Mecanizado de acero inoxidable 101: una guía definitiva para principiantes y expertos

En este artículo, analizará las numerosas aplicaciones que abarcan diferentes industrias que tiene el mecanizado de acero inoxidable. Desde la aviación hasta la ecoenergía, revelemos cómo las piezas mecanizadas de acero inoxidable ayudan a otras tecnologías a desarrollar infraestructuras modernas.

Qué es Acero inoxidable?

El acero inoxidable es una aleación de metales que consta de muchos elementos, incluidos hierro, níquel, cromo, molibdeno, etc.

Es uno de los metales más populares para la mayoría de las aplicaciones debido a su propiedad resistente a la corrosión, entre otras características mecánicas y físicas.

Acero inoxidable mecanizable superior

· Acero inoxidable dúplex

El acero inoxidable 303 se caracteriza por su maquinabilidad y alta eficiencia de corte debido a su bajo contenido de azufre. Esto lo hace conveniente durante la rotura de virutas. Su componente de azufre facilita un acabado con bordes sin rebabas y un desgaste mínimo de la herramienta.

Lo que lo hace adecuado para tareas de mecanizado complejas y precisas como roscado y taladrado.

Diagrama de fases de acero inoxidable dúplex

Diagrama de fases de acero inoxidable dúplex

· Acero inoxidable 316

Mecanizar el acero inoxidable 316 puede parecer notoriamente difícil porque es resistente y propenso a endurecerse por trabajo. La elección de herramientas de corte y condiciones de mecanizado optimizadas para prevenir o minimizar el endurecimiento por trabajo. Esto es precisamente lo que garantiza unos resultados de mecanizado adecuados.

Además, la buena aplicación de los refrigerantes y la correcta ejecución de las virutas entre las virutas y los filos hacen que el mecanizado sea más eficaz.

· Precipitación: Acero inoxidable endurecido

El acero inoxidable 17-4 muestra un cierto nivel de maquinabilidad, pero puede ser más difícil trabajar con él que con otros grados.

Un tratamiento térmico adecuado justo antes de los tratamientos de mecanizado mejora la capacidad de mecanizado de los materiales. Puede usarlo para reducir el desgaste de las herramientas y los problemas de endurecimiento por trabajo.

· Aceros Inoxidables Austeníticos

El acero inoxidable 304 muestra una buena maquinabilidad, pero también posee el endurecimiento por trabajo que ocurre durante el mecanizado. Mantener velocidades de corte, boquillas y uso de refrigerante precisos y elegir las herramientas correctas es la forma principal de reducir el endurecimiento por trabajo.

· Aceros Inoxidables Martensíticos

Es todo un desafío mecanizar acero inoxidable 440C, conocido por su alta resistencia al desgaste y abrasividad. Para este proceso se utilizan las herramientas de carburo de alta resistencia al desgaste, que generalmente se utilizan para el mecanizado de aleaciones de aluminio 440C.

Garantizar un corte favorable mediante el control de las fuerzas de corte y los parámetros de mecanizado óptimos es crucial para producir una superficie deseable.

Propiedades del acero inoxidable que lo hacen apto para el mecanizado.

Resistencia a la corrosión: La capacidad del acero inoxidable para resistir la corrosión garantiza que las piezas mecanizadas sean resistentes a la degradación, incluso en entornos extremos.

Fuerza y dureza: Las características únicas de resistencia y tenacidad del acero inoxidable le permiten resistir las fuerzas de mecanizado y mantener la alta estabilidad dimensional de las piezas terminadas.

Endurecimiento de trabajo: El acero inoxidable puede experimentar un aumento de dureza y resistencia debido al fenómeno de endurecimiento por trabajo durante el mecanizado. Pero la selección adecuada de herramientas y los parámetros de corte son muy importantes para controlar este efecto.

Conductividad térmica: La propiedad de conductividad térmica del acero inoxidable difiere y disipa el calor de la herramienta, lo que evita el desgaste excesivo de la herramienta y el comportamiento constante de la máquina.

Técnicas y Procesos para el Mecanizado de Acero Inoxidable

· Selección de herramientas de corte

Se tiene en cuenta el grado y el tipo de revestimientos y formas de las herramientas de corte para minimizar los gastos y aumentar la resistencia. Para fabricar piezas de acero inoxidable, las herramientas de carburo o acero de alta velocidad a menudo se seleccionan con capas específicas como TiN o TiAlN porque el material es duro y abrasivo. Esto ayuda a reducir el desgaste de la herramienta y garantiza la precisión dimensional.

Métodos de mecanizado

  • Torneado: Gira la pieza de trabajo mientras sostiene la herramienta de punta única para crear una pieza de trabajo de forma redonda. El torneado puede ser muy versátil al proporcionar una tolerancia estrecha y una buena calidad de superficie que lo hacen adecuado para la fabricación de ejes, casquillos o cilindros.
  • Molienda: Retire material de la pieza de trabajo con herramientas de corte giratorias de forma práctica para fabricar múltiples formas, ranuras y relieves. El fresado ayuda en la producción de formas complejas y es muy eficaz en la fabricación de componentes como engranajes, soportes y carcasas en pequeñas cantidades.
Fresadora CNC

Fresadora CNC

  • Perforación: Se hacen agujeros en la pieza de trabajo girando brocas. La perforación es la operación principal para ensamblar y mecanizar componentes; Crea orificios de tamaño previo en piezas de acero inoxidable como válvulas, bridas y accesorios.
Taladradora CNC

Taladradora CNC

  • Corte por láser: Se utiliza un rayo láser bien dirigido que calienta o evapora el acero inoxidable para obtener cortes muy precisos que causan una pérdida mínima de material. El corte por láser es rápido y preciso, lo que lo convierte en la herramienta adecuada para crear formas complejas en láminas delgadas.
  • electroerosión (Mecanizado por electroerosión): Se emplea este método de descarga eléctrica para vaporizar y cortar material de la pieza de trabajo, creando formas avanzadas con extrema precisión. Se ha demostrado que la electroerosión es muy eficaz en materiales difíciles de mecanizar, como el acero endurecido, creando troqueles, moldes y herramientas complejos para procesos de fabricación.
Máquina de electroerosión

Máquina de electroerosión

  • Molienda: El material se toma de la superficie de una pieza de trabajo amolándolo con muelas duras, lo que da como resultado tolerancias estrechas y una alta calidad de la superficie. El rectificado, por otro lado, es vital para los componentes de precisión donde la precisión dimensional y la calidad de la superficie son cruciales.
  • Mecanizado CNC: Usted está en la posición de tener control total sobre las operaciones de mecanizado que permiten la complejidad de la geometría y el tamaño de la pieza, o las ajustadas. Este proceso de mecanizado CNC proporciona repetibilidad y eficiencia precisas, lo que ahorra en gran medida tiempo de procesamiento y gastos generales.

Consideraciones para el mecanizado de acero inoxidable

La elección del equipo y la correcta aplicación de los refrigerantes, así como los métodos de sujeción, también son factores decisivos para el mecanizado CNC, y estos factores no son triviales.

Se reduce la carga que deben soportar las virutas y se perfecciona el acabado superficial con la generación de calor y la evacuación de virutas en el centro.

Factores que influyen en el mecanizado de acero inoxidable.

  • Composición del material de la pieza de trabajo: Se cuenta tanto la composición de la aleación del acero inoxidable, que incluye contenido de cromo y níquel, como la maquinabilidad y la tendencia a endurecerse.
  • Geometría de la pieza de trabajo: Piensa en qué tan pequeña o grande es la pieza de trabajo y, por lo tanto, decide cuál es la mejor estrategia de mecanizado que cumplirá con las variables de la máquina.
  • Parámetros de corte: Usted controla la velocidad de corte, el avance y la profundidad de corte según el grado, las herramientas y el acabado de la superficie del acero inoxidable cambiando el grado, las herramientas de corte y el acabado de la superficie. El desgaste de la herramienta y el aumento del material no aumentan a medida que se aplica el material más duradero que utilizará.
  • Rigidez de la máquina: Producción de máquinas herramienta centrándose en su estabilidad y rigidez para soportar las grandes fuerzas del corte duro en acero inoxidable. Esto también sirve para reducir la vibración y la deflexión, lo que conduce a una mayor precisión en las dimensiones y el acabado de la superficie.

Retos y Soluciones en el Mecanizado de Acero Inoxidable.

· Endurecimiento de trabajo

El endurecimiento en frío durante el mecanizado es un factor problemático. Proporciona a la herramienta una vida más larga y un material de trabajo resistente, lo que da como resultado que el material de trabajo se vuelva menos mecanizado. Tendrá que optimizar los parámetros de desbaste para reducir la generación de calor y elegir herramientas de acero rápido o cobalto junto con los recubrimientos superficiales aplicados.

· Control de virutas

El corte puede provocar una formación incontrolada de virutas y erupciones que afectan a la herramienta y, en ocasiones, al componente dañado. Las cortadoras abrasivas utilizan rompevirutas, aerosoles refrigerantes adecuados y velocidades de avance adecuadas para triturar el material y expulsar los restos de manera efectiva. Esto garantiza que la viruta no se parta y que el desgaste de la herramienta de corte sea mínimo durante el procesamiento de acero inoxidable en ambas operaciones.

· Desgaste y vida útil de las herramientas

Este problema de desgaste de herramientas está relacionado con la alta velocidad de corte del acero inoxidable, lo que resulta en cambios tanto en el volumen de productos producidos como en el presupuesto. Con enfoques como la selección de materiales y recubrimientos de herramientas, la selección de velocidades y avances de corte y el uso de técnicas de control de viruta, se puede ampliar la vida útil de la herramienta.

Mejores prácticas de mecanizado de acero inoxidable

1. Preparación de materiales

Trabaja para garantizar que las herramientas sean redondas, de textura superficial limpia y que el trabajo sea lo suficientemente intenso como para que los agujeros estén libres de defectos en las superficies y los agujeros.

2. Diseño de accesorios

Es su responsabilidad utilizar utillajes con características de alta estabilidad y mínimas vibraciones, para que sea posible mejorar la precisión y repetibilidad del mecanizado.

3. Optimización de la trayectoria de herramienta

Las trayectorias de corte conformadas de esa herramienta de optimización intentan minimizar el compromiso de la herramienta y también frenar la fuerza de corte, lo que a su vez beneficia al mejor acabado de la pieza y también hace que la herramienta dure más.

4. Enfriamiento y Lubricación

Esto se logra mediante una refrigeración y lubricación efectivas para minimizar la creación de calor, así como la fricción que provocaría el sobrecalentamiento de la pieza de trabajo y el desgaste de las herramientas en el mecanizado de acero inoxidable.

5. Desbarbado y Acabado

Pero utilizando diferentes herramientas, como un juego de desbarbado o un cepillo, se eliminan rebabas y defectos en la capa superficial y se consiguen piezas con una calidad perfecta y un funcionamiento impecable.

6. Inspección

Examina manualmente las piezas para que se ajusten al tamaño y la superficie de acuerdo con los dibujos y dibujos proporcionados para las especificaciones y el estándar de calidad.

Aplicaciones del mecanizado de acero inoxidable

  • Aeroespacial: álabes de turbinas y sistemas de escape, y también sujetadores aeroespaciales como pernos y tornillos.
  • Automoción: Sistemas de escape, piezas de motor, componentes de transmisión y refuerzos de chasis.
  • Dispositivos médicos: instrumentos quirúrgicos, implantes ortopédicos, herramientas dentales y equipos de diagnóstico.
Dispositivos médicos de acero inoxidable

Dispositivos médicos de acero inoxidable

  • Equipos de procesamiento de alimentos: cintas transportadoras, tanques de mezcla, cuchillas de corte y accesorios sanitarios.
Cuchillas de corte de acero inoxidable

Cuchillas de corte de acero inoxidable

  • Petróleo y gas: válvulas, bombas, tuberías y perforación.
Válvula de bola de acero inoxidable

Válvula de bola de acero inoxidable

  • Marina: construcción naval, construcción costa afuera y sistemas de propulsión marina.
  • Procesamiento químico: el procesamiento del acero inoxidable es un paso de producción crucial para fabricar dispositivos utilizados en las industrias químicas, como reactores, intercambiadores de calor, tanques y tuberías.
  • Energía renovable: Los componentes fabricados en acero inoxidable mecanizado se utilizan en la industria de las energías renovables, como la generación de energía eólica y solar, componentes de turbinas, marcos de paneles solares y estructuras de montaje.

Conclusión

En el corazón de todas las industrias se encuentra el uso generalizado del mecanizado de acero inoxidable, que sirve como recordatorio de su papel irremplazable. Con la evolución de la tecnología y las industrias, el mecanizado de acero inoxidable seguirá siendo una fuerza imperativa que satisface las necesidades dinámicas de la sociedad.

Más recursos:

Perforación de acero inoxidable – Fuente: TSINFA

Herramientas de mecanizado CNC – Fuente: TSINFA

Mecanizado de acero inoxidable – Fuente: 3ERP