Ventajas del aluminio para las piezas mecanizadas por CNC

El aluminio es uno de los materiales más populares para las piezas mecanizadas por CNC; a continuación se indican seis razones que lo justifican.

Rápido de mecanizar

Si preguntas a cualquier fabricante de mecanizado CNC, te dirá lo fácil que es mecanizarlo. El aluminio es muy estable desde el punto de vista dimensional, por lo que por mucho que se corte es posible mantener la tensión residual bajo control. Utilizando herramientas de carburo y refrigerantes modernos se consigue un gran acabado y se puede someter a un granallado para obtener un acabado mate o anodizar para obtener un acabado estético coherente y más resistencia a la corrosión.

Y lo mejor de todo es que esa capacidad de mecanizado ayudará a reducir el coste de las piezas. No obstante, normalmente seleccionas un material en función de las características que necesitas para tu pieza, así que ¿qué más puede ofrecer el aluminio?

Gran relación resistencia-peso

El aluminio es más ligero que la mayoría de los metales, por lo que si quieres reducir el peso es una buena opción. Aunque el aluminio puro tiene una resistencia a la tracción inferior a 100 Mpa, puede endurecerse de la siguiente manera:

Aleación: mezclándolo con otros elementos para mejorar la estructura del grano.
Tratamiento térmico: calentándolo y luego enfriándolo a una velocidad específica para crear cristales con el tamaño idóneo.
Endurecimiento mecánico: deformando deliberadamente el metal para cambiar la estructura del grano. Esto suele hacerse durante el tratamiento térmico (laminación, por ejemplo), pero también puede hacerse después (forja).

La designación de "temple" muestra la condición exacta, o la resistencia, del material resultante: H para "endurecido" y T para "térmico".

Cabe destacar que la mayoría de las aleaciones de aluminio tienen una mayor relación resistencia/peso, o resistencia específica, que el acero inoxidable 316L.

Aunque el titanio es el claro ganador de la tabla siguiente, cuando la rigidez y la reducción de peso son importantes, las aleaciones de aluminio de alta resistencia son una gran alternativa económica si el presupuesto es ajustado.

Amplia gama de aleaciones y propiedades de los materiales

De hecho, como el aluminio es un material base tan bueno para trabajar, hay muchas aleaciones disponibles, cada una de las cuales tiene propiedades y usos diferentes para satisfacer tus necesidades.

Se agrupan en nueve series diferentes, cada una de ellas numerada por mil, por ejemplo la serie 6000. A continuación, se subdivide por un número. Por lo general, cuanto más cerca esté el número de categoría de aluminio de otro, más similares son, por lo que el 5082 y el 5083 son casi idénticos.

Estas son algunas de las categorías más populares:

2024: categoría aeroespacial, con alta resistencia a la fatiga, cambia la resistencia a la tracción máxima (UTS) por más ductilidad/dureza mediante la aleación con cobre.
5083: categoría marina, con buena resistencia a la corrosión, ya que tiene más contenido de magnesio.
6082: categoría de uso general y aeroespacial, con una buena combinación de fuerza, ductilidad y resistencia a la corrosión que lo hace versátil y de uso común. Esto se consigue mediante la aleación con una mezcla de magnesio y silicio (también es casi equivalente al 6061).
7075: categoría aeroespacial de alta resistencia, con un buen equilibrio de las propiedades, especialmente cuando se producen altas cargas estáticas. Puede tratarse térmicamente y contiene más zinc, además de magnesio y cromo.

Alta resistencia a la corrosión

Aunque la resistencia a la corrosión varía de una categoría a otra, el aluminio es una opción excelente si necesitas esta resistencia. El metal y sus aleaciones tienen una afinidad ideal con el oxígeno: los metales demasiado reactivos, como el magnesio, se oxidan fácilmente, mientras que los menos reactivos forman una capa de óxido suelta, como el óxido del hierro y el acero.

En cambio, cuando el aluminio se expone, forma una capa pasivante de óxido de aluminio que sella la superficie e impide la oxidación y la erosión. Esta capa es "autorreparadora" incluso si se raya, por lo que puede que el material no necesite pintura ni tratamientos superficiales, lo que supone un ahorro en los costes de fabricación y de servicio durante la vida útil. Sin embargo, esta resistencia natural a la corrosión puede mejorarse mediante la anodización, pero más adelante hablaremos de ello.

Alta conductividad

Aunque el cobre suele ser el material elegido para la conductividad, para los componentes eléctricos se suele utilizar el aluminio, ya que es mucho más barato y ligero. De hecho, se utiliza a menudo para las barras colectoras, los cables de las baterías y los conectores, sobre todo en aplicaciones de automoción y vehículos eléctricos.

Su buena conductividad térmica también hace que se utilice habitualmente para disipar el calor.

Reciclable

Dado que una de las prioridades de las empresas es la sostenibilidad, es una buena noticia saber que aproximadamente el 75% de todo el aluminio producido se sigue utilizando. Para reciclar el aluminio se utiliza mucha menos energía que para producirlo, así que, siempre que podamos mantener las impurezas bajo control, puede utilizarse una y otra vez.

Estética

Ya hemos hablado de cómo el mecanizado de este material puede proporcionarte un gran acabado y de cómo el aluminio es resistente a la corrosión de forma natural, pero para conseguir otros acabados estéticos, lo puedes anodizar para obtenerlo en diferentes colores.

Se trata de un procedimiento de acabado de superficie que no solo aumenta la resistencia al desgaste y a la corrosión de un material, sino que facilita la incorporación de color. En Protolabs ofrecemos tanto el anodizado decorativo, o de tipo II, como el de tipo III, que añade una capa aún más gruesa de 50 µm para una mayor protección.

El proceso aumenta el grosor de la capa oxidada pasivante mediante el uso de ácidos y un proceso electrolítico. El óxido de aluminio es una cerámica dura, por lo que este revestimiento es realmente resistente.

La selección del material para tu pieza es crucial y dependerá de las características que necesites. El aluminio suele ser una buena opción por las razones expuestas anteriormente, pero hay muchas más opciones de metal y plástico disponibles. Para ayudarte a elegir el material adecuado para el mecanizado CNC, hemos elaborado un selector de materiales para CNC de bolsillo como guía de referencia rápida.

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