El acero viene en muchas formas: varias formas geométricas de placas de metal, placas, barras y vigas, tuberías y, por supuesto, materias primas sólidas utilizadas en el mecanizado CNC de acero. El acero se usa en muchas aplicaciones y tantas industrias, por lo que tiene sentido tener muchos tipos diferentes de acero. Pero, ¿cuál es la diferencia entre el acero inoxidable y el acero bajo en carbono? ¿Mecanizado gratis y acero para herramientas? En este artículo, aprenderá sobre muchos tipos de acero procesado y cómo procesar con éxito los tipos de acero CNC.
¿Qué es el acero?
El acero es un término amplio para las aleaciones de hierro y carbono. El contenido de carbono (0.05% -2% en peso) y la adición de otros elementos determinan la aleación específica del acero y sus propiedades del material. Otros elementos de aleación incluyen manganeso, silicio, fósforo, azufre y oxígeno. El carbono aumenta la dureza del acero al mismo tiempo, se pueden agregar otros elementos para mejorar la resistencia o la trabajabilidad de la corrosión. El contenido del manganeso suele ser más alto (al menos 0.30% a 1.5%) para reducir la fragilidad del acero y aumentar su resistencia.
La fuerza y la dureza del acero es una de sus características más populares. Es el que hace que el acero sea adecuado para aplicaciones de construcción y transporte, porque este material se puede usar durante mucho tiempo bajo cargas pesadas y repetidas. Algunas aleaciones de acero, a saber, las variedades de acero inoxidable, son resistentes a la corrosión, lo que las convierte en la mejor opción para piezas que funcionan en entornos extremos.
Sin embargo, esta fuerza y dureza también extenderán el tiempo de mecanizado y aumentará el desgaste de la herramienta. El acero es un material de alta densidad, lo que lo hace demasiado pesado para ciertas aplicaciones. Sin embargo, el acero tiene una alta relación resistencia a peso, por lo que es uno de los metales más utilizados en la fabricación. En nuestro proceso de fabricación, a menudo usamos el acero inoxidable de materia prima como
Piezas de fundición de accesorios de metal.
Tipo de acero
Discutamos muchos tipos de acero. Como acero, se debe agregar carbono al hierro. Sin embargo, el contenido del carbono variará, lo que conducirá a grandes cambios en su rendimiento. El acero al carbono generalmente se refiere al acero que no sea acero inoxidable, y se identifica por el grado de acero de 4 dígitos, más ampliamente, es de acero bajo en carbono, acero de carbono medio o acero al alto de carbono.
Bajo acero al carbono: contenido de carbono inferior al 0.30% (en peso)
Acero de carbono medio: 0.3-0.5% de contenido de carbono
Acero alto en carbono: 0.6% y más
Los principales elementos de aleación de acero están representados por el primer número en la calificación de cuatro dígitos. Por ejemplo, cualquier acero 1xxx, como 1018, tendrá carbono como elemento de aleación principal. El acero 1018 contiene 0.14-0.20% de carbono y pequeñas cantidades de fósforo, azufre y manganeso. Esta aleación de propósito general se usa comúnmente para mecanizar juntas, ejes, engranajes y alfileres.
El acero de carbono de grado fácil de procesar sufre tratamientos de refosfación y re-fosfatación para romper las chips en piezas más pequeñas. Esto evita que los chips largos o grandes se enreden con la herramienta durante el corte. El acero maquinable puede acelerar el tiempo de procesamiento, pero puede reducir la ductilidad y la resistencia al impacto.
Acero inoxidable
El acero inoxidable contiene carbono, pero también contiene aproximadamente el 11% de cromo, lo que aumenta la resistencia a la corrosión del material. ¡Más cromo significa menos óxido! Agregar níquel también puede mejorar la resistencia al óxido y la resistencia a la tracción. Además, el acero inoxidable tiene una buena resistencia al calor y es adecuada para las aplicaciones aeroespaciales y otras aplicaciones en ambientes extremos.
Según la estructura cristalina del metal, el acero inoxidable se puede dividir en cinco tipos. Los cinco tipos son austenita, ferrita, martensita, dúplex y endurecimiento de precipitación. Los grados de acero inoxidable se identifican por tres dígitos en lugar de cuatro dígitos. El primer número representa la estructura cristalina y los principales elementos de aleación.
Por ejemplo, el acero inoxidable de la serie 300 es una aleación austenítica de cromo-níquel. El acero inoxidable 304 es el grado más común, también conocido como 18/8 porque su contenido de cromo es del 18% y el contenido de níquel es del 8%. El acero inoxidable 303 es una versión de mecanizado libre de 304 acero inoxidable. La adición de azufre reduce su resistencia a la corrosión, por lo que el acero inoxidable tipo 303 es más propenso al óxido que el tipo 304.
El acero inoxidable se puede usar en una amplia gama de industrias. El acero inoxidable tipo 316 se puede utilizar para equipos médicos, como piezas de válvulas en máquinas y tuberías, después del procesamiento adecuado. El acero inoxidable 316 también se usa para tuercas y pernos de mecanizado, muchos de los cuales se utilizan en las industrias aeroespaciales y automotrices. Se utiliza acero inoxidable 303 para engranajes, ejes y otras piezas necesarias para aviones y automóviles.
Herramienta de acero
El acero de herramientas se utiliza para fabricar herramientas para diversos procesos de fabricación, incluida la fundición a troqueles, el moldeo por inyección, el estampado y el corte. Hay muchas aleaciones de acero de herramientas diferentes que se pueden usar para diferentes aplicaciones, pero todas son conocidas por su dureza. Cada uno de ellos puede resistir el desgaste de múltiples usos (el molde de acero utilizado para el moldeo de inyección puede soportar un millón de veces o más del material), y tiene alta resistencia a la temperatura.
Una aplicación común de acero para herramientas son los moldes de inyección, que se procesan con CNC de acero endurecido para producir las piezas de producción de la más alta calidad. El acero H13 generalmente se selecciona debido a sus buenas propiedades de fatiga térmica: su resistencia y la dureza puede resistir la exposición a largo plazo a temperaturas extremas. El moho H13 es muy adecuado para materiales avanzados de moldeo por inyección con alta temperatura de fusión, ya que proporciona una vida útil de moho más larga que otros aceros-500,000 a 1 millón de veces. Al mismo tiempo, S136 es acero inoxidable, con una vida útil de moho de más de un millón de veces. Este material se puede pulir al nivel más alto y utilizar en aplicaciones especiales donde se requiere una alta claridad óptica.
Procesamiento de acero
Algunas de las propiedades más útiles del acero provienen de pasos de procesamiento y procesamiento adicionales. Estos métodos se pueden llevar a cabo antes de procesarse para cambiar las propiedades del acero y facilitar el procesamiento del acero. Recuerde que endurecer el material antes del mecanizado extenderá el tiempo de mecanizado y aumentará el desgaste de la herramienta, pero el acero se puede tratar después del mecanizado para aumentar la resistencia o la dureza del producto terminado. Dicho esto, es importante pensar antes de los tratamientos planificados que necesite aplicar para lograr las propiedades necesarias para sus piezas.
Tratamiento térmico
El tratamiento térmico se refiere a varios procesos diferentes que implican manipular la temperatura del acero para cambiar sus propiedades del material. Un ejemplo es el recocido, que se utiliza para reducir la dureza y aumentar la ductilidad, lo que hace que el acero sea más fácil de procesar. El proceso de recocido calienta lentamente el acero a la temperatura requerida y lo mantiene durante un período de tiempo. El tiempo y la temperatura requeridos dependen de la aleación específica y disminuyen a medida que aumenta el contenido de carbono. Finalmente, el metal se enfría lentamente en el horno o está rodeado de materiales aislantes.
La normalización del tratamiento térmico puede eliminar el estrés interno en el acero mientras mantiene una mayor resistencia y dureza que el acero recocido. Durante el proceso de normalización, el acero se calienta a alta temperatura y luego se enfría aire para obtener una dureza más alta.
El acero endurecido es otro proceso de tratamiento térmico, lo adivinó, se endurece el acero. También aumentará la fuerza, pero también hará que el material sea más frágil. El proceso de endurecimiento implica calentar lentamente el acero, remojarlo a altas temperaturas y luego sumergir el acero en agua, aceite o una solución de salmuera para un enfriamiento rápido.
Finalmente, el proceso de tratamiento térmico de temple se utiliza para reducir la fragilidad del acero enfriado. El acero templado es casi idéntico a la normalización: se calienta lentamente a una temperatura seleccionada, y luego el acero se enfría aire. La diferencia es que la temperatura de templado es más baja que otros procesos, lo que reduce la fragilidad y la dureza del acero templado.
Endurecimiento por precipitación
El endurecimiento por precipitación aumenta la resistencia al rendimiento del acero. Ciertos grados de acero inoxidable pueden incluir un valor de pH en el nombre, lo que significa que tienen propiedades de endurecimiento de precipitación. La principal diferencia entre los aceros de endurecimiento por precipitación es que contienen elementos adicionales: cobre, aluminio, fósforo o titanio. Hay muchas aleaciones diferentes aquí. Para activar las propiedades de endurecimiento por precipitación, el acero se forma en la forma final y luego se somete a un tratamiento de endurecimiento por edad. El proceso de endurecimiento del envejecimiento calienta el material durante mucho tiempo para precipitar los elementos adicionales y formar partículas sólidas de diferentes tamaños, aumentando así la resistencia del material.
17-4ph (también conocido como 630 acero) es un ejemplo común de calificaciones de endurecimiento por precipitación para acero inoxidable. La aleación contiene 17% de cromo y 4% de níquel, y 4% de cobre, lo que ayuda a endurecer la precipitación. Debido al aumento de la dureza, la resistencia y la alta resistencia a la corrosión, se usan 17-4ph para plataformas de cubierta de helicópteros, cuchillas de turbina y barriles de desechos nucleares.
Trabajo en frío
Las propiedades del acero también se pueden cambiar sin aplicar mucho calor. Por ejemplo, el acero con trabajo en frío se fortalece a través de un proceso de endurecimiento de trabajo. Cuando el metal se deforma plásticamente, se produce el endurecimiento del trabajo. Esto se puede lograr golpeando, rodando o dibujando metal. Durante el procesamiento, si la herramienta o la pieza de trabajo está sobrecalentada, el endurecimiento del trabajo también ocurrirá inesperadamente. El trabajo en frío también puede mejorar la trabajabilidad del acero. El acero suave es muy adecuado para el trabajo en frío.
Precauciones para el diseño de la estructura de acero
Al diseñar piezas de acero, es importante recordar las características únicas del material. Las características que lo hacen muy adecuado para su aplicación pueden requerir una consideración adicional del diseño para la fabricación (DFM).
Debido a la dureza del material, el procesamiento de acero tarda más que otros materiales más suaves (como aluminio o latón). Debe usar la configuración de máquina correcta para optimizar la calidad del mecanizado y minimizar el desgaste de la herramienta. En la práctica, esto significa velocidades de huso más lentas y velocidades de alimentación para proteger sus piezas y moldes.
Incluso si no realiza el procesamiento en sí, aún debe evaluar la calificación de acero adecuada para su proyecto, no solo en términos de dureza y fuerza, sino también en consideración de diferencias en la trabajabilidad. Por ejemplo, el tiempo de procesamiento del acero inoxidable es aproximadamente el doble que el de acero al carbono. Al decidir sobre diferentes grados, también debe considerar qué atributos son la más alta prioridad y qué aleaciones de acero están fácilmente disponibles. Los grados de uso común, como el acero inoxidable 304 o 316, tienen una gama más amplia de tamaños de stock para elegir, y lleva menos tiempo encontrar y comprar.
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Editar por Rebecca Wang
