Introducción al mecanizado CNC de aluminio

Muy pocas sustancias pueden igualar la increíble versatilidad del aluminio.El aluminio es altamente mecanizable y relativamente barato, haciéndolo perfecto para el mecanizado CNC.Los fabricantes pueden mecanizarlo tres o incluso cuatro veces más rápido que otros materiales de mecanizado habituales, como el acero y el titanio.

Es flexibilidad y impresionante relación fuerza-peso lo hacen ideal para su uso como paneles exteriores de todo tipo de transporte, desde automóviles y trenes hasta aviones y barcos.

Un mayor énfasis en la eficiencia del combustible y el 'aligeramiento' ha hecho que el aluminio reemplace a los metales más pesados ​​utilizados tradicionalmente para fabricar componentes y estructuras internas.Es alta resistencia a la corrosión También evita la necesidad de revestimientos anticorrosivos pesados ​​y costosos que a menudo requieren otros materiales.

Además, el aluminio es no tóxico, maleable y 100% reciclable.Por este motivo, el metal se utiliza tanto para envases, bandejas, tapas, bolsitas, bolsitas y envoltorios de alimentos y bebidas.

Gracias a su acabado superficial elegante y plateado, también es adecuado para dispositivos electrónicos como teléfonos inteligentes, computadoras portátiles, tabletas y televisores de pantalla plana.Incluso se puede encontrar en proyectos de construcción como elemento de diseño y como soporte estructural.

Si sumamos todas estas características obtendremos un material más ligero que el acero, más resistente y fiable que el plástico. barato, fácilmente disponible y infinitamente adaptable.

Esta guía le ayudará a comprender:

• ¿De dónde viene el aluminio?

• ¿Qué es el mecanizado CNC?

• ¿Qué tipos de aluminio se utilizan en el mecanizado CNC?

• ¿Mecanizado CNC de acero versus aluminio?

• ¿Cuáles son los procesos de mecanizado CNC de aluminio más comunes?

¿De dónde viene el aluminio?

Aluminio Es el elemento metálico más abundante en la corteza terrestre.La industria del metal funde más de 40 millones de toneladas cada año y los fabricantes lo utilizan en numerosas aplicaciones.

Como la mayoría de los metales, el aluminio está presente en las rocas de toda la corteza terrestre en forma de mineral.Las empresas mineras extraen casi todo el aluminio metálico del mineral de bauxita, que normalmente contiene entre un 30% y un 60% de óxido de aluminio (o alúmina).El resto es una mezcla de sílice, diversos óxidos de hierro y dióxido de titanio.

Un proceso de dos pasos transforma la alúmina en aluminio metálico:

1. Extracción de alúmina de la bauxita

Casi todo el suministro mundial de alúmina es producido utilizando el Proceso Bayer.El químico austriaco Carl Josef Bayer desarrolló esta técnica a finales del siglo XIX.

Consiste en triturar la bauxita hasta obtener un polvo fino, mezclarla con agua y calentar la mezcla con sosa cáustica.La sosa cáustica disuelve la alúmina, permitiéndole pasar a través de filtros.

Los productores agregan cristales de hidróxido de aluminio a la solución de alúmina y luego calientan y secan la mezcla para producir aluminio.

2. Fundición de alúmina para producir metal de aluminio.

para oler aluminio, las refinerías disuelven la alúmina en un baño fluorado y utilizan una corriente eléctrica para descomponerla en aluminio metálico y oxígeno mediante un proceso llamado electrólisis.Luego recogen el aluminio y lo llevan a un horno, donde lo combinarán con material de aluminio reciclado y lo calentarán hasta que se derrita.

Luego se vierte en moldes o se extruye mecánicamente en diversas formas.Los más comunes son láminas, tochos, varillas, tubos, placas, barras y alambres.Luego se cortan en diferentes formas y tamaños y se envían a otra empresa o fabricante que los mecanizará para obtener innumerables productos.

¿Qué es el mecanizado CNC?

A máquina CNC combina técnicas de fabricación tradicionales con un sistema de control numérico por ordenador (CNC).Esto le permite cortar y dar forma al material en existencia en objetos imposibles o demasiado lentos y costosos de lograr manualmente.

Al estar controlado por ordenador proporciona un nivel de precisión extremadamente alto.Esto se traduce en mayor precisión, coherencia, productividad, control y libertad de diseño con menos desperdicio.

Las primeras máquinas de control numérico se desarrollaron a finales de la década de 1940 añadiendo motores a los equipos que ya estaban en uso.La llegada de las computadoras en la década de 1960 condujo al desarrollo de modernas máquinas CNC.

El más utilizado maquinas cnc son fresadoras y taladradoras, tornos y cortadoras de plasma, láser y agua.

Todas estas máquinas realizan lo que se conoce como métodos de fabricación 'sustractivos'.Esto significa que se elimina (resta) material de una pieza de trabajo durante el proceso.

¿Qué tipos de aluminio se utilizan en el mecanizado CNC?

En su forma pura, el aluminio es maleable, resistente a la mayoría de las formas de corrosión, no magnético y un excelente conductor de calor y electricidad.Sin embargo, es demasiado débil para la mayoría de las aplicaciones comerciales.

Se logra una mayor resistencia combinando aluminio fundido con otros elementos como cobre, litio, magnesio, manganeso, silicio y zinc para formar una aleación.Estas aleaciones también mejoran aún más otras propiedades naturales del aluminio.

Las aleaciones más comunes utilizadas en mecanizado CNC de aluminio se dividen en tres grupos:

Aleaciones de aluminio fundido—Fundido significa moldeado mientras está fundido o líquido.Los productores forman este tipo de aleación vertiendo aluminio fundido en un molde y enfriándolo.Las aleaciones de aluminio fundido son asequibles, versátiles, livianas, duraderas y funcionan bien a altas temperaturas.

La industria automotriz es el mayor usuario de aleaciones fundidas y representa alrededor de dos tercios del aluminio utilizado en los automóviles.Las piezas fabricadas con aleaciones fundidas incluyen piezas de motores, carcasas, columnas de dirección y, cada vez más, soportes estructurales.Otros usos comunes incluyen utensilios de cocina, componentes de maquinaria y herramientas portátiles.

Las aleaciones fundidas son menos costosas de producir debido a su bajo punto de fusión y pueden producir una gama más amplia de formas gracias a la flexibilidad de los moldes.Pero tienden a tener menor resistencia a la tracción que las aleaciones forjadas, no son tan fáciles de mecanizar y son más resistentes al desgaste de las herramientas de corte.

Aleaciones de aluminio y litio (Al-Li)—El litio es el metal elemental menos denso, lo que hace que este tipo de aleación sea significativamente más ligera que el aluminio puro u otros materiales.Debido a esta característica, la industria aeroespacial utiliza principalmente aleaciones de Al-Li para el revestimiento inferior de las alas, estructuras internas de las alas, fuselajes y aspas de ventiladores.También puedes encontrarlos en coches de carreras y cohetes espaciales.

Las ventajas de peso que ofrecen las aleaciones de Al-Li se ven compensadas por su menor maquinabilidad y menor tenacidad a la fractura (la capacidad de un material que contiene una grieta para resistir más grietas).Se producen en volúmenes relativamente pequeños, lo que también significa que son más caros.

Aleaciones de aluminio forjado.—Labrado significa moldeado en estado sólido.Este tipo de aleación se produce formando aluminio fundido en palanquillas o losas grandes y luego usando herramientas para laminar, forjar, estampar o extruir estos bloques para darles forma.

Las aleaciones forjadas son el material más utilizado en mecanizado CNC de aluminio.Esto se debe a sus propiedades mecánicas e integridad estructural superiores en comparación con las aleaciones fundidas.Son más fáciles de mecanizar, tienen mejores acabados superficiales y desgastan menos los bordes de las herramientas de corte.

Mecanizado CNC de acero versus aluminio

El aluminio y el acero son los metales más utilizados en el mecanizado CNC.Elegir cuál es el adecuado para una aplicación particular se reduce a cinco factores:

1. COSTO — Los aceros dulces y los aceros al carbono son generalmente más baratos que sus equivalentes de aleaciones de aluminio.Mientras que el acero inoxidable tiende a ser más caro.Sin embargo, el precio del metal varía según la demanda mundial y el costo de las materias primas, la energía y el envío.

Al analizar el costo, también es importante considerar la durabilidad del material.Una decisión que podría ahorrar dinero a corto plazo podría costar más a largo plazo.

2. RESISTENCIA A LA CORROSIÓN — Tanto el aluminio como el acero inoxidable son muy resistentes al óxido y la corrosión.Sin embargo, el acero inoxidable es una opción más costosa.Los fabricantes o usuarios finales deberán pintar, tratar o recubrir cualquier otro tipo de acero para protegerlo, especialmente si pretenden exponer la pieza terminada a los elementos.Estos recubrimientos suponen un peso y un coste adicionales, y además es necesario volver a aplicarlos periódicamente, lo que supone un coste adicional.

3. PESO — El aluminio es dos o tres veces más ligero que el acero.Casi todas las empresas buscan lograr el mismo o mejor rendimiento del producto incorporando materiales más ligeros.Esta tendencia de 'aligeramiento' ha hecho que los fabricantes sustituyan muchas piezas previamente mecanizadas de acero por aluminio.

4. FORTALEZA — El acero puede ser más pesado que el aluminio, pero esto lo convierte en un material mucho más duradero.El acero es increíblemente fuerte y es poco probable que se deforme, doble o deforme bajo la fuerza, el calor o el peso.Además, la superficie del aluminio es más propensa a sufrir rayones y abolladuras en comparación con el acero.

5. MAQUINABILIDAD — Al ser menos denso que el acero, el aluminio se puede mecanizar tres o incluso cuatro veces más rápido.El aluminio también se enfría más rápidamente que el acero;esto reduce el tiempo que lleva mecanizar una pieza (tiempo de ciclo) y la cantidad de refrigerante necesaria.

En comparación con el acero, el aluminio requiere mucha menos fuerza de corte.Esto reduce el desgaste de las herramientas de corte, ayudando a mantenerlas más afiladas por más tiempo.También es posible realizar mecanizado CNC de aluminio en máquinas más pequeñas y, por tanto, potencialmente menos costosas.

¿Cuáles son los procesos de mecanizado CNC de aluminio más comunes?

Fresadoras CNC son la forma más común y versátil de mecanizado de piezas de aluminio.La máquina utiliza herramientas de corte giratorias para tallar material de manera eficiente y precisa a partir de un bloque de material estacionario.

Las fresadoras tradicionales se transformaron en 'centros de mecanizado' en la década de 1960 gracias a la llegada de los sistemas de control numérico por computadora (CNC), los cambiadores automáticos de herramientas y los carruseles de herramientas.Estas máquinas están disponibles en configuraciones de 2 a 12 ejes, aunque las de 3 a 5 ejes son las más utilizadas.

tornos metálicos cnc, o Centros de torneado de metales CNC, sujeta y gira firmemente una pieza de trabajo mientras un cabezal de herramienta sostiene una herramienta de corte o un taladro contra ella.Estas máquinas permiten una eliminación muy precisa de material y los fabricantes las utilizan en una amplia gama de industrias.

Las operaciones típicas de un torno incluyen taladrar, dar forma, hacer ranuras, roscar, roscar y afilar.Los tornos de metal CNC están reemplazando rápidamente a los modelos de producción más antiguos y manuales debido a su facilidad de configuración, operación, repetibilidad y precisión.

cortadoras de plasma CNC Calienta aire comprimido a una temperatura muy alta para crear un 'arco de plasma' capaz de fundir metal de hasta seis pulgadas de espesor.El material en láminas se mantiene plano contra una mesa de corte y una computadora controla la trayectoria del cabezal del soplete.El aire comprimido expulsa el metal fundido caliente, cortando así el material.Las cortadoras de plasma son rápidas, precisas, relativamente fáciles de usar y asequibles, y los fabricantes los usan yoEn muchas industrias.

máquinas láser cnc derrita, queme o vaporice el material para crear un borde cortado.De manera similar a una cortadora de plasma, el material en lámina se mantiene plano contra una mesa de corte y una computadora controla la trayectoria del rayo láser de alta potencia.

Las cortadoras láser consumen menos energía que las cortadoras de plasma y son más precisas, especialmente al cortar láminas delgadas.Sin embargo, sólo las cortadoras láser más potentes y caras son capaces de cortar materiales gruesos o densos.

cortadoras de agua CNC Utilice chorros de agua a presión extremadamente alta forzados a través de una boquilla estrecha para cortar el material.El agua por sí sola es suficiente para cortar materiales blandos como madera o caucho.Para cortar materiales duros como metal o piedra, los operadores suelen mezclar una sustancia abrasiva ingenioh agua.

Las cortadoras de agua no calientan el material como las cortadoras de plasma y láser.Esto significa que la presencia de altas temperaturas no quemará, deformará ni cambiará su estructura.También ayuda a reducir el desperdicio y permite colocar (o anidar) formas cortadas de una hoja más juntas.