físicas y mecánicas
Cuando se trata de una aplicación en particular, es necesario tener en cuenta que se requieren algunas propiedades mecánicas, como resistencia a la tracción, ductilidad y dureza. Otras consideraciones de este tipo incluyen la carga esperada en las piezas, el entorno térmico y químico y la vida útil deseada.
Requisitos de acabado superficial
Para lograr una buena elección, se debe considerar el acabado deseado. Elija un estándar aceptable tanto dentro de la categoría de funcionalidad como dentro de la categoría estética. Generalmente, los materiales con altas propiedades de maquinabilidad permiten obtener mejores superficies, lo que ayuda a reducir los procesos de acabado adicionales.
Costo material
Además, los costes de los materiales pueden fluctuar significativamente. Por ejemplo, el acero de alto rendimiento puede ser caro, pero ofrecer cualidades deseables. Para determinar la rentabilidad de una aleación de acero en particular, es necesario evaluar el coste de obtención y el ahorro de costes que supone la reducción del tiempo de inactividad de la máquina y del desgaste de las herramientas.
Confiabilidad de la cadena de suministro
La confiabilidad de una cadena de suministro se refiere a la rapidez y fiabilidad de la entrega de material; ¿puede su proveedor cumplir con la cantidad y el tiempo esperados? Los sistemas confiables tienden a tener menos demoras, faltantes y problemas de calidad. Posteriormente, también responden más rápido a incidentes inesperados.
Consistencia de materiales
La calidad de las materias primas utilizadas en los procesos de fabricación debe ser constante. La constancia mejora la calidad del producto mecanizado final y reduce los defectos. Por lo tanto, antes de tomar la decisión, también es necesario comprobar qué acero ofrece una calidad constante.
Conclusión: tomar la decisión correcta
Si solo nos fijamos en la facilidad de mecanizado, el acero dulce 1020 es el El mejor acero para el mecanizadoSin embargo, la elección depende en gran medida de los requisitos de la aplicación. El acero 1020 puede ser fácil de mecanizar, pero puede carecer de resistencia, dureza, durabilidad y otras propiedades requeridas.
En Boda, podemos ayudarlo a encontrar el mejor grado de acero para su proyecto y convertirlo en la forma deseada. Servicios de mecanizado CNC Incluye fresado, torneado, taladrado, roscado y muchos más.
Ya sea que necesite piezas de mecanizado de acero para la creación de prototipos o para la producción a gran escala, nuestros especialistas en materiales e ingenieros industriales pueden satisfacer sus expectativas de calidad y precisión. Envíenos su plano para acero mecanizado a medida partes hoy!
Preguntas Frecuentes
¿Cuáles son los aceros de mecanizado más comunes?
Aceros como 1018,1020, 1035, 12 y 14LXNUMX son algunos grados de aleación de acero comunes en proyectos de mecanizado.
¿Cuál es el acero inoxidable más fácil de mecanizar?
Los aceros inoxidables 302 y 304 son más fáciles de mecanizar que los aceros inoxidables. El contenido de azufre relativamente más alto mejora la rotura de virutas y reduce la fricción.
¿Es el acero más difícil de mecanizar que el aluminio?
Sí, el acero suele ser más difícil de mecanizar que el aluminio debido a su mayor resistencia, densidad y dureza. Por otro lado, el aluminio es más blando, más ligero y más conductor térmico, lo que permite un mecanizado más rápido con un mínimo desgaste de la herramienta.