Los materiales de acero se utilizan en muchas industrias para diferentes aplicaciones. Además, descubrirá que el acero también es un material ideal para prototipos personalizados. Esto es posible mediante el uso de técnicas de fabricación de metales como precisión, acero CNC y mecanizado de metales.
En esta guía de acero, exploramos los tipos y propiedades de los materiales de acero para prototipos personalizados. También lo guiaremos a través de los factores a considerar al seleccionar materiales de acero apropiados para piezas personalizadas y procedimientos comunes para prototipos de acero personalizados.
Tipos de materiales de acero utilizados para la creación de prototipos personalizados
En general, existen más de 3.500 tipos diferentes de acero. Esto se debe a que los componentes de acero aleado contienen cantidades variables de metales distintos del hierro.
La modificación de estos aditivos cambia las propiedades del acero. Esto crea diferentes tipos de acero con diferentes propiedades físicas. Estas variaciones contribuyen en gran medida a satisfacer las crecientes demandas de la industria.
Sin embargo, todos los tipos de acero se pueden dividir en cuatro grandes categorías: acero al carbono, acero aleado, acero inoxidable y acero para herramientas.
Consulte los materiales de acero utilizados para los prototipos personalizados a continuación:
1. Acero al carbono
El acero al carbono contiene entre 0,05 y 2,1 por ciento de carbono en peso. También contiene cantidades variables de otros elementos de aleación. Descubrirá que el carbono constituye aproximadamente el 90% de toda la producción de acero. El contenido de carbono de este tipo de acero determina sus propiedades, dando lugar a los diferentes tipos:
- Acero al carbono dulce
- Acero al carbono medio
- Acero carbono
En resumen, los aceros con mayor contenido de carbono tienen puntos de fusión más bajos. A medida que aumenta el contenido de carbono, el acero se vuelve más duro y resistente. Sin embargo, independientemente del tratamiento térmico, se vuelven menos maleables y soldables.
El acero al carbono se utiliza en muchas aplicaciones, particularmente en herramientas de corte como cinceles, cuchillos y fresadoras. Este tipo de acero es el más adecuado, ya que confiere a la hoja una buena retención del filo.
2. Acero aleado
Este tipo de acero contiene hierro con ciertos elementos de aleación en cantidades variables. Estos incluyen aluminio, silicio, cromo, manganeso, titanio y cobre. Otros elementos de aleación incluyen vanadio, níquel, silicio, molibdeno, etc.
El acero aleado es versátil y se utiliza para materiales de construcción livianos y duraderos. El silicio tiene propiedades magnéticas que lo hacen adecuado para máquinas grandes. La mayoría de los aditivos para aceros aleados tienen composiciones únicas que se modifican. Esto crea las diversas propiedades del acero aleado. Las propiedades deseadas comunes incluyen soldabilidad, durabilidad, resistencia a la corrosión y al calor, dureza, etc.
Además, el acero aleado se puede dividir en dos categorías adicionales:
- Acero de aleación ligera
- Acero de alta aleación
Además del hierro, los de baja aleación contienen entre un 1 y un 5% de elementos de aleación, mientras que los de alta aleación se componen de hierro con aproximadamente entre un 5 y un 50% de elementos de aleación.
El acero aleado se utiliza en la fabricación de contenedores, componentes de automóviles y herramientas de corte.
3. acero inoxidable
Este tipo de acero es el más adecuado para el mecanizado de acero CNC. Los materiales de acero inoxidable se utilizan ampliamente en el mecanizado CNC debido a su resistencia a la corrosión y muchas otras reacciones químicas. Por ejemplo, acero inoxidable 304 versus acero inoxidable 306.
El acero inoxidable CNC contiene un alto porcentaje de cromo, alrededor del 11% y, en ocasiones, hasta el 20% para determinadas aplicaciones. También contiene otros elementos como carbono, no metales y metales.
El contenido efectivo de cromo hace que este tipo de acero sea único. Esto se debe al recubrimiento pasivo que se forma en la superficie de los materiales de acero inoxidable. Por tanto, esta película ayuda a resistir la oxidación que provoca la oxidación de la mayoría de los objetos metálicos.
Además de esta característica, el acero inoxidable tiene una alta resistencia a la tracción y una buena calidad de lujo.
Hay cuatro tipos de acero inoxidable:
- martensítico
- ferrítico
- austenítico
- Dúplex
Probablemente sepas que el acero inoxidable se utiliza en la fabricación de muchos artículos para el hogar, especialmente utensilios de cocina. Además, el acero inoxidable también se utiliza en diversos materiales de construcción y contenedores de almacenamiento de sustancias peligrosas.
4. Acero para herramientas
El acero para herramientas contiene carbono y diversas proporciones de aleaciones metálicas, incluidos molibdeno, vanadio, cobalto y tungsteno. Estos elementos metálicos contribuyen a la resistencia al calor, la dureza y la durabilidad de este tipo de acero durante la producción de acero. Sin embargo, este tipo de acero es difícil de soldar.
Se requieren diferentes tipos de acero para herramientas para fabricar diferentes herramientas. Por lo tanto, la cantidad y el tipo de aleaciones metálicas agregadas al acero para herramientas determinan la calidad y aplicación de la herramienta después de la fabricación. Esto hace que el acero para herramientas sea adecuado para el mecanizado de precisión.
Los fabricantes utilizan el acero para herramientas para una variedad de herramientas de impacto, corte y perforación. Además, este tipo de acero juega un papel central en moldes de inyección para piezas de acero de precisión y herramientas de prensado.
Existen diferentes tipos de acero para herramientas:
- Acero a prueba de golpes
- Acero especial
- Acero endurecido por agua
- Acero endurecido al aire
- Acero de alta velocidad
- Acero para trabajo en frio
- Molde de acero para herramientas
Todos ellos contienen en gran medida diferentes cantidades de diferentes elementos de aleación.
Propiedades del material de acero para la fabricación personalizada
El acero tiene varias propiedades que deben considerarse antes de realizar una fabricación personalizada. A continuación se detallan las propiedades de los materiales de acero:
1. Propiedades químicas
La mayoría de los componentes del acero son hierro, mientras que el otro componente principal es carbono. Sin embargo, el contenido de carbono del acero no supera el 2%. Además de carbono, el acero contiene cantidades variables de otros elementos metálicos.
Estos incluyen fósforo, manganeso, silicio, níquel, estaño, azufre y otros elementos de aleación. Estos elementos también se denominan elementos traza o residuales. En grandes cantidades, estos elementos son útiles para alear acero. Como resultado, surgen diferentes propiedades.
2. Propiedades físicas
El acero tiene un alto punto de fusión de 1371 a 1540 °C. A diferencia de los metales puros, el acero contiene varios elementos metálicos que contribuyen a su punto de fusión relativamente alto.
Además, el acero es muy denso. Dependiendo del tipo de acero, la densidad del acero está entre 7,84 y 8,04 g/cm3, aproximadamente ocho veces la del agua. El acero también es ligero. Descubrirá que la relación resistencia-peso es menor que la de cualquier otro material de construcción.
3. Propiedades mecánicas
El acero tiene diferentes propiedades mecánicas, que dependen en gran medida del tipo de acero. Eso incluye:
- tenacidad
- límite elástico, resistencia a la fatiga, resistencia a la tracción,
- renovación
- tenacidad
- Resistencia a la corrosión
- fragilidad
- Maleabilidad
- Arrastrar
Factores para elegir el material de acero adecuado para piezas personalizadas
Hoy en día, en la industria del acero se producen muchos materiales diferentes. Por lo tanto, seleccionar los materiales de acero adecuados para producir piezas de acero personalizadas puede resultar un desafío. Además, con los recientes desarrollos tecnológicos y las innovaciones en metalurgia, es necesario mantenerse al día con la tendencia creciente haciendo una selección informada de materiales de acero que se adapten a sus necesidades.
Por ello, destacamos a continuación algunos factores importantes que se deben considerar a la hora de seleccionar el material de acero adecuado para piezas personalizadas:
1. Posibles usos del producto
Si primero tiene una idea clara del posible propósito o uso de su producto de acero, podrá elegir los materiales de acero adecuados. También es necesario considerar los otros componentes que interactúan con sus prototipos de acero. Considere también las condiciones operativas probables de los prototipos de acero.
A largo plazo, utilizar el material de acero correcto prolongará la vida útil de sus piezas de acero personalizadas.
2. Tamaño del prototipo
Debes comprobar el tamaño de tu prototipo de acero, especialmente la longitud. Esto se debe a que cada técnica de fabricación, desde el conformado hasta la fundición, sólo puede producir una determinada longitud de metal. Por ejemplo, el perfilado le permite crear piezas de acero personalizadas de hasta 53 pies de largo.
Por tanto, es necesario analizar el tamaño del prototipo para elegir el material y el proceso de fabricación adecuados.
3. Costos
Quizás quieras hacer muchos prototipos de acero. Entonces deberías comprobar el coste del material de acero necesario. Esto también le ayudará a pensar en alternativas de materiales de acero disponibles que se ajusten a su presupuesto.
4.Características
Además, debe verificar las propiedades requeridas de sus piezas de acero personalizadas antes de fabricarlas. Por tanto, es importante seleccionar el tipo de acero con propiedades físicas, químicas y mecánicas adecuadas.
Al seleccionar el material de acero adecuado para fabricar piezas personalizadas, la dureza y la resistencia se encuentran entre los criterios más importantes.
Procesos de mecanizado comunes para materiales de acero
Debido a sus numerosos beneficios, el mecanizado personalizado es más popular que nunca. Además, las tendencias actuales sugieren que este aumento continuará. A continuación analizamos algunos procesos de mecanizado comunes para materiales de acero.
1. Torneado CNC
El objetivo principal del torneado CNC es reducir el diámetro del material de acero al tamaño deseado. Este proceso de fabricación requiere que las varillas de acero se fijen en una posición y se hagan girar a alta velocidad. Al mismo tiempo, se acerca una herramienta a la pieza de trabajo y se retira material hasta crear la forma deseada.
El torneado es común a todos los tipos de acero y permite la producción rápida de prototipos complejos y de alta precisión. Los expertos aplican este proceso a materiales de acero con agujeros, ranuras, roscas, escalones y superficies contorneadas. En la práctica, este proceso permite la producción de pernos, cojinetes, elementos de fijación, tornillos, pasadores, varillas roscadas, accesorios, etc.
2. Lazos
Durante el rectificado CNC, una muela se mueve en un plano. El disco hace contacto con la pieza de trabajo y elimina material para crear una superficie plana de espesor preciso.
Los expertos suelen utilizar este proceso para prototipos de acero que requieren una alta tolerancia (0,002 mm) y un diámetro entre 10 y 400 mm. Por lo tanto, es ampliamente utilizado en piezas mecánicas y de automoción, ejes, engranajes, tubos de agujas, válvulas, etc.
3. Máquinas de descarga electrónica
El mecanizado por descarga eléctrica, también llamado mecanizado por descarga eléctrica, es un proceso general de fabricación de metales que se utiliza en la producción de prototipos de acero personalizados. Este proceso térmico permite fabricar materiales de acero con la forma deseada mediante erosión por chispa.
Este proceso CNC se utiliza a menudo para producir piezas de acero con superficies de primera calidad, sin rebabas y tolerancias estrictas. Debido a que la herramienta y la pieza no se tocan, este proceso permite la producción de prototipos de acero delicados, geométricamente complejos y específicos del cliente.
Concluyendo
Los materiales de acero siguen siendo esenciales en la mayoría de las industrias de ingeniería y construcción en la actualidad. Antes de fabricar, los ingenieros de diseño y fabricación deben, entre otras cosas, evaluar la calidad del acero. Además, no se puede ignorar la necesidad de piezas especiales y prototipos de acero de alta calidad.
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Preguntas frecuentes
¿En qué industrias se utilizan los materiales de acero?
Los materiales de acero se utilizan en innumerables industrias. Los más importantes incluyen la energía, la fabricación de automóviles, la construcción, el embalaje y la ingeniería mecánica.
¿Qué tipo de acero se utiliza en la producción de acero?
El acero al carbono es el material de acero predominante en la producción de acero. Por tanto, representa el 90% de la producción total de acero. Los aceros al carbono tienen una amplia gama de aplicaciones en diversos sectores, desde la construcción hasta la ingeniería mecánica.
¿Cómo se fabrican los aceros aleados?
Los aceros aleados se fabrican añadiendo uno o más elementos de aleación al acero al carbono. Estos elementos son níquel, titanio, cobre, cromo, manganeso, aluminio y silicio. La razón principal para combinar estos metales es crear ciertas propiedades de las que carece el acero al carbono normal.
