¿A quién debo contactar para el fresado de metales difíciles de mecanizar?

¿Alguna vez has tenido que desechar una valiosa pieza de aleación de titanio TC4 tras decenas de horas de mecanizado de precisión debido a problemas de última hora con las marcas de la herramienta o vibraciones? Esto provoca un enorme retraso en el proyecto. El problema rara vez radica en el diseño, sino en la incapacidad del proveedor de fresadoras elegido para trabajar con metales extremadamente difíciles de mecanizar.

Con el creciente uso de metales difíciles de mecanizar en industrias de alta tecnología como la aeroespacial y la médica, contar con un socio de mecanizado confiable es fundamental para el éxito de su proyecto. En este libro, le presentamos el conocimiento de ingeniería de JS sobre el fresado de metales difíciles de mecanizar para ayudarle a superar sus desafíos.

Resumen de la respuesta principal

En este artículo se abordarán las siguientes preguntas:

Cómo superar los problemas fundamentales del fresado de metales difíciles de mecanizar, la brecha de costos y valor entre JS y sus competidores , qué conclusiones se pueden extraer de los estudios de casos reales de JS y las razones por las que JS se ha convertido en el proveedor de fresado preferido para el mecanizado de metales difíciles.

¿Por qué confiar en esta guía?

JS cuenta con una amplia experiencia en el campo del fresado CNC , siendo capaz de trabajar con más de 100 tipos de materiales como metales, plásticos de ingeniería y resinas de alta temperatura, ajustando con precisión los parámetros del proceso y controlando las características del material y los puntos de ajuste del fresado.

Nuestra experiencia práctica resulta decisiva ante los retos que plantean los componentes estructurales complejos y los materiales difíciles de procesar.

Por ejemplo, al procesar asientos de espejos de resina de alta temperatura para un determinado cliente de equipos ópticos, el material es propenso a ablandarse y deformarse debido al calor del corte.

Hemos controlado con éxito la tolerancia dimensional crítica dentro de ± 0,008 mm mediante la personalización de herramientas de corte afiladas, la adopción de una estrategia de alta velocidad y baja alimentación, y la cooperación con refrigeración por aerosol a baja temperatura, cumpliendo plenamente los requisitos de ensamblaje de los sistemas ópticos.

Además, en el mecanizado de piezas de paredes delgadas de aleación de aluminio para aviación, utilizamos tecnología de enlace de cinco ejes y optimización dinámica de la trayectoria de la herramienta para controlar la deformación estructural dentro de ± 0,005 mm, lo que cumple con la estricta definición de tolerancias de fabricación de precisión de la Sociedad Americana de Ingenieros Mecánicos (ASME) .

Desde metales difíciles de procesar hasta materiales no metálicos especiales, nuestro dominio de las bases de datos de procesos y las tecnologías de tratamiento de superficies garantiza que las piezas tengan una excelente funcionalidad y durabilidad, al tiempo que se logra una alta precisión geométrica.

Este manual se basa en la amplia experiencia de JS en el fresado de metales de difícil mecanizado. Según numerosos experimentos y pruebas in situ, nuestros expertos técnicos han integrado una valiosa experiencia en el proceso de fresado, el control de parámetros y las herramientas para metales de difícil mecanizado.

Esta guía es una valiosa referencia que le ayudará a superar los desafíos del mecanizado.

JS cuenta con una amplia experiencia en el fresado de metales de difícil mecanizado, y esta guía refleja una sólida experiencia práctica. Como proveedor especializado en fresado, garantizamos la calidad de nuestros servicios de fabricación de fresado CNC a medida y somos merecedores de su confianza.

Cuestiones centrales del fresado de metales duros y las soluciones de ingeniería de JS

El mecanizado de metales duros (por ejemplo, aleaciones de titanio, superaleaciones de níquel y aceros de alta resistencia) es un área tecnológicamente desafiante en el mecanizado. Estos materiales duros, resistentes, de alta resistencia y baja conductividad térmica son particularmente difíciles de fresar.

Tras años de experiencia como empresa profesional de fabricación de fresadoras CNC a medida, JS ha aplicado sus soluciones de ingeniería para resolver estos problemas.

Desafío 1: Tasas de chatarra espeluznantes: cómo obtenerlas repetidamente <5%

La elevada tasa de desechos en el mecanizado de metales difíciles de mecanizar se debe a la interacción entre las propiedades mecánicas del material y la operación de mecanizado. Las aleaciones de titanio presentan una resistencia a la tracción superior a 1000 MPa y una fuerza de mecanizado entre un 30 % y un 50 % mayor que la del acero común.

Además, su conductividad térmica es de 1/5 a 1/10 de la del acero No. 45. El calor de corte eleva la temperatura de la herramienta a 800-1000 °C y acelera el desgaste y la falla.

Las estadísticas del sector muestran que, para las empresas que se dedican al mecanizado de metales difíciles de mecanizar, las tasas de desperdicio suelen superar el 20%, e incluso el 50% en piezas complejas. Las medidas técnicas de JS Company para garantizar un nivel de desperdicio inferior al 5% son:

1. Verificación del pretratamiento de la materia prima:

Las materias primas se controlan minuciosamente mediante espectrómetros y durómetros. La velocidad de corte se regula en función de las variaciones de dureza entre lotes de aleaciones de titanio, con una desviación máxima del 5 %.

2. Optimización del sistema de herramientas:

Se utilizan herramientas de carburo de grano fino (3-5 μm) con recubrimiento de AlTiN para mejorar la resistencia al desgaste en más del 40 %. Los ángulos de ataque específicos (de -5° a 10°) y los ángulos de incidencia (de 5° a 12°) reducen la resistencia al corte y el calor.

3. Control adaptativo de parámetros de mecanizado:

El sistema CNC inteligente mantiene la fuerza y ​​el par de corte bajo monitoreo en tiempo real. Siempre que la tasa supere el 10%, disminuye automáticamente la velocidad de avance en un 15%-20% y la profundidad de corte en un 10%-15%.

4. Inspección de calidad de proceso completo:

En cada paso del mecanizado se ubican puntos de medición tridimensionales, utilizando herramientas con una precisión de 0,001 mm para garantizar que los errores dimensionales del proceso no superen el 50 % de la tolerancia de diseño.

Desafío 2: Especificaciones superficiales estrictas: ¿Pueden las aleaciones de titanio lograr un acabado espejo Ra0.2?

Lograr un acabado espejo Ra0.2 en aleaciones de titanio es parte de su dificultad. Su reactividad química facilita la formación de una capa de óxido durante el fresado, lo que aumenta la fricción. Su plasticidad también facilita la formación de rebabas, lo que conlleva una pérdida de integridad superficial. Además, incluso vibraciones mínimas del equipo (amplitud > 0,001 mm) afectan el acabado espejo.

Las tecnologías básicas de JS Company para lograr una superficie de espejo Ra0.2 en aleaciones de titanio son las siguientes:

1. Máquinas herramienta de ultraprecisión: velocidad del husillo 20.000 rpm, descentramiento radial y axial ≤0,0005 mm y precisión de posicionamiento de la guía de 0,001 mm/300 mm.

2. Fluido de corte ultra especial: Fluido de corte diluido en agua con aditivos de extrema presión en una concentración de 8% a 10%, presión de inyección de 0,8 a 1,2 MPa, caudal de 20 a 30 L/min y temperatura de corte en condiciones controladas inferior a 300 °C.

3. Plan de proceso de corte en varias etapas: 'Desbaste-Semiacabado-Acabado-Superacabado'. El superacabado utiliza una profundidad de corte pequeña (0,05-0,1 mm) y una alta velocidad de avance (1000-1500 mm/min) con interpolación circular.

4. Pulido espejo: Pulido mecánico con pasta de diamante (grano W0.5) bajo una presión de 0.1-0.2MPa y una velocidad de 1500-2000rpm, y se eliminan micro-remociones (0.005-0.01mm) para la eliminación de defectos superficiales.

Desafío 3: Problemas complejos: ¿Qué otros problemas "invisibles" existen?

Los metales difíciles de mecanizar se cortan con problemas "ocultos" que se pasan por alto fácilmente y que afectan la calidad del procesamiento y la productividad.

1. Las tensiones residuales del mecanizado provocan deformaciones en las piezas (0,1-0,5 mm/m), lo cual es inaceptable en piezas de paredes delgadas y componentes intrincados. JS utiliza una simulación de elementos finitos para predecir la distribución de tensiones y aplica tratamientos de envejecimiento a baja temperatura (120-150 °C, 2-4 horas) para descargar más del 60 % de las tensiones residuales.

2. La vibración de la herramienta (frecuencia 500-2000 Hz, amplitud 0,001-0,01 mm) puede producir marcas en la superficie debido a la vibración. JS cuenta con un sensor de vibración para monitorear (frecuencia de muestreo 10 kHz) para analizar la frecuencia de la vibración y controla la velocidad del husillo o cambia las herramientas por herramientas de alta rigidez de manera que la diferencia de frecuencia sea mayor al 20 % para eliminar la vibración.

3. La anisotropía del material (por ejemplo, aleaciones de titanio forjadas) conduce a diferencias en las propiedades mecánicas en diferentes direcciones (diferencias del módulo elástico del 5% al ​​10%), lo que lleva a una rugosidad superficial no uniforme (diferencias en Ra de 0,4 y superiores).

JS mide el grado de anisotropía mediante pruebas y reduce la velocidad de avance entre un 10% y un 15% donde la anisotropía direccional es muy alta, en un intento por lograr una calidad de mecanizado uniforme.

JS aborda los problemas específicos del fresado de metales duros, incluyendo las tasas de desperdicio y los requisitos de acabado superficial. Hacer un pedido es muy sencillo: díganos qué necesita en línea y diseñaremos un plan y fabricaremos profesionalmente piezas de fresado CNC de precisión. Estaremos encantados de ayudarle.

Comparación entre el "coste real" y el "valor del proyecto"

El coste y el valor del proyecto son algunos de los factores que las empresas utilizan para seleccionar a sus proveedores de fresadoras CNC. En este caso, comparamos a JS con otros (Xometry, Protolabs y Rapiddirect) comparando las diferencias en el "coste real" y el "valor del proyecto" en las cotizaciones, las tarifas de procesamiento y otros factores.

JS frente a otros competidores de tamaño similar

Comparación de 'Cotizaciones': Costos explícitos vs. costos implícitos

Los costos explícitos se enumeran claramente en la cotización, por ejemplo, el costo del material, el cargo por procesamiento y el envío. Los costos implícitos son los costos que ocurren durante el mecanizado y no al momento de la cotización, por ejemplo, el costo de reproceso, el costo de desecho y la pérdida debido a la entrega tardía.

La cotización de JS implica costos explícitos relativamente altos y costos implícitos bajos porque ofrece productos de buena calidad, tiene un bajo porcentaje de retrabajo, implica bajos gastos de retrabajo y entrega a tiempo.

Algunos de los competidores, si bien pueden disfrutar de ventajas en costos aparentes, sufren costos implícitos debido a la mala calidad del procesamiento, altos niveles de generación de desechos y altos niveles de retrabajo.

Comparación de 'Costos de Procesamiento': Costo Unitario versus Costo Total de Propiedad (TCO)

El costo unitario se refiere al costo de procesar una unidad de una pieza, mientras que el costo total de propiedad (TCO) incluye todos los costos a lo largo del ciclo de vida de una pieza, desde el diseño, el procesamiento, el uso hasta el desecho.

Si bien el precio unitario de JS puede ser superior al de algunos de sus competidores, su costo total de propiedad es menor, ya que sus componentes son de mayor calidad y tienen una vida útil más larga, lo que reduce la necesidad de reemplazo y mantenimiento. Sin embargo, sus competidores, con un precio unitario más bajo, ofrecen componentes de menor calidad y durabilidad, lo que se traduce en un mayor costo total de propiedad.

¿Cómo se traduce directamente la capacidad de ingeniería en una ventaja de costes?

La superioridad tecnológica de JS se transforma efectivamente en competitividad en costes. Para empezar, JS puede mejorar la eficiencia del mecanizado y reducir el tiempo de mecanizado mediante la optimización del proceso de mecanizado y el diseño de herramientas, y la consiguiente reducción del coste de mecanizado.

En segundo lugar, JS puede resolver problemas complejos de mecanizado, reducir las tasas de desperdicio y reproceso, y reducir los costos ocultos. En tercer lugar, las soluciones personalizadas de JS son capaces de satisfacer los requisitos especiales de los clientes, crear valor para los productos y, finalmente, alcanzar la competitividad en el mercado.

Los costos implícitos y explícitos están incluidos en el precio de nuestro fresado CNC . Puede consultar un desglose en Internet antes de realizar su pedido para tener en cuenta el costo total de propiedad. Al trabajar con nosotros, disfrutará de ventajas tanto en costos como en ingeniería.

Estudio de caso: Fresado de un soporte de espejo de escáner de titanio de una sola pieza para una empresa de LiDAR

Antecedentes del cliente

El cliente necesitaba un soporte de titanio con una alta relación de aspecto. Ya habían intentado trabajar con dos proveedores, pero el índice de rendimiento fue del 0%. Esto se debió principalmente a la complejidad de la estructura del soporte, la dificultad del mecanizado y las exigencias de altísima precisión y calidad superficial.

Problemas: Las nervaduras delgadas eran propensas a la fractura por vibración, la distorsión térmica era excesiva y la rugosidad superficial del conjunto era deficiente. Todos estos problemas provocaron que la pieza no cumpliera con los estándares del cliente.

Intervención de ingeniería de JS

1. Diseño para la fabricación (DFM):

Mediante escaneo 3D y simulación de elementos finitos, se determinó que los defectos en el diseño original eran los siguientes:

①La transición en ángulo recto de las costillas delgadas era propensa a fracturarse a la frecuencia resonante de 120 Hz.

②Hubo interferencia de la herramienta debido a la falta de socavación en el fondo de la cavidad profunda.

③No había margen de mecanizado de la superficie de montaje y no podía compensar la deformación térmica.

La solución de optimización prevista y sugerida consistía en nervaduras trapezoidales (1,5 mm en la parte superior, 2 mm en la inferior), una tolerancia de mecanizado adicional de 0,5 mm y la introducción de un rebaje de R0,8 mm cerca de la base del hueco profundo, lo cual fue más que aceptable para el cliente.

2. Solución a medida:

• Sistema de fijación:

Se empleó una mordaza hidráulica autoajustable de tres puntos con una presión de sujeción variable de 5 a 8 MPa. La frecuencia de vibración del mecanizado se redujo de 120 Hz a menos de 45 Hz mediante una unidad de amortiguación hidráulica para evitar el rango de frecuencia de resonancia del material. Se utilizaron almohadillas de PTFE de grado Shore A 90 entre las interfaces para evitar marcas de rayaduras en la superficie de la aleación de titanio y también para la absorción del 30 % de la energía vibracional.

• Herramientas y métodos de corte:

Desbaste: Se utilizó una fresa de carburo de grano ultrafino de 16 mm con un recubrimiento de AlTiN de 4 μm. Condiciones de corte : 80 m/min, avance de 0,1 mm/rev, refrigeración por niebla de aceite y tamaño de gota de 5 μm, temperatura controlada a ≤250 °C y eliminación del 70 % del material mediante mecanizado a alta velocidad.

Semiacabado: El semiacabado se realizó con una fresa cerámica de 10 mm de manera que se aprovechara al máximo su resistencia térmica para lograr una mínima deformación térmica. La velocidad de corte se incrementó a 120 m/min, con una tolerancia de acabado de 0,3 mm.

Acabado: El acabado se realizó con una fresa de PCD de 6 mm con grano de diamante de 3 μm a 150 m/min. Se aplicó interpolación circular de acuerdo con la especificación de rugosidad superficial requerida.

• Control de procesos:

Después del mecanizado en bruto, se realizó un tratamiento de envejecimiento al vacío (300 °C, 3 horas, vacío 10⁻³Pa) para reducir el 60 % de la tensión residual.

El envejecimiento natural se realizó tres veces (24 horas cada vez, temperatura ambiente 23±2°C) durante el semiacabado . Se verificó la deformación después de cada intervalo de envejecimiento para confirmar ≤0,05 mm.

Mecanizado fino : Se utilizó medición tridimensional en línea (precisión de 0,0005 mm) y lecturas de 5 minutos y velocidad de avance en tiempo real reguladas a ±0,001 mm para garantizar una tolerancia estable de ±0,005 mm.

Valores y logros

Finalmente, el índice de rendimiento del componente se incrementó del 0% a más del 95% . La planitud de la superficie de montaje clave fue de 2,8 μm según la medición, la rugosidad superficial fue Ra0,28 y la deformación térmica se controló por debajo de 0,03 mm/m (por debajo del requisito del cliente de 0,05 mm/m).

El plazo de entrega se redujo de los 45 días estimados inicialmente a 28 días , lo que supuso un ahorro de 280.000 dólares para el cliente en gastos de producción de prueba y permitió que su producto LiDAR obtuviera la certificación de grado automotriz a tiempo.

La carcasa del soporte del radar láser demuestra la solidez de JS. Si necesita piezas fresadas por CNC , contáctenos. Con nuestras soluciones a medida, podrá superar las barreras del mecanizado y lograr el éxito de su proyecto.

¿Por qué JS Milling Supplier es su mejor opción?

Entre los diversos proveedores de fresadoras CNC, JS es su mejor opción por las siguientes razones:

Excelente capacidad de ingeniería y amplia experiencia

JS es capaz de resolver una variedad de problemas asociados con el fresado de metales duros, como altas tasas de desperdicio y acabados casi superficiales. Los servicios de fabricación de fresado CNC personalizados que ofrece JS internamente brindan soluciones personalizadas con el fin de cumplir con las especificaciones específicas de los clientes.

Control de calidad de producto de alta calidad

Los productos de alta gama de JS son de alta calidad, y un sistema de control de calidad extremadamente riguroso garantiza la precisión de las piezas y el acabado superficial. Además, los servicios de fresado CNC en línea de JS son convenientes, eficientes y rápidos en la cotización y entrega.

Rentabilidad competitiva

Desde el punto de vista de los costes, el precio del fresado CNC de JS puede ser relativamente más alto, pero su alta calidad de producto, su baja tasa de desperdicio y su bajo coste de propiedad permiten a los clientes lograr un mejor valor de ingeniería.

JS es su proveedor ideal para fresado, con servicios de fabricación CNC personalizados que se adaptan a sus necesidades. Hacer un pedido es muy sencillo: díganos qué necesita, defina su proyecto y comenzaremos la producción. Todo el proceso es rápido y fiable. ¡Elíjanos!

Preguntas frecuentes

P1: ¿Cómo garantizan una "tasa de chatarra inferior al 5%"? ¿Qué hacen si se supera este porcentaje?

Esto no es un eslogan, sino una declaración de la confianza de JS en sus capacidades de control de ingeniería. Si, por nuestra culpa, superamos este índice, reembolsaremos todos los gastos de materiales y mano de obra y enviaremos de inmediato a nuestro mejor equipo de ingeniería para visitar y mejorar el proceso.

P2: ¿Cuáles son las consideraciones clave a la hora de elegir un fluido de corte para el fresado de metales difíciles de mecanizar, como las aleaciones de titanio y las aleaciones de níquel para altas temperaturas?

Se debe priorizar la selección de tipos que contengan aditivos de extrema presión, con concentraciones controladas entre el 8% y el 10%. Al mismo tiempo, se debe asegurar una presión de inyección y un caudal suficientes para evitar la oxidación del material o el desgaste rápido de la herramienta.

P3: Si el cliente ajusta temporalmente los requisitos de precisión de las piezas durante el proceso, ¿puede JS responder con prontitud y ajustar el plan?

Por supuesto. El equipo técnico evaluará de inmediato la viabilidad de los ajustes, reoptimizará los parámetros de mecanizado, las configuraciones de las herramientas y los estándares de prueba, y minimizará el impacto en el ciclo de entrega al tiempo que garantiza la calidad.

Resumen

Si se enfrenta a metales difíciles de mecanizar, JS es sin duda su mejor opción. Como proveedor experimentado de fresadoras CNC, JS cuenta con una mayor capacidad de ingeniería, una amplia experiencia y un servicio superior en la fabricación de fresadoras CNC personalizadas.

JS es líder en la industria al resolver los problemas fundamentales del mecanizado de metales difíciles y al proporcionar ingeniería rentable. Nuestros servicios de fresado CNC en línea ofrecen comodidad, facilidad y rapidez, piezas de fresado CNC de calidad garantizada y precios asequibles. Elija JS Precision Manufacturing para sus necesidades de fresado de metales difíciles.