Entre els primers materials utilitzats en la fabricació, l'aliatge de bronze ha estat utilitzat i utilitzat pels enginyers des de l'antiguitat. El bronze es mecanitza en molts camps, inclosos l'aeroespacial i el marítim, a causa de la seva impressionant durabilitat i resistència a la corrosió, així com de les seves característiques de baixa fricció.
Aquesta guia pretén cobrir tota la gamma de bronze per mecanitzat CNC, des dels diversos aliatges de bronze i com seleccionar el millor segons les vostres necessitats, fins a les diverses complexitats associades amb el mecanitzat del bronze.
Què és el mecanitzat del bronze?
En poques paraules, el mecanitzat del bronze és un tipus de fabricació subtractiva on, amb l'ús de programari CAD/CAM i mecanitzat CNC, un aliatge de bronze es transforma d'un bloc sòlid a la forma desitjada. El bronze es pot fondre i colar en una forma predeterminada, però, per a moltes aplicacions d'alt rendiment, és preferible mecanitzar l'aliatge, ja que això permetrà un control molt millor de les toleràncies, així com un acabat superficial més suau.
L'aliatge més comú amb el bronze és el coure, i el principal metall d'aliatge és l'estany, però per ajustar les característiques desitjades de l'aliatge també es poden utilitzar altres metalls com el zinc, el manganès, l'alumini o el níquel.
Una de les raons per les quals s'utilitza aquesta substància inclou el comportament de mecanitzat del material. En general, les diferents varietats d'aliatges de bronze presenten bones qualificacions en maquinabilitat, tot i que depèn de la varietat específica. A més de la facilitat de tall, altres propietats valuoses del material inclouen una alta conductivitat tèrmica i una excel·lent resistència a la fricció, cosa que el fa ideal per a components que també llisquen contra altres metalls, com ara engranatges i coixinets.
El procés de mecanitzat de bronze CNC
Tot i que el bronze s'ha treballat manualment durant segles, ha assolit un nivell completament nou de precisió i repetibilitat amb el mecanitzat CNC de bronze i coure. Els sistemes de control numèric per ordinador (CNC) permeten executar formes complexes que el mecanitzat manual no pot aconseguir.
Tornejat CNC vs. Fresat CNC
El mètode CNC particular emprat es basa en la geometria de la peça a fabricar.
- Tornejat CNC: Si les peces són cilíndriques, com ara coixinets, coixinets o eixos, aquest és el mètode més comú. Un torn CNC és l'eina preferida. La peça de bronze gira mentre hi és, una eina de tall fixa elimina el material.
- Fresat CNC: Si la peça no és cilíndrica, com ara amb suports, plaques o carcasses complexes, no és una excepció. La peça roman immòbil mentre que dins d'ella, una eina de tall giratòria es mou per la superfície per tallar la forma especificada.
Triar l'eina de mecanitzat de bronze CNC correcta
El bronze per mecanitzat CNC es basa en gran mesura en l'eina. Es prefereixen els de carbur a causa de la temperatura més alta, juntament amb una velocitat de tall més alta i més baixa. Això es tradueix en una vida útil més llarga de l'eina i un millor acabat superficial.
És important trobar el "punt ideal" per a les velocitats de tall, ja que el bronze és més resistent que el plàstic però més tou que l'acer. Si les velocitats de tall són massa lentes, l'eina pot fregar i tallar, cosa que provoca un enduriment per deformació. Tanmateix, si les velocitats de tall són massa ràpides, la generació de calor pot comprometre la precisió dimensional final de l'eina.
Grau d'aliatges de bronze per a mecanitzat CNC
L'ús incorrecte de referir-se al bronze en singular com si fos un material diferent és incorrecte. De fet, és una categoria d'aliatges i, per tant, la decisió més important a prendre en el procés de fabricació és la selecció del grau adequat. Cada grau presenta una combinació diferent d'esculpibilitat, resistència a la tracció i resistència a l'òxid.
Bronze de rodaments C932 (SAE 660)
El C932, també conegut com a SAE 660, és potser l'aliatge de bronze més utilitzat en el món del mecanitzat. La seva composició inclou coure, estany i plom.
- propietats:El plom barrejat en aquest aliatge li confereix una alta maquinabilitat, així com tendències d'autolubricació. El bronze no és tractable tèrmicament, sinó que és més resistent i ofereix una alta resistència al desgast.
- Millor ús:Com el seu nom indica, aquest és l'estàndard d'or per a coixinets, coixinets i volanderes d'empenta on es requereix baixa fricció.
Bronze d'alumini C954
El bronze d'alumini C954 és un dels bronzes més favorables per utilitzar sempre que es requereixi resistència, ja que és un aliatge d'alta resistència d'alumini, ferro i níquel.
- propietats: Presenta un major límit elàstic i una alta resistència a l'òxid, inclòs el desgast i la fatiga, ja que és de naturalesa mecànica fins i tot a altes temperatures, a diferència del C932.
- Millor ús:És adequat per a càrregues pesades i entorns d'alta tensió, com ara coixinets d'equips pesants, guies de vàlvules i components del tren d'aterratge d'avions.
Cartutx C260 Llautó (aliatge de llautó-bronze)
Tot i que tècnicament és un llautó (coure i zinc), el C260 sovint s'agrupa amb el bronze en contextos de mecanitzat a causa d'aplicacions i processaments similars.
- propietats:Conegut per tenir la ductilitat més alta dels llautons grocs, té una excel·lent treballabilitat en fred. És altament resistent a la corrosió, però generalment és més difícil de mecanitzar que els bronzes amb plom.
- Millor ús:S'utilitza freqüentment en components de municions (d'aquí el nom), elements de fixació i maquinari on es requereix embutició o conformació profunda.
Bronze fosforós C510
El C510 és un grau definit per l'addició de fòsfor a la barreja de coure i estany.
- propietats:El fòsfor augmenta la resistència al desgast i la rigidesa de l'aliatge alhora que refina l'estructura del gra. És conegut per la seva excel·lent resistència a la fatiga i elasticitat.
- Millor ús:A causa de les seves qualitats similars a les de ressort i la seva conductivitat elèctrica, és ideal per a connectors elèctrics, peces d'interruptors i volanderes de ressort.
Aplicacions de peces de bronze mecanitzades
La versatilitat del mecanitzat del bronze fa que es trobi en gairebé tots els sectors de l'economia industrial.
Indústria Marina
La majoria dels metalls es corroeixen en contacte amb aigua salada, però el bronze és naturalment resistent.
- Parts clau:Hèlixs de vaixells, accessoris subaquàtics, bombes i vàlvules.
- Per què:El bronze forma una capa protectora d'òxid que evita la corrosió profunda, garantint la longevitat fins i tot quan està submergit.
Automoció i aeroespacial
En aquestes indústries, la fallada no és una opció i les peces sovint estan sotmeses a una fricció i una calor elevades.
- Parts clau:Coixinets pilot de la transmissió, guies de vàlvules, components del tren d'aterratge i coixinets de biela.
- Per què:La baixa fricció metall-metall del bronze evita el bloqueig i redueix el desgast de les peces d'acer d'acoblament.
Equipament industrial
La maquinària pesada requereix components que puguin suportar una pallissa i seguir funcionant.
- Parts clau:Engranatges sense fi, plaques de desgast i components hidràulics.
- Per què:Els engranatges de bronze sovint es combinen amb cargols d'acer; el bronze és de sacrifici, és a dir, que es desgastarà lentament abans que ho faci l'eix d'acer més car, protegint tot el sistema.
elèctric
La conductivitat combinada amb la durabilitat fa que els aliatges de bronze específics siguin essencials per a l'electrònica.
- Parts clau:Terminals d'interruptor automàtic, pinces de fusibles i connectors de ressort.
- Per què:El bronze fosforós (C510) proporciona el camí elèctric alhora que manté la tensió de la molla necessària per mantenir una connexió ajustada.
Reptes comuns en el mecanitzat de bronze
Tot i que el bronze es considera un dels materials més respectuosos amb els maquinistes, hi ha algunes preocupacions al respecte. Alguns comportaments de l'aliatge poden provocar la destrucció d'una peça o el dany de l'utillatge si l'operador no n'és conscient.
Enduriment del treball
Aquest és probablement el repte més gran quan es treballa amb aliatges a base de coure. L'eina de tall romandrà estacionària o les velocitats d'avanç seran massa lentes, cosa que farà que la pressió comprimeixi el material en lloc de tallar-lo. La superfície també s'endureix, cosa que impedeix tallar el material. Això es coneix com a enduriment per deformació.
La solució : assegureu-vos de mantenir una velocitat d'avanç constant i agressiva amb eines de tall afilades. L'eina no ha de fregar mai la superfície de l'aliatge.
Control de xip
Al·locacions de bronze de plom (C932): Aquest aliatge produeix un conjunt d'encenalls curts i fràgils que es gestionen fàcilment.
Bronze d'alumini (C954): Aquest aliatge pot produir unes estelles llargues i fibroses que fan niu d'ocell, és a dir, que s'enrotllen al voltant de l'eina o la peça i poden causar danys superficials o trencaments de l'eina.
La solució: utilitzar refrigerant a alta pressió per eliminar ràpidament les encenalls.
Acabat de la superfície
El bronze té l'avantatge d'aconseguir un acabat agradable, semblant al daurat, però es ratlla i és prou tou com per danyar-se fàcilment. A més, el mecanitzat d'aquest material provoca una expansió tèrmica, que pot causar problemes amb les toleràncies.
La solució: l'acabat s'ha de fer amb una passada separada utilitzant una velocitat de cargol més alta i una reducció de la velocitat d'avanç. També és important que el component es mantingui fred per evitar problemes d'estabilitat dimensional.
Consideracions de seguretat en el mecanitzat de bronze
La seguretat és primordial en qualsevol taller mecànic, però el mecanitzat del bronze introdueix riscos específics que s'han de gestionar.
Pols i fums
La principal preocupació és la inhalació de pols metàl·lica fina. Si bé la pols de coure és irritant, els additius del bronze són el veritable perill.
- Dirigir:Molts bronzes de mecanitzat (com el C932) contenen plom. La inhalació o ingestió de partícules de plom pot provocar greus problemes de salut a llarg termini.
- Beril·li:Tot i que és menys comú, el coure de beril·li és altament tòxic i el seu mecanitzat requereix protocols estrictes per a materials perillosos.
EPI (Equip de Protecció Individual)
Els operadors sempre han de portar EPI estàndard de taller, incloent-hi ulleres de seguretat i botes amb punta d'acer. Tanmateix, quan es treballa amb bronze sec (sense refrigerant per inundació), es recomana portar un respirador adequadament ajustat per a fums/pols metàl·lics.
Ventilació
La climatització general del taller sovint és insuficient. Cal col·locar sistemes de ventilació localitzada (LEV) a prop de la màquina CNC per capturar la pols i la boira a la font. Si s'utilitza refrigerant per inundació, assegureu-vos que el sistema de filtració estigui dissenyat per gestionar partícules fines de bronze per evitar el desgast de la bomba.
Conclusió
El mecanitzat CNC d'aliatges de bronze ens proporciona propietats que no podem obtenir amb plàstics i acer. Aquest material és primordial per produir productes duradors, de baixa fricció i resistents a la corrosió; des de les profunditats de l'oceà fins als motors dels avions.
El primer pas és seleccionar l'aliatge correcte. La càrrega més dura és el C954 i, per als rodaments, és el C932 estàndard. El segon pas és saber com mecanitzar-lo.
Assegura't de tenir l'experiència adequada al teu costat quan comencis el teu proper projecte. Pots posar-te en contacte amb experts i enginyers en mecanitzat de bronze per triar l'aliatge adequat amb el millor preu de Bonbby.
Preguntes més freqüents (FAQs)
P: El bronze és fàcil de mecanitzar?
R: En general, sí. La majoria dels aliatges de bronze estàndard, i especialment els que contenen plom, com el C932, tenen una maquinabilitat del 100 per cent (segons les directrius del llautó de tall lliure). Contribueixen a petites retallades de material i provoquen un desgast mínim de l'eina. Dit això, els aliatges que tenen una alta resistència, com el bronze d'alumini, són més difícils i més abrasius, i necessiten eines més robustes que han de girar a velocitats més lentes.
P: Quina diferència hi ha entre el mecanitzat de llautó i el bronze?
R: Tot i que tots dos són aliatges de coure, el llautó (coure i zinc) és generalment més factible de mecanitzar que el bronze (coure i estany). El llautó és més adequat per a usos cosmètics i de baixa fricció, mentre que el bronze és més apropiat en entorns i aplicacions que requereixen un alt grau de resistència estructural, resistència al desgast i resistència a la corrosió.
P: Es pot mecanitzar el bronze en sec?
A: És possible, però no es recomana per a operacions d'alta precisió o alta velocitat. L'ús de refrigerant ajuda a eliminar les encenalls, evita que la peça s'escalfi (cosa que afecta la tolerància) i lubrica l'acció de tall per millorar l'acabat superficial. El mecanitzat en sec augmenta el risc d'enduriment per deformació.
P: Per què es deforma la meva peça de bronze després del mecanitzat?
R: Això sol ser degut a tensions internes en el material o a la pressió de subjecció. Com que el bronze és més tou que l'acer, subjecció massa forta en un cargol o mandril pot deformar-lo. A més, l'extracció d'una gran quantitat de material pot alliberar tensions internes, cosa que fa que la peça es deformi. Alleujar la tensió del material abans del mecanitzat pot ajudar.
P: Quin és el millor refrigerant per mecanitzar bronze?
A: Els olis solubles en aigua solen ser la millor opció. Proporcionen excel·lents propietats de refrigeració per gestionar la generació de calor i ofereixen una lubricació suficient per evitar que el material s'enganxi a l'eina (vora acumulada). Eviteu els refrigerants amb sofre actiu, ja que poden tacar la peça de bronze.
