Know How: Mecanizado CNC de Aluminio

Las aleaciones de aluminio son uno de los materiales con mayor perspectiva aplicabilidad en la industria metalmecánica. Su relación resistencia/peso, baja corrosión y buena maquinabilidad lo han convertido en el segundo material más mecanizado después del acero en frecuencia de ejecución. Si usted quiere sacar todo el potencial a la hora de mecanizar piezas con este material tenga en cuenta las siguientes recomendaciones.

MAQUINABILIDAD DEL ALUMINIO

Aún cuando existen numerosas aleaciones de aluminio, es un material que se mecaniza fácilmente usando una variedad de procesos. Se puede cortar rápida y fácilmente con máquinas herramienta, porque es dúctil y forma virutas con facilidad. Esto hace que las máquinas herramienta necesiten menos potencia para remover el material y las herramientas se desgasten menos (al menos por procesos abrasivos). Las tasas de remoción de material posibles son 3 a 4 veces mayores que con un acero, aumentando drásticamente la productividad de un taller metalmecánico. Todo esto hace que el proceso en sí sea menos costoso. Una ventaja adicional del aluminio es que su excelente capacidad de transferencia de calor hace que se deforme menos durante el mecanizado. Esto conduce a una excelente precisión alcanzable de las piezas, que no es siempre el caso cuando se cuenta con materiales de relativa alta ductilidad. 

CONSIDERACIONES PARA ESCOGER HERRAMIENTAS CORRECTAS 

El mecanizado de aluminio requiere tipos especia les de herramientas diseñadas específicamente para la tarea. Es necesario que las herramientas sean muy afiladas, con bordes rectificados y en lo posible sin recubrimiento, para mantener el radio de la punta lo más pequeño posible. Aunque la falta de recubrimiento puede aumentar las fuerzas de corte, la combinación de propiedades también ayuda a evitar que el material se adhiera a la herramienta, lo cual es el principal modo de desgaste de las mismas. 

DISEÑO DE LAS HERRAMIENTAS 

Hay diferentes aspectos de la geometría de una herramienta que contribuyen a su eficiencia en el mecanizado de aluminio. Uno de ellos es su conteo de filos. Para evitar dificultades en la evacuación de virutas a altas velocidades, que puede arruinar las piezas mecanizadas, las herramientas de corte para el mecanizado CNC de aluminio deben tener de 2 a 3 canales. Un mayor número de canales da como resultado valles más pequeños donde alojar las virutas. Esto hará que las virutas grandes producidas por las aleaciones de aluminio se atasquen. Cuando las fuerzas de corte son bajas y el despeje de virutas es crítico para el proceso, debe usar 2 flautas. Para lograr un equilibrio perfecto entre la eliminación de virutas y la resistencia de la herramienta, use 3 filos.

ÁNGULOS DE LAS HERRAMIENTAS Para mecanizar aluminio, un ángulo de hélice de 35° o 40° es adecuado para aplicaciones de desbaste, mientras que un ángulo de hélice de 45° es mejor para acabado, asegurando que las virutas abandonen la pieza más rápidamente. El ángulo de incidencia es otro factor para el correcto funcionamiento de una herramienta. Un ángulo excesivamente grande haría que la herramienta se hundiera en la pieza de trabajo y vibrara. Por otro lado, un ángulo demasiado pequeño provocaría fricción entre la herramienta y el trabajo. Los ángulos de incidencia entre 6° y 10° son los mejores para el mecanizado CNC de aluminio. 

MATERIAL DE LA HERRAMIENTA 

El carburo es el material preferido para las herramientas de corte utilizadas en el mecanizado CNC de aluminio. Debido a que el aluminio es dúctil, lo importante en una herramienta de corte para aluminio no es la dureza, sino la capacidad de retener un borde afilado. Esto está presente en las herramientas de carburo y depende de dos factores, el tamaño del grano de carburo y la relación de aglomerante. Mientras que un tamaño de grano más grande da un material más duro, un tamaño de grano más pequeño garantiza un material más tenaz y que permite crear filos más agudos, lo cual es ideal para el corte de materiales dúctiles. 

Es importante resaltar que el cobalto, material aglutinante de los carburos, reacciona con el aluminio a altas temperaturas, formando un borde acumulado de aluminio en la superficie de la herramienta. La clave es utilizar una herramienta de carburo con la cantidad correcta de cobalto (220 %), para minimizar esta reacción, manteniendo la fuerza requerida. Las herramientas de carburo suelen soportar mejor que las herramientas de acero las altas velocidades asociadas con el mecanizado CNC de aluminio. 

Además del material y el recubrimiento de la herramienta, es un factor importante en la eficiencia de corte. ZrN (nitruro de circonio), TiB2 (diboruro de titanio) y los recubrimientos similares al diamante son algunos recubrimientos adecuados para las herramientas utilizadas en el mecanizado CNC de aluminio. En aplicaciones de aluminio de alta producción, las herramientas de diamante policristalino (PCD) tienen aplicación cuando se trata de autopartes con altos contenidos de silicio en las aleaciones de aluminiosilicio, responsables de altas tasas de desgaste en las herramientas de corte. Por ejemplo, las aleaciones de aluminio utilizadas en los componentes del chasis suelen tener más silicio y magnesio para aumentar la resistencia a la tracción, por lo que la solución preferida son las herramientas de diamante policristalino (PCD), generalmente en forma de plaquitas de PCD soldadas a un cuerpo de herramienta de metal duro.

¿CUÁL ES EL VALOR? MEJOR USO DE ACTIVOS ¿EN DONDE SE REFLEJA? EN LA MENOR IMPLEMENTACIÓN DE ACTIVOS CAROS Y EN MAYOR PRODUCTIVIDAD. 

PARÁMETROS DE CORTE 

El aluminio puede soportar una velocidad de corte muy alta, así que se recomienda tener una máquina que permita tener movimientos rápidos en los ejes y alta velocidad del husillo. La velocidad debe ser tan alta como sea posible, ya que se reduce la formación de bordes recrecidos en los insertos, ahorra tiempo, minimiza el aumento de temperatura en la pieza, mejora la rotura de la viruta y mejora el acabado. La velocidad de avance es la distancia que se mueve la pieza de trabajo o la herramienta por revolución de la herramienta. El avance utilizado depende del acabado deseado, la resistencia y la rigidez de la pieza de trabajo. Los cortes de desbaste requieren un avance de 0,15 a 2 mm/rev, mientras que los cortes de acabado requieren un avance de 0,05 a 0,15 mm/rev. 

FLUIDO DE CORTE 

A pesar de su maquinabilidad, nunca corte el aluminio en seco, ya que esto promueve la formación de bordes acumulados. Los fluidos de corte adecuados para el mecanizado CNC de aluminio son las emulsiones de aceite soluble y los aceites minerales. Evite los fluidos de corte que contengan cloro o azufre activo ya que estos elementos manchan el aluminio