Fabricación de piezas de aluminio personalizadas

Qué es el mecanizado de aluminio y cuáles son sus principales funciones? Aplicación de piezas de aluminio y análisis de tecnología de mecanizado CNC..
Para realizar un proceso de mecanizado de piezas de aluminio., se requiere conocer las características físicas del material a mecanizar, que son importantes a la hora de seleccionar las herramientas, ángulos de corte, velocidades, entre otros parámetros. Algunos aspectos importantes del mecanizado de aluminio se describen a continuación..
Características físicas del aluminio.

Piezas de aluminio

El aluminio es uno de los metales más utilizados por sus especiales características físicas:

– Excelente conductividad térmica, que puede alcanzar hasta 230 W. / mk., Esta característica le permite desempeñarse muy bien en tareas de disipación de calor., utilizado para la fabricación de autopartes como radiadores para automóviles en la industria automotriz, también en Disipadores de calor de componentes en el sector mecánico, Industrias eléctricas y especialmente electrónicas..

– Altamente resistente a la corrosión en ambientes húmedos., excepto en presencia de ácido clorhídrico o álcalis. Al estar al aire libre se forma una capa de óxido de aluminio que previene su proceso de corrosión., Esta propiedad permite al aluminio un excelente desempeño en industrias mecánicas y arquitectónicas..

– Es un buen conductor eléctrico., su conductividad eléctrica es aproximadamente 35 metro / Oh mm2, lo que lo convierte en un excelente candidato para aplicaciones de generación, transporte y uso de energía eléctrica.

– También es un metal de baja densidad. (2,700 kg / m3), Tiene baja resistencia mecánica pero se mejora fácilmente mediante procesos de aleación., permitiéndole alcanzar hasta 690 MPa. Su peso se acerca a un tercio del peso del acero., estas características lo hacen especialmente útil en la industria aeroespacial y automotriz, ya que su ligereza contribuye al ahorro energético en el transporte.

– La dureza del aluminio oscila entre HB = 15 para aluminio blando muy puro hasta aproximadamente HB = 110 para 7075 aleado (AlZnMgCu) y aluminio termoendurecido.

– La ductilidad o límite elástico del aluminio es aproximadamente 0.2%, es muy deformable, una propiedad muy útil en la producción de conductores eléctricos, Sistemas mecánicos para absorber la energía del impacto., entre otros.

– La excelente maleabilidad del aluminio lo hace útil en la producción de láminas delgadas utilizadas como papel de aluminio., latas para la industria alimentaria.

– Su punto de fusión es bastante bajo., alrededor de 660ºC, por lo tanto requiere poca energía para fabricar piezas mediante procesos de inyección y extrusión de metales..

Porque es muy abundante en la naturaleza y su fácil recuperación en el proceso de reciclaje., es un metal barato.

Gracias a sus características, El aluminio se ha convertido en un metal muy utilizado en la industria para producir piezas mediante el uso de diferentes procesos de producción y fabricación como la inyección., extrusión y mecanizado.

Para mecanizar aluminio, se requiere relativamente poca energía, ya que para conseguir el corte del material gracias a sus características mecánicas, Utiliza un tercio de la energía en comparación con la energía utilizada en el mecanizado de acero.. El mecanizado de aluminio se puede lograr con altas velocidades y arranque de copas sin generar tensiones excesivas entre el material y la herramienta de corte.. La alta velocidad de mecanizado significa mayor productividad y mejores acabados superficiales..

Mecanizado de piezas de aluminio.

Herramientas de corte para mecanizar aluminio.
El mecanizado de aluminio requiere que la herramienta tenga ciertas características especiales. Es deseable que las herramientas de corte utilizadas para este tipo de materiales permitan la evacuación eficiente del material para evitar despuntamientos que puedan arruinar la pieza y la herramienta de corte., asimismo, Los ángulos de ataque deben ser mayores que los utilizados para mecanizar aceros..

Gracias a la alta conductividad térmica del aluminio., el proceso de enfriamiento de la herramienta de corte no requiere demasiado flujo de líquido de enfriamiento, lo suficiente para evacuar el material desprendido.

En el mercado existen variedad de herramientas de corte con diferentes propiedades y costos.. Para los procesos de mecanizado del aluminio., como el acero, Es deseable que las herramientas sean muy eficientes y duraderas en el tiempo.. Gracias a los avances tecnológicos, Es posible encontrar herramientas con recubrimientos duros como DLC. (diamante como el carbono). que aportan dureza y propiedades tribológicas a la herramienta, hasta procesos de recubrimiento complejos como el PVD (deposición de vapor) tratos, con el que se consiguen recubrimientos de nitruro de titanio capaces de proteger la herramienta con capas superficiales con titanio. Algunos materiales para herramientas de corte para aluminio son:
Los aceros rápidos son aceros especiales de alto rendimiento con una alta dureza de hasta 500 ºC y alta resistencia al desgaste gracias a elementos de aleación como el tungsteno, molibdeno, vanadio y cromo, capaz de formar carburos. Se añade cobalto para aumentar la dureza.. Las herramientas HSS son adecuadas para mecanizar aleaciones de aluminio con bajo contenido de silicio.. Admite el uso de ángulos de ataque grandes para mejores condiciones de corte.
El carburo es una mezcla de carburo de tungsteno y cobalto. (CW + Co). Este recubrimiento proporciona una vida útil más larga a la herramienta.. Se utilizan en el mecanizado de aluminio con alto contenido en silicio y para mecanizados a altas velocidades de corte..
Diamante, diamante policristalino (PCD) Se obtiene sinterizando polvos finos de cristales de diamante granulados a altas temperaturas y presiones para darles la forma deseada.. Las herramientas diamantadas se caracterizan por su larga vida útil., incluso cuando se utiliza en el mecanizado de aleaciones con un alto contenido de silicio. Normalmente se utilizan para trabajos de acabado en aleaciones de aluminio que generan virutas largas., o para máquinas automáticas que trabajan con aluminio que generan virutas cortas.

En conclusión, se puede decir que gracias a las propiedades físicas y mecánicas del aluminio, es uno de los metales más utilizados por la humanidad en numerosos campos de la industria, por lo tanto es uno de los metales que más se mecanizan en los procesos productivos.. Los procesos de mecanizado del aluminio requieren mucha menos energía que la utilizada en el mecanizado del acero, se lleva a cabo a altas velocidades de corte y avance, proporcionando acabados superficiales de calidad.

Piezas de aluminio fundido a presión

Propiedades mecánicas
El aluminio es un metal relativamente blando y resistente.. La resistencia a la tracción del aluminio absolutamente puro es 45 norte / mm², el punto de rendimiento es 17 norte / mm² y el alargamiento de rotura es 60%. mientras que la resistencia a la tracción del aluminio comercialmente puro es 90 norte / mm², el punto de rendimiento es 34 norte / mm² y el alargamiento de rotura es 45%. La resistencia a la tracción de sus aleaciones., por otro lado, está a la altura 710 norte / mm² (aleación 7068). Su módulo de elasticidad es aproximadamente 70 GPa, un valor que a menudo se cita. un valor de 66.6 GPa se da para aluminio puro., pero los valores varían de 60 a 78 GPa. El módulo G es 25.0 kN / mm², la relación de Poisson es 0.35.
Propiedades térmicas
La temperatura de fusión es 660.2 ° C y la temperatura de ebullición es 2470 °C. La temperatura de fusión es significativamente más baja que la del cobre. (1084.6 °C), hierro fundido (1147 °C) y hierro (1538 °C), lo que hace que el aluminio sea un buen material fundido.
A una temperatura de transición de 1.2 k, El aluminio puro se vuelve superconductor..
La conductividad térmica es relativamente alta en 235 W. / (km). La conductividad térmica del cobre es aproximadamente el doble., pero su densidad es aproximadamente cuatro veces mayor, Por eso el aluminio se utiliza para los intercambiadores de calor en los vehículos.. El coeficiente de expansión térmica es bastante alto debido al muy bajo punto de fusión del 23.1 µm • m − 1 • K- 1.
la contracción, es decir. la disminución de volumen al solidificarse, es 7.1%.

Torneado de piezas de aluminio y aleaciones de aluminio.

Aleaciones de aluminio
Las aleaciones de aluminio son aleaciones que se componen principalmente de aluminio..
El aluminio se puede alear con numerosos metales para promover ciertas propiedades o suprimir otras propiedades indeseables.. Con algunas aleaciones, la formación de la capa protectora de óxido (pasivación) está gravemente perturbado, lo que significa que los componentes fabricados con ellos a veces corren riesgo de corrosión. Casi todas las aleaciones de aluminio de alta resistencia se ven afectadas por el problema..
Hay aleaciones de aluminio forjado que están destinadas a su posterior procesamiento mediante laminación., forja y extrusión, y materiales fundidos. Estos se utilizan en fundiciones..
En general, Las aleaciones de aluminio se dividen en dos grandes grupos: aleaciones forjadas y fundidas.:
Aleaciones de aluminio fundido. Las aleaciones típicas de fundición de aluminio contienen silicio como principal elemento de aleación. (AlSi), pero también hay tipos con cobre o magnesio como aleaciones fundidas.. [48] [63]
Aleaciones de aluminio forjado., tienen una parte de aproximadamente 75% y se subdividen según el elemento de aleación principal (s) en
Aluminio puro con un contenido de aluminio de 99.0% a 99.9%. Son muy fáciles de trabajar., Tienen baja resistencia y buena resistencia a la corrosión..
Aleaciones de aluminio y cobre. (AlCu): Tienen resistencia media a alta., se puede endurecer, pero son susceptibles a la corrosión y difíciles de soldar. Pueden contener aditivos de magnesio o manganeso..
Aleaciones de aluminio y manganeso. (AlMn): Tienen fuerza baja a media., son resistentes a la corrosión y fáciles de procesar.
Aleaciones de aluminio y magnesio. (AlMg, sin AlMgSi): Tienen fortalezas medias., no se puede endurecer, son resistentes a la corrosión, fácil de formar y soldar. La mayoría de los tipos también contienen manganeso. (AlMg (Minnesota)).
Aleaciones de aluminio-magnesio-silicio (AlMgSi): Tienen resistencias medias a altas., Son fáciles de procesar mediante soldadura y extrusión., pueden endurecerse y son resistentes a la corrosión.
Aleaciones de aluminio-zinc-magnesio (AlZnMg): Los tipos sin cobre tienen resistencias medias a altas y son fáciles de soldar.. Grados que contienen cobre (AlZnMg (Cu)) tener altas fortalezas – En el caso de 7075 encima 500 MPa – no se puede procesar mediante soldadura por fusión, pero se puede mecanizar (molienda, perforación).
Aleaciones especiales, por ejemplo, aleaciones de aluminio y litio con una densidad especialmente baja, o aleaciones de fácil mecanización, especialmente fáciles de mecanizar.
También se hace una distinción entre aleaciones naturalmente duras. – que no puede endurecerse mediante tratamiento térmico – y aleaciones endurecibles:
Las aleaciones típicas de aluminio forjado naturalmente duro son: AlMg, AlMn, AlMgMn, AlSi
Aleaciones forjadas endurecibles – aumento de la resistencia mediante el endurecimiento por precipitación de elementos de aleación con recocido de envejecimiento adicional en 150 a 190 °C. Las aleaciones típicas de aluminio forjado endurecibles son: AlMgSi, AlCuMg, AlZnMg. La primera de alta resistencia., La aleación de aluminio endurecible AlCuMg recibió el nombre comercial de Duraluminio., o "Dural" para abreviar, en 1907.
Significado económico
Después del acero, El aluminio es el segundo material metálico más importante.. En 2016, 115 Se produjeron millones de toneladas en todo el mundo..

Acabado superficial de piezas de aluminio.

Maquinabilidad del aluminio y aleaciones de aluminio.
torneado de aluminio
El mecanizado incluye torneado, taladrado y fresado. Los materiales de aluminio son fáciles de mecanizar. Sin embargo, sus propiedades exactas dependen de la aleación y del estado de la estructura.. Cabe señalar que las temperaturas que se producen durante el procesamiento pueden situarse rápidamente en el rango del punto de fusión.. Con los mismos parámetros de corte que con el acero., sin embargo, El aluminio produce menores tensiones mecánicas y térmicas.. El carburo de tungsteno se utiliza a menudo como material de corte para aleaciones hipoeutécticas o diamante para aleaciones hipereutécticas que se desgastan mucho.. Especialmente el mecanizado de piezas anodizadas requiere herramientas duras para evitar el desgaste de la capa de anodizado duro.. El polvo de lijado que se genera al lijar aluminio puede aumentar el riesgo de explosión..

El aluminio y las aleaciones de aluminio se consideran fáciles de mecanizar.. Es un importante material de construcción., especialmente en la industria aeroespacial y en la construcción de vehículos, que es muy adecuado para construcciones ligeras. Arriba a 90% de las piezas en bruto están mecanizadas. Sin embargo, Los grados de baja resistencia pueden formar virutas largas y tienden a adherirse al filo.. Las fuerzas de corte son generalmente bajas., el desgaste depende de la estructura. El aluminio y sus aleaciones son muy adecuados para el mecanizado de alta velocidad.. Las temperaturas que se producen son sólo alrededor 300 °C, que es muy baja en comparación con las temperaturas que se producen con el acero, pero relativamente alto en comparación con el punto de fusión de las aleaciones de aluminio. (580 ° C a 660 °C). La velocidad de corte puede variar dentro de amplios límites.; hacia abajo está limitado por la formación del borde acumulado y hacia arriba por la temperatura de fusión. A pesar de las bajas fuerzas de corte, Se requieren accionamientos debido a las altas velocidades de corte., que deben proporcionar aproximadamente cinco veces la potencia necesaria para mecanizar acero.. Los aceros de alta velocidad se utilizan como materiales de corte para mecanizados sencillos como el taladrado.. A menudo, los tipos de metales duros se basan en carburo de tungsteno.. Por otro lado, Los grados con titanio o tantalio no son adecuados., ya que estos elementos entran en reacciones químicas con el aluminio.. Por lo tanto, los recubrimientos tampoco son adecuados.. Las cerámicas de corte tampoco son resistentes químicamente y se desgastan muy rápidamente.. Diamante, por otro lado, Es muy adecuado para el mecanizado de aluminio y se utiliza debido a su larga vida útil y su alta calidad superficial.. Esto es particularmente ventajoso cuando se mecanizan espejos.. El desgaste suele ser bajo., pero algunas aleaciones contienen duro, Aditivos abrasivos que aumentan el desgaste pero mejoran la rotura de viruta.. El desgaste casi siempre se produce en el espacio abierto.; El desgaste por cráter sólo ocurre con componentes estructurales altamente abrasivos a altas velocidades de corte.

Piezas de aluminio de precisión.

Las condiciones exactas dependen en gran medida de la aleación..

Los materiales blandos, como las aleaciones forjadas no endurecibles y las endurecibles en estado blando, tienden a producir virutas largas y la formación de bordes reconstruidos.. La calidad de la superficie es bastante mala., a altas velocidades de corte se puede mejorar. Si es posible, Dichos materiales se mecanizan después del conformado en frío., ya que el endurecimiento mecánico conduce a formas y superficies de viruta más favorables.
Los materiales más resistentes, como las aleaciones forjadas endurecidas, suelen ser más fáciles de mecanizar.
Las aleaciones fundidas suelen contener silicio, que tiene un efecto abrasivo.. Cuanto mayor sea el contenido de silicio, cuanto mayor sea el desgaste de la herramienta. Las formas de los chips son buenas..
Dado que el aluminio tiende a pegarse, A menudo se mecaniza con un ángulo de ataque grande..