Piezas de torneado CNC: Cómo la selección de materiales influye en el coste, la precisión y la eficiencia de la producción

En el caso de las piezas de torneado CNC , cabe destacar que la elección del material tiene un impacto discreto en los costos, las limitaciones de precisión y la eficiencia de producción de las piezas torneadas CNC. Un pequeño cambio en la elección del material puede resultar en una vida útil impredecible de las herramientas del torno CNC, un aumento exponencial de los desechos o un plazo de entrega impredecible.

Cuando busca un proveedor confiable de piezas torneadas CNC, ¿tienen la capacidad de mecanizar su pieza o proporcionarle un experto consultor que pueda optimizar la cadena de suministro?Años de mi experiencia, como proveedor de servicios en la industria del torneado CNC, me han enseñado que la elección del material es la base directa del costo, la precisión y la eficiencia en la fabricación de piezas.

Este manual combina el conocimiento práctico de JS Precision con los últimos conocimientos de la industria, en un intento de informarle sobre la forma en que las características de los distintos materiales influirán en todo el proceso de producción, para que pueda evitar cualquier riesgo al momento de elegir materiales.

Tabla de respuestas básicas

Conclusiones clave

El material es el primer factor de costo: el costo del material, la facilidad con la que se puede mecanizar y las herramientas requeridas determinan el costo de una pieza torneada con CNC.

La maquinabilidad es un factor que dicta la precisión y la velocidad, ya que las características de dureza, tenacidad y temperatura de un material tienen una influencia directa en la estabilidad dimensional, la calidad de la superficie y el tiempo de producción.

La colaboración temprana es esencial para ahorrar costos: colaborar con un fabricante de piezas torneadas CNC en las primeras etapas del proceso de diseño, como JS Precision, permite maximizar su conocimiento del proceso.

Maquinabilidad del material en producciones de bajo volumen: En producciones de bajo volumen, la maquinabilidad de los materiales es aún más importante en las piezas de torneado CNC. En estas producciones, es fundamental maximizar la maquinabilidad de los materiales.

Los proveedores confiables tienen soluciones sistemáticas: el proveedor de piezas de torneado CNC de alto nivel debe tener un conocimiento integral de la ciencia de los materiales, la ingeniería de procesos y los conceptos básicos de la gestión de la cadena de suministro para poder ofrecer las mejores opciones.

Experiencia de precisión de JS: La selección de materiales para piezas torneadas CNC afecta el costo y la precisión

Con una amplia experiencia de 15 años en la industria del torneado CNC, nuestra empresa ha satisfecho las solicitudes de más de 5000 clientes internacionales. Además, ha completado más de 8000 proyectos.

Conocemos a fondo las propiedades de más de 300 grados de torneado , como la aleación de aluminio 6061, comúnmente conocida como aleación de aluminio 6061 de grado industrial, cuyas propiedades de procesamiento mecánico y condiciones de tratamiento térmico se especifican con precisión en la norma ASTM B221/B221M-24 . Todo esto nos ayuda a identificar el grado de material adecuado según la idoneidad de las condiciones de aplicación.

Por ejemplo, optimizamos la velocidad de procesamiento, la velocidad del husillo y el sistema de refrigeración para el procesamiento de conectores de aleación de titanio. Esto fue para uno de nuestros clientes que trabajaba con equipos médicos.

Nuestros ingenieros lograron reducir el tiempo de procesamiento por pieza en un 18 % y la vida útil de las herramientas en más del doble. Finalmente, con la misma precisión de ±0,01 mm, el tiempo de procesamiento redujo el costo total en un 15 %.

Este artículo contiene un resumen de nuestras propias experiencias en innumerables situaciones similares. Todos estos puntos se han probado en producción , por lo que puede confiar en esta información. Esperamos que, a partir de estas experiencias, podamos ofrecerle consejos útiles para evitar problemas al seleccionar materiales para piezas de torneado CNC.

¿Le interesa obtener información sobre el caso práctico de JS Precision sobre la selección óptima de materiales para piezas de torneado CNC según las normas ISO? Contáctenos e indíquenos los criterios de uso y rendimiento de su producto. Recibirá asesoramiento personalizado gratuito para evitar errores al elegir el material.

¿Cómo influye la dureza del material en la precisión de sus piezas de torneado CNC?

Después de comprender nuestra experiencia práctica, discutiremos el aspecto muy importante de la dureza de los materiales porque este es un determinante crítico en el nivel de dificultad del proceso de torneado CNC, a su vez, esto influirá en el nivel de precisión de las piezas de torneado CNC.

Los materiales de alta dureza son resistentes al desgaste, pero requieren alta presión para su procesamiento. Los materiales blandos son fáciles de cortar, pero pueden afectar la resistencia y la estabilidad dimensional. Lograr un equilibrio es una tarea compleja.

Influencia de la dureza en el desgaste de las herramientas y las variaciones de tamaño

Al mecanizar una pieza de trabajo con un valor de dureza de HRC30 o superior , el desgaste de la herramienta se produce en la cara del flanco de la fresa, con el resultado de que el contacto entre la herramienta y la pieza de trabajo cambia, y esto conduce a una variación en las dimensiones de las piezas de torneado CNC.

Cómo el calor de corte reduce la precisión en materiales blandos

La baja resistencia al corte y la fácil acumulación de calor son características de materiales blandos como las aleaciones de aluminio. Un fluido o unas condiciones de corte inadecuados pueden provocar una expansión localizada debido al calentamiento, que posteriormente se contrae por el enfriamiento. Esto puede provocar la pérdida de control de los tamaños y el incumplimiento de los estándares de precisión.

Estabilidad del material: precisión y tensión a largo plazo

La barra estirada en frío tendrá tensiones de mecanizado residuales, mientras que la pieza en bruto forjada tendrá tensiones distribuidas uniformemente.

Durante el proceso de torneado CNC, la liberación de tensión puede provocar pequeñas deformaciones en las piezas, y la norma ISO 286-2:2010 requiere explícitamente que las fluctuaciones dimensionales a largo plazo de las piezas de precisión se controlen dentro del 30% del rango de tolerancia, lo que impone requisitos estrictos sobre la estabilidad del material de las piezas torneadas de precisión CNC.

¿Cómo optimizan el rendimiento del material los principales fabricantes de piezas torneadas CNC?

El aprovechamiento del material tiene un impacto directo en los costos de producción. Los mejores fabricantes de piezas torneadas CNC utilizan la optimización multidimensional para optimizar el uso del material. JS Precision cuenta con amplia experiencia en este ámbito.

Anidamiento inteligente y optimización de piezas en bruto: reducción de desperdicios desde el principio

Introduzca exactamente las especificaciones de barra requeridas para las piezas, diseñe varias piezas mediante software de anidamiento y concéntrese en el tamaño mínimo posible. El consumo de material podría reducirse en un 30 %.

Optimización de la ruta de proceso: alcanzar objetivos con cortes reducidos

Es necesario asignar racionalmente los procesos de torneado de desbaste y acabado, utilizar piezas en bruto con forma casi final y minimizar el volumen de material durante el torneado. Esto permitirá que el aprovechamiento del material supere el 25 %.

Gestión de residuos con valor añadido: reciclaje y economía circular de chips

Se debe establecer un sistema de reciclaje categorizado para la venta de chips de diferentes materiales. Esto se traduce directamente en una reducción de costos para los clientes de los productos fabricados, en una situación beneficiosa para todos: la fabricación ecológica y el ahorro de costos.

¿Quiere optimizar su uso de material? Suba los planos de sus piezas a JS Precision y nuestros ingenieros de procesos combinarán el anidamiento inteligente y la optimización de procesos para desarrollar un plan de ahorro de material personalizado, optimizando así la producción de piezas torneadas CNC.

¿Qué materiales son los mejores para producir piezas torneadas de precisión CNC?

Para que las piezas torneadas con precisión CNC se consideren un producto premium, deben utilizar un material adecuado. Estos materiales ya están optimizados para procesos de torneado de ultraalta precisión.

Historia de base - Aleaciones de corte libre: El nacimiento de la "fórmula"

El acero y el latón de fácil corte tienen aditivos como plomo y azufre que reducen el arrastre de la herramienta, facilitan la rotura de la viruta y mejoran el acabado de la superficie, lo que los convierte en una opción de material económico para piezas torneadas de precisión CNC.

El rey de la estabilidad: acero inoxidable endurecido por precipitación y aleación de aluminio de baja tensión

El proceso 17-4PH ofrece resistencia a temperaturas elevadas, buena resistencia mecánica y resistencia a la corrosión. El proceso 6061-T651 en aleación de aluminio elimina cualquier tensión interna, lo que lo hace ideal para un procesamiento preciso con mínima deformación.

Opciones de alta gama: acero para herramientas de baja deformación y aleación de invar

Se sabe que el acero para herramientas de baja deformación preendurecido proporciona un buen grado de estabilidad dimensional , además, se sabe que la aleación Invar posee un coeficiente de expansión térmica con un valor bajo.

¿Tiene dudas sobre qué material elegir para fabricar sus piezas de torneado de precisión CNC? JS Precision le recomendará la solución de material más adecuada e incluso le ofrecerá un servicio de corte de prueba en lotes pequeños para comprobar la eficiencia de procesamiento de dicho material.

Figura 1 El torneado de control numérico puede procesar diversos materiales, incluidos metales (como aluminio, acero, latón y titanio), plásticos y materiales compuestos.

¿Cómo puede su elección de material acelerar o retrasar la entrega de piezas torneadas personalizadas?

El tiempo de entrega de piezas torneadas personalizadas depende directamente del material utilizado. La accesibilidad del material, su preprocesamiento y la dificultad del mecanizado también influyen en la determinación del plazo de entrega.

Cronología de la cadena de suministro: Materiales estándar en stock vs. materiales de pedido especial

Los materiales comunes como las aleaciones de aluminio 6061 y el acero inoxidable 303 se encuentran comúnmente en el inventario, y el tiempo de adquisición es de 1 a 3 días, los materiales especiales como las aleaciones de titanio y las aleaciones de alta temperatura necesitan una adquisición especial, y esto demora entre 4 y 8 semanas.

Tiempo de espera de preprocesamiento: indispensable reposo y tratamiento térmico

Algunos materiales requieren un período de reposo para liberar tensiones, que dura de 24 a 48 horas, y el acero de alta resistencia requiere un tratamiento térmico de revenido. Además, podría requerirse un tratamiento térmico secundario si se utilizan procesos de mecanizado de desbaste, lo que aumenta el tiempo total de 3 a 10 días.

Variación de la eficiencia del mecanizado y posprocesamiento: del torno al tratamiento de superficies

Los materiales mecanizables tienen una velocidad de corte que oscila entre 100 y 150 m/min, mientras que para el grupo de aleaciones de titanio es de apenas 10 a 20 m/min, y cualquier tratamiento especial de superficie demora alrededor de 5 a 7 días, lo que retrasa todo el cronograma de entrega.

¿Cómo influyen las propiedades del material en el ciclo de vida y el coste de sus herramientas de torno CNC?

La vida útil de las herramientas de torno CNC y su costo dependen directamente del tipo de material, ya que diferentes materiales provocan diferentes tipos de desgaste de la herramienta.

1. Abrasión: "Resbaste" según la dureza del material

Las aleaciones de aluminio con alto contenido de silicio y los materiales pulvimetalúrgicos tienen partículas duras que hacen que el revestimiento de la herramienta y el sustrato se opaquen rápidamente, lo que genera una vida útil de 1/5 de la de las herramientas revestidas normales.

2. Desgaste termoquímico: “Fusión” y difusión a altas temperaturas

Al tornear acero inoxidable y aleaciones a base de níquel, las temperaturas en la zona de corte pueden alcanzar los 800-1000 °C. Las uniones entre los recubrimientos de la pieza y la herramienta, junto con la difusión de elementos, contribuyen al desgaste por cráter.

3. El costo de la tenacidad insuficiente: microastillado durante el mecanizado de materiales frágiles

En el caso del torneado de piezas de hierro fundido y carburo cementado, el filo tiende a verse afectado por las fuerzas de impacto, lo que produce microastillas.

¿Busca reducir los costos de las herramientas de torno CNC? Contacte con JS Precision. Le recomendaremos las herramientas adecuadas según la naturaleza de su material.

Figura 2 La calidad y la preparación del material de la pieza de trabajo afectarán la vida útil de la herramienta.

¿Cómo aprovechar los servicios de torneado CNC para lograr la máxima eficiencia del material?

Para lograr la máxima eficiencia en el uso de materiales, es fundamental contratar profesionales en servicios de torneado CNC. JS Precision cuenta con un plan integral para la eficiencia de materiales, desde el diseño hasta la producción en masa.

Diseño para Fabricabilidad – Diseño para aligeramiento y formas casi netas

Al ofrecer sugerencias sobre diseño para fabricación (DFM) y adoptar diseños como estructuras huecas y piezas en bruto con formas casi netas, el consumo de materiales podría reducirse en más del 22%, disminuyendo así los costos unitarios.

Estrategia para la agregación de pedidos y compartición de espacios en blanco

Cuando se trata de piezas de torneado CNC de bajo volumen, agrupar varios pedidos y utilizar piezas comunes con las mismas especificaciones reduce el desperdicio de material del 15% a menos del 5%.

Implementación de Procesos Avanzados: Reducción de Desperdicios – Los Beneficios del Conformado en Frío y el Torno-Fresado

Mediante el uso de cabezal frío y moleteado para crear algunas de las características y fresado-torneado para minimizar el tiempo de sujeción, la cantidad de eliminación de metal se ha reducido en gran medida y se ha mejorado la eficiencia.

Maquinabilidad: La clave del éxito para piezas de torneado CNC de bajo volumen

En el caso de piezas de torneado CNC de bajo volumen , la maquinabilidad del material es de mucha mayor importancia en comparación con la funcionalidad de rendimiento óptimo, ya que afecta el costo, la entrega y el riesgo.

Composición del costo unitario: la razón detrás de una mayor sensibilidad a la maquinabilidad al utilizar volúmenes pequeños

Para pedidos de lotes pequeños, el costo de los costos fijos es del 60% al 70%. Los materiales que se pueden mecanizar fácilmente tienen un tiempo de procesamiento corto, y los costos de modificación y depuración pueden incluso duplicar las diferencias en el costo unitario.

La velocidad lo es todo: la necesidad de una iteración rápida y la validación del mercado

El uso de materiales fáciles de mecanizar, como el acero 12L14 y la aleación de aluminio 6061, durante la etapa de I+D permite una entrega rápida de prototipos en un plazo de 3 a 5 días. Esto agilizó el proceso de validación del desarrollo del producto, que se retrasaría de 2 a 3 semanas con materiales difíciles de mecanizar .

Reducir las barreras de entrada: estabilizar el proceso

Los materiales fáciles de procesar tienen una tasa de calificación de evaluación superior al 99%, lo que mitiga dificultades como la inestabilidad dimensional y los defectos en la superficie de materiales difíciles de mecanizar.

Figura 3 El mecanizado CNC de lotes pequeños se refiere al uso de equipos CNC para producir piezas en pequeñas cantidades, que normalmente van desde decenas a miles de piezas.

Reducción de costos del 28 %: reemplazo de material y optimización del proceso para remodelar el torneado CNC de 10 000 carcasas de sensores.

Antecedentes y desafíos

La empresa involucrada era una empresa de sensores industriales que requería 10,000 carcasas para sensores. El material utilizado inicialmente fue acero inoxidable 304, cuyo precio unitario era de $8.5. El principal problema que surgió fue el endurecimiento mecánico, que provocaba un rápido desgaste de las herramientas, lo que generaba problemas de eficiencia y presupuesto.

Solución de precisión JS

Los ingenieros de JS Precision realizaron primero un análisis de ingeniería de valor del material . Sin embargo, determinamos que el entorno operativo del cliente no presentaba una exposición química extrema y, por lo tanto, no se requería la alta resistencia a la corrosión del acero inoxidable de grado 304.

Por ello, propusimos una modificación del material al acero inoxidable 416 sin plomo mecanizable. Este material conserva un buen nivel de resistencia a la corrosión , pero sus propiedades de mecanizado se mejoran enormemente para permitir velocidades de hasta 80 m/min.

Considerando la naturaleza del material 416, fue necesario optimizar las condiciones de corte, variando la velocidad de avance de 0,1 mm/r a 0,2 mm/r, y adoptando fresas con recubrimiento de TiN más económicas. La vida útil de la herramienta, que antes era de 200 piezas por herramienta, se ha ampliado a 800 piezas por herramienta.

Además, en función de las dimensiones finales de la pieza, calculamos con precisión el diámetro de la barra de compra de Φ32 mm a Φ30,5 mm para que las virutas producidas por pieza se redujeran y el uso de material aumentara en un 12 %.

Resultados finales obtenidos

El costo unitario disminuyó a $6,12, un 28% menos, generando un ahorro de $23.800, la capacidad de procesamiento aumentó un 35%, el tiempo de entrega se acortó de 25 días a 18 días, generando un nivel muy alto de satisfacción del cliente.

¿Le interesa lograr ahorros similares? Comparta sus necesidades de componentes y sus dificultades con JS Precision y diseñaremos una estrategia personalizada de ahorro basada en la sustitución de componentes u otras técnicas para que los servicios de torneado CNC le aporten más valor.

Figura 4 Piezas de sensores personalizados de alta calidad

Como proveedor confiable de piezas de torneado CNC, ¿cómo puede JS Precision guiar la mejor selección?

En JS Precision, como uno de los principales proveedores de piezas torneadas CNC , podemos ayudarlo durante todo el proceso de elección del material adecuado.

• La comunicación detallada refina los requisitos vagos a términos específicos, como "resistencia a la corrosión" en relación con los grados apropiados de material.
• Ofrecer soluciones alternativas rentables, como reemplazar el acero inoxidable 303 con 416 y el aluminio 7075 con 2024, sin sacrificar el rendimiento crítico.
• Proporcionar producción de prueba a pequeña escala de piezas torneadas personalizadas para verificar la compatibilidad entre materiales y procesos, garantizando la viabilidad de la producción en masa.

Preguntas frecuentes

P1: ¿Cuáles son las diferencias entre el mecanizado de aleaciones de aluminio y el mecanizado de acero inoxidable?

La principal distinción radica en la disipación de calor y el endurecimiento por acritud. El aluminio es un buen conductor de calor, por lo que durante el mecanizado se presta especial atención a la disipación de viruta y a la prevención de recrecimientos en el filo. Al carecer de conductividad térmica, el proceso de enfriamiento debe ser eficiente y también debe evitarse el endurecimiento por acritud.

P2: ¿Por qué la superficie del acero de libre mecanizado (como el 12L14) es más lisa?

Los componentes aditivos del acero de fácil corte, como el plomo y el azufre, crean una capa lubricante sobre las virutas cuando ocurre un proceso de mecanizado, haciendo así que la superficie del producto creado sea más lisa ya que habría menos fricción entre la herramienta de corte y las virutas.

P3: ¿Cómo es posible que los costos de producción de lotes pequeños de componentes de aleación de titanio sean tan irrazonablemente altos?

El costo de la aleación de titanio es elevado, y la velocidad de corte debe ser muy baja para evitar la combustión durante el proceso. El equipo necesario para cortar la aleación de titanio es muy costoso y requiere equipos de refrigeración de alta presión. Las cantidades de producción más pequeñas no pueden cubrir el costo asociado con la depuración de los procesos y equipos.

Q4: ¿Suministran certificados de material?

Por supuesto. Emitimos certificados de material original (CMO) para todos los proyectos críticos, que nos informan sobre la composición química, la resistencia mecánica y otros valores del material, lo que permite la trazabilidad de su origen y rendimiento. Es un requisito fundamental de nuestro sistema de gestión de calidad.

P5: ¿Cuánta precisión se puede conseguir normalmente en los torneados?

Para piezas torneadas de precisión CNC de tamaño mediano, en producción en masa, es posible mantener una tolerancia de diámetro estable de ±0,005 mm y una redondez de 0,003 mm. Las precisiones mencionadas variarán ligeramente según las propiedades del material y las técnicas de procesamiento.

P6: ¿La tolerancia del diámetro de la barra afectará el costo de mis piezas?

Sí, lo hará. Podemos comprar barras de alta precisión con tolerancias ajustadas (como la H11). Esto será costoso, pero reducirá la sobremedida de mecanizado, ahorrando así tiempo y costes de herramientas. Determinaremos el valor óptimo de la tolerancia de la barra.

P7: ¿Su empresa ofrece pruebas de sustitución de materiales?

Sí. En el caso de socios comerciales a largo plazo que requieran ahorros u optimización de costos, podríamos organizar pruebas de fabricación a pequeña escala para comparar la viabilidad de la alternativa en cuanto a precisión de tamaño, calidad de la superficie, características de rendimiento o cualquier requisito similar.

P8: ¿Cuáles son los principales beneficios de colaborar con JS Precision en lugar de otros proveedores de servicios de torneado en su región?

Ofrecemos ingeniería de materiales altamente integrada, optimización general de costos desde la perspectiva de DFM hasta la producción en masa y una experiencia colaborativa basada en una plataforma digital, lo que nos permite ofrecerle la solución de piezas de torneado CNC más rentable, de mayor precisión y más rápida.

Resumen

La selección de materiales se describe como el factor clave en la fabricación de piezas de torneado CNC. El uso del material adecuado resulta en un costo manejable, dimensiones precisas y una entrega correcta y eficiente; sin embargo, el uso del material incorrecto genera numerosos problemas.

Desde la elección de los materiales básicos más fáciles de mecanizar en el contexto de piezas de torneado CNC de bajo volumen hasta la selección de la aleación "campeona" según el parámetro de "mejor rendimiento" en el contexto de componentes críticos de gran volumen, cada decisión da como resultado la creación de "márgenes de ventaja competitiva".

No consideres las elecciones materiales como eventos aislados.

Contáctenos hoy mismo con el equipo de ingeniería de JS Precision y proporciónenos los planos de sus piezas y sus necesidades de rendimiento. Le proporcionaremos un presupuesto gratuito para nuestros servicios de torneado CNC , además de un informe gratuito de recomendaciones para la selección de materiales y la optimización del proceso. Podemos trabajar juntos para optimizar cada material y hacer que cada pieza sea valiosa.