El acero inoxidable es uno de los materiales de mecanizado más utilizados . El mecanizado del acero inoxidable permite crear productos y herramientas para todos los sectores.
El mecanizado del acero inoxidable no es tan sencillo como el de materiales como la madera. El acero inoxidable posee una elevada dureza y resistencia a la tracción. Por lo tanto, su mecanizado requiere comprender los diferentes procesos metalúrgicos que funcionan bien con este material.
Este artículo analizará los diferentes grados de acero inoxidable y los métodos para mecanizarlos. Además, ofrecerá varios consejos para que el mecanizado de acero inoxidable sea el proceso de metalurgia más sencillo.
¿Qué es el acero inoxidable?
El acero inoxidable es una aleación de hierro y cromo. También se pueden añadir otros elementos, como el carbono, para obtener propiedades específicas. La cantidad de cromo es de al menos un 11 %.
El hierro posee excelentes propiedades físicas, como resistencia y durabilidad. Sin embargo, es muy propenso a la corrosión y la abrasión. La adición de cromo al hierro le confiere mayor resistencia a la corrosión y la abrasión.
¿Se puede mecanizar el acero inoxidable?
Sí, el acero inoxidable se puede mecanizar. De hecho, existen muchos métodos diferentes para mecanizarlo. Mecanizar acero inoxidable puede ser bastante sencillo una vez que se comprenden sus propiedades y los métodos de mecanizado adecuados.
Tipos de acero inoxidable
El acero inoxidable es una amplia gama de materiales. Muchos creen erróneamente que se trata de una aleación específica. Existen más de 150 grados de acero inoxidable, los cuales se dividen en diversas clases.
Exploremos una por una las cinco clases de aceros inoxidables:
Aceros inoxidables austeníticos
El acero inoxidable austenítico es la variedad más popular entre todos los aceros inoxidables. Estos aceros reciben este nombre debido a su estructura austenítica. Los aceros inoxidables austeníticos son no magnéticos y no se pueden endurecer mediante tratamiento térmico. Estas propiedades se deben a elementos como el níquel, el manganeso y el nitrógeno.
Los aceros inoxidables austeníticos se dividen en dos subgrupos: AISI 200 y AISI 300. En ocasiones, se añade molibdeno a estos aceros para aumentar su resistencia a la corrosión.
Ejemplos de aceros inoxidables austeníticos
- TIPO 304
- TIPO 316
- Aleación 20 (Carpintero 20)
- Tipo 321H
- Tipo 309S
Propiedades del acero inoxidable austenítico
- Resistencia a la corrosión: Muy alto
- Tratable térmicamente: No
- Magnético: No magnético
- Tenacidad: Muy alto
- Ductilidad: Muy alto
- Capacidad de soldadura: Alto
- Contenido de cromo: 18% en promedio
- Contenido de níquel: Generalmente entre el 8% y el 12%
- Contenido de molibdeno: 2% a 7%
- Contenido de carbon: Menos de 0.1%
- Corrosión bajo tensión: Baja resistencia
Aplicaciones del acero inoxidable austenítico
- Los aceros inoxidables de grado 200 se utilizan en productos domésticos como lavadoras, automóviles, arquitectura, depósitos de agua y lavavajillas.
- Los aceros inoxidables de grado 300 se utilizan para fabricar componentes aeroespaciales, productos farmacéuticos, herramientas para la industria minera, cubertería y equipos de almacenamiento.
Aceros inoxidables ferríticos
Los aceros inoxidables ferríticos se descubrieron en los albores de la historia (1912). Sin embargo, no fue hasta la década de 1980 cuando comenzaron a utilizarse de forma generalizada. Los aceros inoxidables ferríticos pertenecen a la familia AISI 400.
Los aceros inoxidables ferríticos no destacan entre otros aceros por sus propiedades físicas. Sin embargo, poseen una calidad excepcional en propiedades magnéticas y resistencia química. La fortaleza del acero férrico reside en su resistencia a la corrosión bajo tensión.
Ejemplos de acero inoxidable ferrítico
- TIPO 405
- Tipo 409L
- Tipo 410L
- TIPO 430
- TIPO 439
- TIPO 447
Propiedades del acero inoxidable ferrítico
- Resistencia a la corrosión: Muy alto
- Tratable térmicamente: No
- Magnético: Magnetometría
- Tenacidad: Media
- Ductilidad: Media
- Capacidad de soldadura: Bajo
- Contenido de cromo: 10.5% a 30%
- Contenido de níquel: Generalmente sin níquel
- Contenido de molibdeno: Generalmente entre el 1% y el 2%
- Contenido de carbon: Menos de 0.08%
- Corrosión bajo tensión: Alta resistencia
Aplicaciones de los aceros inoxidables ferríticos
- Los aceros inoxidables ferríticos se utilizan en la fabricación de utensilios de cocina, piezas de automóviles y herramientas industriales.
Aceros inoxidables martensíticos
Los aceros inoxidables martensíticos reciben su nombre de Adolf Martens. Estos aceros se caracterizan por su excepcional dureza. Para lograr una mayor dureza y revenido, se les aplican tratamientos térmicos y de envejecimiento. Los aceros inoxidables martensíticos pueden tener un alto o bajo contenido de carbono.
Ejemplos de aceros inoxidables martensíticos
- X12Cr13
- X20Cr30
- X50CrMoV15
- X17CrNi16-2
Propiedades de los aceros inoxidables martensíticos
- Resistencia a la corrosión: Alto
- Tratable térmicamente: Sí:
- Magnético: Mayormente magnéticos, algunos no magnéticos
- Tenacidad: Bajo para sin templar, alto para templado.
- Ductilidad: Alto
- Capacidad de soldadura: Alto
- Contenido de cromo: 12% a 17%
- Contenido de níquel: Generalmente sin níquel, a veces entre un 2% y un 4%.
- Contenido de molibdeno: De cero a 1%
- Contenido de carbon: 0.1% a 1.2%
- Corrosión bajo tensión: Poca resistencia
Aplicaciones de los aceros inoxidables martensíticos
Los aceros martensíticos se utilizan para instrumental quirúrgico, equipos dentales, vigas de puertas, topes, armas de fuego, cubertería y rodamientos de bolas.
Aceros inoxidables dúplex
Los aceros inoxidables dúplex poseen dos componentes estructurales en su diseño. Las aleaciones dúplex son una combinación de aceros inoxidables austeníticos y ferríticos. Los aceros inoxidables dúplex mejoran las propiedades de estos dos elementos estructurales constituyentes. Existen tres grados de acero inoxidable dúplex: dúplex estándar, superdúplex y dúplex de bajo contenido de azufre.
Ejemplo de acero inoxidable dúplex
- X2CrNiN22-2
- X2CrCuNiN23-2-2
- X2CrNiMoSi18-5-3
- X2CrMnNiMoN21-5-3
- X2CrNiMoCuN25-6-3
- X2CrNiCuN23-4
Propiedades del acero inoxidable dúplex
- Resistencia a la corrosión: Bueno a muy alto
- Tratable térmicamente: Sí:
- Magnético: Magnético debido a la presencia de estructura ferrítica
- Tenacidad: Alto
- Ductilidad: Medio a alto
- Capacidad de soldadura: Alto si contienen nitrógeno
- Contenido de cromo: 18% a 30%
- Contenido de níquel: 1% a 9.5%
- Contenido de molibdeno: 0.1% a 5%
- Contenido de carbon: Ninguna
- Corrosión bajo tensión: Resistencia muy alta
Aplicación del acero inoxidable dúplex
Los aceros inoxidables dúplex se utilizan para intercambiadores de calor, tubos, carcasas, columnas, condensadores, reactores, sistemas de tuberías y otros equipos comerciales.
Aceros inoxidables endurecidos por precipitación
Los aceros inoxidables endurecidos por precipitación, también conocidos como aleaciones de acero inoxidable PH, contienen pequeñas cantidades de elementos como titanio, cobre, fósforo o aluminio. Tras su formación, estos aceros se someten a un tratamiento de endurecimiento por envejecimiento. Los aceros inoxidables endurecidos por precipitación pueden tener una resistencia a la fluencia de 3 a 4 veces mayor que la del acero inoxidable austenítico.
Ejemplo de aceros inoxidables endurecidos por precipitación
- Acero 17-4 PH
Propiedades de los aceros inoxidables endurecidos por precipitación
Las propiedades de los aceros endurecidos mediante PH son muy variables y están especialmente seleccionadas para obtener los resultados deseados.
Aplicaciones del acero inoxidable endurecido por precipitación
Los aceros endurecidos PH se utilizan en aplicaciones que requieren una resistencia extremadamente alta. Algunos ejemplos comunes son la construcción naval, la aeronáutica, las centrales nucleares y la industria química.
Procesos de mecanizado de acero inoxidable
El acero inoxidable puede someterse a una variedad de procesos de mecanizado diferentes. Algunos de estos procesos son:
Fresado
El fresado es el proceso de mecanizado primario más común para el acero inoxidable. Utiliza herramientas de corte giratorias de alta velocidad para una pieza de trabajo fija. Elegir la herramienta adecuada al usar fresadoras en aleaciones de acero inoxidable es fundamental. El uso de herramientas incorrectas o velocidades elevadas puede provocar un desgaste rápido de la herramienta. El fresado de acero inoxidable ofrece una precisión muy alta y un filo de corte liso.
Torneado
El torneado requiere una herramienta de corte fija y una pieza de trabajo giratoria. La herramienta entra en contacto físico con la pieza giratoria para eliminar material. El torneado es un proceso común para el mecanizado de acero inoxidable austenítico. Es importante minimizar el voladizo de la herramienta al mecanizar aceros inoxidables.
Trío
El taladrado es un proceso de mecanizado secundario que se utiliza junto con otras técnicas de metalurgia. Se realiza para crear agujeros en la pieza metálica. En el acero inoxidable, se taladran agujeros para tornillos, para el ensamblaje secundario o por motivos estéticos.
Hilos de cuerda
El roscado se realiza en piezas de acero para el montaje de tornillos y sujetadores. Las roscas pueden estar dentro de un orificio o en la superficie exterior de la pieza. El roscado en acero inoxidable se suele realizar en tubos y tuberías.
Corte por láser
El corte por láser utiliza un haz de luz amplificado para fundir y eliminar acero inoxidable. Este método solo funciona con láminas delgadas de acero inoxidable. Es superior a las herramientas de carburo cementado, ya que no se produce desgaste. Sin embargo, es muy costoso y requiere mano de obra altamente especializada.
Trituración
El rectificado se realiza para mejorar el acabado superficial del acero inoxidable. También puede aumentar la precisión de la pieza al eliminar una cantidad mínima de material. El rectificado consiste en frotar discos abrasivos contra las piezas de acero inoxidable. Este proceso también elimina las rebabas producidas por la soldadura. El rectificado contribuye a obtener un filo de corte liso en las piezas de acero inoxidable.
EDM (Mecanizado por descarga eléctrica)
El mecanizado por descarga eléctrica (EDM) utiliza pulsos eléctricos para fundir el metal. Estos pulsos tienen un voltaje y una frecuencia muy altos. Este proceso tiene limitaciones en cuanto al espesor de corte del acero inoxidable.
Corte por chorro de agua
El corte por chorro de agua utiliza la fuerza del agua a alta presión para erosionar y cortar el material. Este proceso permite cortar láminas gruesas de acero inoxidable. Sin embargo, si el tipo de acero inoxidable presenta baja resistencia a la corrosión, el corte por chorro de agua puede tener efectos adversos.
¿Es difícil mecanizar el acero inoxidable?
El acero inoxidable puede presentar algunas dificultades durante el mecanizado. Estas dificultades son comunes en la mayoría de los procesos de mecanizado. Sin embargo, tomando ciertas precauciones, se pueden evitar los problemas que surgen al mecanizar acero inoxidable.
El problema principal surge debido al sobrecalentamiento de la superficie del acero. El sobrecalentamiento es frecuente en cualquier proceso de mecanizado. En el caso de las aleaciones de acero inoxidable, el sobrecalentamiento compromete la resistencia a la corrosión del material. Sin embargo, se puede evitar el sobrecalentamiento controlando la pieza de trabajo. El acero inoxidable presenta tonalidades en la superficie al calentarse.
Esta reacción térmica se corrige mediante el proceso de decapado. El decapado consiste en tratar el acero inoxidable con ácido clorhídrico o sulfúrico. El ácido disuelve la capa de oxidación del acero, restaurando la resistencia a la corrosión de la aleación.
Problemas en el mecanizado de acero inoxidable
Algunas dificultades secundarias que se presentan en el mecanizado de acero inoxidable son:
- El acero inoxidable provoca un gran desgaste de las herramientas y disminuye su vida útil.
- Se requiere una fuerza elevada para obtener los resultados deseados.
- Las operaciones de mecanizado en acero inoxidable presentan un control deficiente de las virutas.
- Algunos tipos de acero inoxidable tienen una dureza excepcionalmente alta.
¿Qué aceros inoxidables son difíciles de mecanizar?
Cada variedad de acero puede presentar cierto grado de dificultad durante el mecanizado. Sin embargo, algunos aceros son más problemáticos en este sentido que otros. A continuación, se presentan algunos de los aceros difíciles de mecanizar y los problemas que presentan:
Alta de acero al carbono
Los aceros con alto contenido de carbono son difíciles de mecanizar debido a su extrema resistencia y dureza. Además, contienen materiales de grado carburo. Estos factores provocan un desgaste rápido de las herramientas.
Acero bajo en carbono
Las aleaciones con bajo contenido de carbono también pueden resultar difíciles de mecanizar. Esto se debe a la elevada blandura de estos aceros, que provoca que las virutas se adhieran a las herramientas de corte, lo que a su vez reduce su vida útil.
Acero inoxidable 316
El acero inoxidable 316 tiene una de las peores calificaciones de maquinabilidad. Requiere herramientas de corte especializadas para su mecanizado. Por lo tanto, el acero inoxidable 316 se utiliza para piezas cuando no existe ninguna otra opción viable.
Acero inoxidable 304
El problema del acero inoxidable 304 radica en su endurecimiento por deformación. Durante el mecanizado, el 304 presenta propiedades de endurecimiento rápido. Este problema se resuelve añadiendo azufre a la pieza.
¿Cuál es el acero inoxidable más fácil de mecanizar?
El acero inoxidable 416 es el más fácil de mecanizar. En la práctica, el mecanizado de los aceros inoxidables de la serie 400 es bastante sencillo. Por otro lado, el mecanizado de los aceros inoxidables de la serie 300 es más difícil.
Consejos para facilitar el mecanizado del acero inoxidable
El mecanizado de acero inoxidable puede simplificarse siguiendo estos consejos:
Preferimos materiales de alta calidad.
Para un funcionamiento óptimo, utilice materiales de alta calidad en sus piezas de trabajo. Existen numerosos grados de acero inoxidable, y dentro de cada grado, hay múltiples opciones de calidad. Invertir un poco más al principio puede ayudarle a ahorrar considerablemente en costes y evitar los inconvenientes de la rotura de herramientas.
Endurecimiento de trabajo
El endurecimiento por deformación es el fenómeno por el cual el acero inoxidable se vuelve más duro durante el mecanizado. Esto ocurre debido a la deformación plástica del acero inoxidable. El endurecimiento por deformación aumenta significativamente la dificultad del mecanizado de aceros inoxidables. Sin embargo, este endurecimiento puede disminuirse mediante la aplicación de refrigerante a la herramienta de corte.
Herramientas rígidas
Las conexiones de las herramientas y la configuración de la máquina deben ser extremadamente precisas. Cualquier vibración de la herramienta se amplifica y resulta en un mecanizado deficiente. Además, la bancada de la máquina no debe vibrar excesivamente después de la colocación de las piezas.
Material de la herramienta
Seleccionar el material adecuado para la herramienta es fundamental para obtener un resultado de alta calidad. Dos opciones comunes para la fabricación de herramientas son el carburo cementado y el acero de alta velocidad.
El acero de alta velocidad se usa comúnmente en brocas y sierras eléctricas. Estas herramientas están diseñadas para soportar altas velocidades de movimiento. Las herramientas de carburo cementado están hechas de carburo de tungsteno, carburo de titanio o carburo de tantalio.
Las herramientas de carburo son más rápidas que las de acero de alta velocidad. Además, ofrecen un mejor acabado, lo que las hace ideales para la producción en masa y altas velocidades de corte. Sin embargo, los aceros de alta velocidad son considerablemente más económicos.
Utilice herramientas afiladas
Asegúrese de contar con herramientas afiladas para un mecanizado uniforme y preciso. Es preferible reemplazar las herramientas desgastadas. El uso de herramientas desafiladas puede provocar roturas e incluso dañar la pieza de trabajo. Al trabajar con acero, también es necesario afilar los bordes de las herramientas.
Lubricantes
El uso de lubricante durante el mecanizado de aceros inoxidables es esencial. La lubricación cumple múltiples funciones en el mecanizado. En primer lugar, reduce la fricción entre la herramienta de corte y el metal, lo que aumenta la vida útil de la herramienta al disminuir su desgaste. En segundo lugar, la lubricación reduce la temperatura durante el proceso de mecanizado, lo que disminuye el endurecimiento por deformación y el sobrecalentamiento. Por último, los fluidos lubricantes también eliminan los residuos de acero inoxidable de la pieza de trabajo y las herramientas.
¿Cuáles son las ventajas del acero inoxidable?
El uso de acero inoxidable ofrece muchas ventajas. Estas ventajas superan con creces cualquier dificultad que pueda surgir durante el proceso de mecanizado. A continuación, se presentan algunas de estas ventajas:
- La principal ventaja del acero inoxidable es su resistencia a la corrosión. A diferencia del hierro, el acero inoxidable no se oxida, independientemente del nivel de humedad del ambiente.
- Con las herramientas adecuadas, es fácil moldear, cortar, unir y/o soldar acero inoxidable para darle la forma deseada.
- Existen múltiples opciones de acabado superficial para el acero inoxidable. Este es un requisito fundamental para lograr un aspecto estético atractivo.
- El acero inoxidable es muy higiénico. Esto lo hace apto para la industria alimentaria y los equipos quirúrgicos.
- Las características físicas de este material son excepcionales.
- Es muy resistente y dura mucho tiempo sin problemas.
- Es completamente reciclable.
¿Existen desventajas en el uso del acero inoxidable para el mecanizado?
Existen ciertos factores relacionados con los aceros inoxidables que pueden resultar desventajosos para algunos usuarios. Estos factores son:
- El acero inoxidable es caro.
- Es fácil abollarlo.
- Muchos tipos de acero inoxidable se rayan con facilidad.
¿Cuál es el acero inoxidable más económico para mecanizar?
El acero tipo 409 es el más económico. Los aceros de la familia ferrítica suelen ser más baratos debido a su menor contenido de cromo. El cromo es el principal factor que influye en el precio del acero.
Capacidades de mecanizado de acero inoxidable
El acero inoxidable se utiliza ampliamente en la fabricación de precisión debido a su resistencia, resistencia a la corrosión y durabilidad. Se puede procesar mediante diversos métodos de fabricación, como el mecanizado CNC, el utillaje rápido y el prototipado de chapa metálica, según los requisitos de diseño y las necesidades de producción.
Los flujos de trabajo de fabricación modernos permiten convertir directamente los diseños digitales en componentes físicos mediante maquinaria avanzada. Esto posibilita la producción eficiente de piezas complejas de acero inoxidable con una calidad y repetibilidad uniformes.
Para aplicaciones que requieren alta precisión y resultados de producción fiables, el mecanizado de acero inoxidable desempeña un papel importante a la hora de lograr tolerancias precisas y una calidad superficial estable en diferentes tipos de componentes.
Gracias a equipos de alta precisión y procesos de mecanizado bien establecidos, los fabricantes pueden obtener resultados precisos sin necesidad de invertir en maquinaria propia.
Para obtener más consejos de diseño, descargue nuestra Guía de diseño para mecanizado CNC.
Notas finales
Los productos de acero inoxidable son la opción preferida en muchas industrias. Las piezas de maquinaria, en particular, se fabrican con este material debido a su robustez y resistencia a la corrosión.
Preguntas Frecuentes (FAQ)
Aquí encontrará las respuestas a algunas preguntas frecuentes sobre el mecanizado de aceros inoxidables:
¿Es difícil mecanizar el acero inoxidable?
El acero inoxidable no es difícil de mecanizar. Sin embargo, requiere experiencia y la selección adecuada de herramientas. La experiencia ayuda a garantizar velocidades de corte correctas y ajustes precisos.
¿Cuál es el acero inoxidable mecanizado más común?
El acero inoxidable de grado 304 es el más comúnmente mecanizado debido a su gran demanda. Este acero posee alta resistencia a la corrosión y gran durabilidad. Además, es muy dúctil, resistente y soldable, lo que le confiere innumerables usos en diversas aplicaciones.
