Entre los primeros con el medio ambiente La aleación de bronce, muy utilizada en la industria manufacturera, ha sido utilizada y confiada por los ingenieros desde la antigüedad. Bronce Se mecaniza en muchos campos, incluidos el aeroespacial y el marino, debido a su impresionante durabilidad y resistencia a la corrosión, además de tener características de baja fricción.
Esta guía pretende cubrir toda la gama del mecanizado CNC de bronce, desde las distintas aleaciones de bronce y cómo seleccionar la mejor según sus necesidades, hasta las distintas complejidades asociadas con el mecanizado de bronce.
¿Qué es el mecanizado de bronce?
En resumen, el mecanizado de bronce es un tipo de fabricación sustractiva en la que, mediante software CAD/CAM y mecanizado CNC, una aleación de bronce se transforma de un bloque sólido a la forma deseada. El bronce puede fundirse y moldearse en una forma predeterminada; sin embargo, para muchas aplicaciones de alto rendimiento, es preferible mecanizar la aleación, ya que esto permite un mejor control de las tolerancias y un acabado superficial más liso.
La aleación más común con el bronce es el cobre, siendo el principal metal de aleación el estaño, sin embargo, para ajustar las características de aleación deseadas también se pueden utilizar otros metales como zinc, manganeso, aluminio o níquel.
Una de las razones por las que se utiliza esta sustancia es su comportamiento de mecanizado. En general, las diferentes variedades de aleaciones de bronce presentan buenas calificaciones de maquinabilidad, aunque esta depende de la variedad específica. Además de su facilidad de corte, otras propiedades valiosas del material incluyen su alta conductividad térmica y excelente resistencia a la fricción, lo que lo hace ideal para componentes que también se deslizan contra otros metales, como engranajes y bujes.
El proceso de mecanizado de bronce CNC
Aunque el bronce se ha trabajado manualmente durante siglos, ha alcanzado un nivel completamente nuevo de precisión y repetibilidad gracias al mecanizado CNC de bronce de cobre. Los sistemas de Control Numérico Computarizado (CNC) permiten ejecutar formas complejas que el mecanizado manual no puede lograr.
Torneado CNC vs. Fresado CNC
El método CNC particular empleado se basa en la geometría de la pieza a fabricar.
- Torneado CNC: Si las piezas son cilíndricas, como bujes, rodamientos o ejes, este es el método más común. Un torno CNC es la herramienta preferida. La pieza de bronce gira mientras una herramienta de corte fija retira el material.
- Fresado CNC: Si la pieza no es cilíndrica, como con soportes, placas o carcasas complejas, no es una excepción. La pieza permanece estacionaria mientras una herramienta de corte giratoria se desplaza sobre la superficie para tallar la forma especificada.
Cómo elegir la herramienta de mecanizado de bronce CNC adecuada
El bronce para mecanizado CNC depende en gran medida de la herramienta. Se prefiere el carburo debido a su mayor temperatura, así como a su mayor y menor velocidad de corte. Esto se traduce en una vida útil de la herramienta más larga y un mejor acabado superficial.
Es importante encontrar el punto óptimo de velocidad de corte, ya que el bronce es más resistente que el plástico, pero más blando que el acero. Si la velocidad de corte es demasiado lenta, la herramienta puede rozar y cortar, lo que provoca endurecimiento por acritud. Sin embargo, si la velocidad de corte es demasiado rápida, la generación de calor puede comprometer la precisión dimensional de la herramienta final.
Grado de aleaciones de bronce para mecanizado CNC
El error común de referirse al bronce individualmente, como si fuera un material distinto, es erróneo. De hecho, se trata de una categoría de aleaciones y, por lo tanto, la decisión más importante durante el proceso de fabricación es la selección del grado adecuado. Cada grado presenta una combinación diferente de esculpido, resistencia a la tracción y resistencia a la oxidación.
Bronce para cojinetes C932 (SAE 660)
El C932, también conocido como SAE 660, es quizás la aleación de bronce más utilizada en el mundo del mecanizado. Su composición incluye cobre, estaño y plomo.
- Propiedades:El plomo presente en esta aleación le confiere alta maquinabilidad y propiedades autolubricantes. El bronce no es termotratable, sino que es más tenaz y ofrece alta resistencia al desgaste.
- Mejor uso:Como sugiere el nombre, este es el estándar de oro para bujes, cojinetes y arandelas de empuje donde se requiere baja fricción.
C954 Aluminio Bronce
El bronce de aluminio C954 es uno de los bronces más favorables para utilizar siempre que se requiera resistencia, ya que es una aleación de alta resistencia de aluminio, hierro y níquel.
- Propiedades: Presenta una mayor resistencia al rendimiento y alta resistencia a la oxidación incluyendo el desgaste y la fatiga ya que es de naturaleza mecánica incluso a altas temperaturas a diferencia del C932.
- Mejor uso:Es adecuado para cargas pesadas y entornos de alto estrés, como cojinetes de equipos pesados, guías de válvulas y componentes del tren de aterrizaje de aeronaves.
Cartucho C260 de latón (aleación de latón y bronce)
Si bien técnicamente es un latón (cobre y zinc), el C260 a menudo se agrupa con el bronce en contextos de mecanizado debido a aplicaciones y procesamientos similares.
- Propiedades:Conocido por su mayor ductilidad entre los latones amarillos, posee una excelente trabajabilidad en frío. Es muy resistente a la corrosión, pero generalmente es más difícil de mecanizar que los bronces con plomo.
- Mejor uso:Se utiliza con frecuencia en componentes de municiones (de ahí su nombre), sujetadores y herrajes donde se requiere embutición o conformación profunda.
C510 Bronce fosforado
C510 es un grado definido por la adición de fósforo a la mezcla de cobre y estaño.
- Propiedades:El fósforo aumenta la resistencia al desgaste y la rigidez de la aleación, a la vez que refina la estructura del grano. Es conocido por su excelente resistencia a la fatiga y elasticidad.
- Mejor uso:Debido a sus cualidades elásticas y a su conductividad eléctrica, es ideal para conectores eléctricos, piezas de interruptores y arandelas elásticas.
Aplicaciones de piezas de bronce mecanizadas
La versatilidad de mecanizado de bronce significa que se encuentra en casi todos los sectores de la economía industrial.
Industria marina
La mayoría de los metales se corroen en contacto con el agua salada, pero el bronce es naturalmente resistente.
- Partes clave:Hélices de barcos, accesorios submarinos, bombas y válvulas.
- Motivo: El bronce forma una capa protectora de óxido que evita la corrosión profunda, garantizando así longevidad incluso cuando está sumergido.
Automoción y aeroespacial
En estas industrias, los fallos no son una opción y las piezas suelen estar sujetas a alta fricción y calor.
- Partes clave:Bujes piloto de transmisión, guías de válvulas, componentes del tren de aterrizaje y cojinetes de biela.
- Motivo: La baja fricción de metal con metal del bronce evita el agarrotamiento y reduce el desgaste de las piezas de acero acopladas.
Capacitador de Alto Voltaje para la Industria: Rendimiento y Fiabilidad
La maquinaria pesada requiere componentes que puedan resistir golpes y seguir funcionando.
- Partes clave:Engranajes helicoidales, placas de desgaste y componentes hidráulicos.
- Motivo: Los engranajes de bronce a menudo se combinan con tornillos sin fin de acero; el bronce es de sacrificio, lo que significa que se desgastará lentamente antes que el eje de acero más caro, protegiendo así el sistema en general.
Sistema eléctrico
La conductividad combinada con la durabilidad hace que las aleaciones de bronce específicas sean esenciales para la electrónica.
- Partes clave:Terminales de disyuntores, clips de fusibles y conectores de resorte.
- Motivo: El bronce fosforoso (C510) proporciona la ruta eléctrica al tiempo que mantiene la tensión del resorte necesaria para mantener una conexión firme.
Desafíos comunes en el mecanizado de bronce
Aunque el bronce se considera uno de los materiales más adecuados para el mecanizado, existen ciertas preocupaciones. Ciertos comportamientos de la aleación pueden arruinar una pieza de trabajo o dañar las herramientas si el operador no es consciente de ellos.
Endurecimiento de trabajo
Este es posiblemente el mayor desafío al trabajar con aleaciones a base de cobre. La herramienta de corte permanecerá estacionaria o los avances serán demasiado lentos, lo que provocará que la presión comprima el material en lugar de cortarlo. La superficie también se endurece, impidiendo el corte del material. Esto se conoce como endurecimiento por acritud.
The FixAsegúrese de mantener una velocidad de avance constante y agresiva con herramientas de corte afiladas. La superficie de la aleación nunca debe rozarse con la herramienta.
Control de virutas
Lotes de bronce con plomo (C932): Esta aleación produce un conjunto de virutas cortas y quebradizas que se manejan fácilmente.
Bronce de aluminio (C954): esta aleación puede producir algunas virutas largas y fibrosas que se anidan, lo que significa que se enrollan alrededor de la herramienta o pieza y pueden causar daños en la superficie o la rotura de la herramienta.
La solución: Utilice refrigerante a alta presión para eliminar rápidamente las virutas.
Acabado de la superficie
El bronce tiene la ventaja de lograr un bonito acabado similar al oro, pero se raya y es lo suficientemente blando como para dañarse fácilmente. Además, el mecanizado de este material provoca expansión térmica, lo que puede causar problemas de tolerancia.
La solución: El acabado debe realizarse con una pasada independiente, utilizando una mayor velocidad del husillo y una reducción del avance. También es importante mantener la pieza refrigerada para evitar problemas de estabilidad dimensional.
Consideraciones de seguridad al mecanizar bronce
La seguridad es primordial en cualquier taller de máquinas, pero mecanizado de bronce Introduce riesgos específicos que deben gestionarse.
Polvo y humos
La principal preocupación es la inhalación de polvo metálico fino. Si bien el polvo de cobre es irritante, los aditivos del bronce constituyen el verdadero peligro.
- Dirigir:Muchos bronces para mecanizado (como el C932) contienen plomo. Inhalar o ingerir partículas de plomo puede provocar graves problemas de salud a largo plazo.
- Berilio:Aunque es menos común, el cobre-berilio es altamente tóxico y su mecanizado requiere protocolos estrictos de materiales peligrosos.
PPE (equipo de protección personal)
Los operadores deben usar siempre el EPI estándar de taller, incluyendo gafas de seguridad y botas con punta de acero. Sin embargo, al trabajar con bronce seco (sin refrigerante de inundación), se recomienda encarecidamente usar un respirador adecuado y apto para humos/polvo metálico.
Ventilación
El sistema general de climatización del taller suele ser insuficiente. Se deben instalar sistemas de ventilación por extracción localizada (VLE) cerca de la máquina CNC para capturar el polvo y la niebla en su origen. Si se utiliza refrigerante por inundación, asegúrese de que el sistema de filtración esté diseñado para manejar partículas finas de bronce y así evitar el desgaste de la bomba.
Conclusión
El mecanizado CNC de aleaciones de bronce nos proporciona propiedades que no se pueden obtener con plásticos ni acero. Este material es fundamental para producir productos duraderos, de baja fricción y resistentes a la corrosión, desde las profundidades del océano hasta los motores de las aeronaves.
El primer paso es seleccionar la aleación correcta. La aleación más resistente es la C954 y, para rodamientos, la C932 estándar. El segundo paso es saber cómo mecanizarla.
Asegúrese de contar con la experiencia adecuada al comenzar su próximo proyecto. Puede contactar con expertos e ingenieros en mecanizado de bronce para elegir la aleación ideal al mejor precio en Bonbby.
Preguntas Frecuentes (FAQ)
Q: ¿Es fácil mecanizar el bronce?
R: En general, sí. La mayoría de las aleaciones de bronce estándar, y especialmente las que contienen plomo, como la C932, tienen índices de maquinabilidad del 100 % (según las directrices del latón de fácil mecanización). Producen pequeñas rebabas de material y minimizan el desgaste de la herramienta. Sin embargo, las aleaciones de alta resistencia, como el bronce de aluminio, son más difíciles y abrasivas, por lo que requieren herramientas más robustas que giren a menor velocidad.
Q: ¿Cuál es la diferencia entre el mecanizado de latón y bronce?
R: A pesar de ser aleaciones de cobre, el latón (cobre y zinc) suele ser más fácil de mecanizar que el bronce (cobre y estaño). El latón es más adecuado para usos cosméticos y de baja fricción, mientras que el bronce es más apropiado para entornos y aplicaciones que requieren un alto grado de resistencia estructural, resistencia al desgaste y resistencia a la corrosión.
Q: ¿Se puede mecanizar el bronce en seco?
R: Es posible, pero no se recomienda para operaciones de alta precisión o alta velocidad. El uso de refrigerante ayuda a eliminar las virutas, evita el sobrecalentamiento de la pieza (que afecta la tolerancia) y lubrica el corte para mejorar el acabado superficial. El mecanizado en seco aumenta el riesgo de endurecimiento por acritud.
Q: ¿Por qué mi pieza de bronce se deforma después del mecanizado?
R: Esto suele deberse a tensiones internas en el material o a la presión de sujeción. Dado que el bronce es más blando que el acero, sujetarlo con demasiada fuerza en un tornillo de banco o mandril puede deformarlo. Además, retirar una gran cantidad de material puede liberar tensiones internas, lo que provoca la deformación de la pieza. Liberar el material de tensiones antes del mecanizado puede ser útil.
Q:¿Cuál es el mejor refrigerante para mecanizar bronce?
R: Los aceites solubles en agua suelen ser la mejor opción. Ofrecen excelentes propiedades refrigerantes para controlar la generación de calor y ofrecen suficiente lubricación para evitar que el material se adhiera a la herramienta (resistencia al filo). Evite los refrigerantes con azufre activo, ya que pueden manchar la pieza de bronce.
