CNC Machining Bronze: Proceso, Ventajas, Desventajas y Aplicaciones
El bronce, un material muy adaptable, es ampliamente utilizado en muchas aplicaciones. El bronce, una aleación de cobre, estaño y otros elementos, es apreciado por su excelente resistencia, durabilidad y resistencia a la corrosión. Estas características distintivas hacen del bronce un excelente material para variosMecanizado CNC aplicaciones, incluyendo rodamientos, engranajes y componentes de precisión.
El bronce también es mecanizable, lo que le permite ser moldeado, perforado y mecanizado con precisión usando máquinas CNC. Como resultado, se ha convertido en una opción popular para las industrias de componentes de alta precisión como la fabricación de dispositivos aeroespaciales, automotrices y médicos. Esta guía explica todo lo que necesita saber sobre el mecanizado CNC de bronce.
¿Qué es el mecanizado CNC de bronce?
El bronce se crea mediante la combinación de cobre con hasta un 35% de estaño y un 8% de plomo. La presencia de aleación de plomo, un metal blando, es lo que lo hace tan mecanizable. El bronce es ideal para rodamientos y aplicaciones marítimas como bombas y accesorios que requieren resistencia a la corrosión contra el agua de mar. Debido a que las propiedades mecánicas de este material difieren de las de muchos otros metales mecanizables, se emplea mejor en componentes de baja tensión fabricados usando mecanizado CNC.
Bronce, cobre y otras aleaciones de latón tienen varias diferencias en cualidades eléctricas, mecánicas y resistentes a la corrosión. El bronce, en particular, tiene una gran calificación de maquinabilidad del 100%. También tiene bajas cualidades de fricción, lo que lo hace excelente para el mecanizado CNC de piezas de bronce que están constantemente en contacto entre sí.
Además, las cualidades mecánicas y los atributos de rendimiento del bronce se pueden mejorar a través de diversas composiciones y tratamientos. Por ejemplo, la adición de fósforo puede aumentar su resistencia al desgaste, pero la adición de aluminio puede aumentar su resistencia y dureza.
Proceso de mecanizado CNC de bronce
El proceso de mecanizado CNC de bronce implica la utilización de máquinas de control numérico por ordenador (CNC) para dar forma y refinar el material de bronce con precisión. Reconocido por su robustez, resistencia a la corrosión y atractivo estético, el bronce es una opción preferida para diversas aplicaciones.
Iniciando con la creación de un modelo CAD (Diseño Asistido por Computador) completo, el proceso se basa en el software CAM (Fabricación Asistida por Computador) para generar rutas de herramientas, guiando a la máquina CNC en la elaboración del componente de bronce. Después de esto, el material de bronce seleccionado se prepara y se fija en la mesa de trabajo de la máquina CNC.
Posteriormente, la máquina CNC se configura cargando el archivo CAD y el programa de trayectoria de herramientas correspondiente, junto con la calibración cuidadosa de las herramientas esenciales. Las operaciones de mecanizado abarcan el bronce; fresado CNC, bronce Tornado CNC (para la simetría rotacional), perforación,Mecanizado CNC de 5 ejesy detalles más finos como grabado o grabado.
Después del mecanizado, la pieza de bronce se somete a una inspección meticulosa para verificar la adhesión a las tolerancias especificadas y los estándares de calidad, empleando instrumentos de medición de precisión. Dependiendo de la aplicación prevista, pasos adicionales de acabado tales como: pulido puede implementarse para lograr la textura y apariencia deseadas.
Una inspección final asegura que se cumplan todos los requisitos, después de lo cual el componente de bronce acabado se empaqueta meticulosamente para el transporte o el montaje posterior. Es crucial tener en cuenta que la complejidad del componente y las capacidades de la máquina CNC pueden influir en los pasos específicos involucrados. Además, la experiencia de los operadores CNC cualificados es fundamental para lograr resultados de primera clase.
Ventajas del mecanizado CNC de bronce
El bronce tiene varias ventajas que lo hacen perfecto para el mecanizado CNC, incluyendo una lubricidad superior. Esta ventaja mejora la eficiencia de producción y el ahorro sobre los metales más densos que requieren lubricación continua durante el corte. El bronce también es más resistente y duradero que muchos otros materiales, lo que lo convierte en una excelente opción para artículos que requieren una vida útil más larga.
Aquí hay algunas otras ventajas del mecanizado CNC de bronce
- Maquinabilidad superiorLa composición del bronce se presta a un mecanizado fácil y preciso, lo que permite la creación de formas intricadas y complejas con un mínimo desgaste de la herramienta.
- Excelente resistencia a la corrosiónLa resistencia del bronce a la corrosión lo convierte en una buena opción para componentes expuestos a condiciones ambientales duras o sustancias corrosivas.
- Resistencia y dureza satisfactoriasAunque no es tan duro como algunos metales, el bronce equilibra la resistencia y la maleabilidad, lo que lo hace versátil para varias aplicaciones.
- Conductividad térmica excepcionalLa alta conductividad térmica del bronce facilita una disipación eficiente del calor durante el mecanizado, reduciendo el riesgo de sobrecalentamiento y garantizando la precisión dimensional.
- Propiedades de baja fricciónEl bajo coeficiente de fricción del bronce es ventajoso en aplicaciones donde la reducción de la fricción y el desgaste son cruciales, como rodamientos y componentes deslizantes.
Desventajas del mecanizado CNC de bronce
A pesar de sus ventajas notables, el mecanizado CNC de bronce tiene ciertos inconvenientes que merecen consideración:
Mayores costos de materiales
El bronce, siendo un compuesto de cobre y estaño, tiende a ser más caro en comparación con materiales alternativos. Esto puede llevar a un aumento de los gastos generales para los proyectos que involucran el mecanizado CNC de bronce.
Desgaste y reemplazo de herramientas
Debido a su naturaleza más suave, el bronce puede causar desgaste acelerado en las herramientas de mecanizado. Esto puede requerir sustituciones de herramientas más frecuentes, lo que aumenta los costos de producción.
Desafíos de geometría compleja
Lograr características complejas y geometrías complejas puede ser más difícil con el bronce que los metales más duros. La composición más suave del material puede limitar su capacidad de retener detalles finos de manera efectiva.
Tiempos de mecanizado extendidos
Las operaciones de mecanizado en bronce pueden tomar más tiempo debido a su composición más suave. Este tiempo de mecanizado prolongado puede llevar a duraciones de producción prolongadas.
Aumento de la generación de calor
El mecanizado de bronce tiende a generar más calor en comparación con el mecanizado de metales más duros. Este exceso de calor puede afectar la longevidad y el rendimiento de la herramienta, lo que requiere un monitoreo vigilante y potencialmente ralentizar el proceso.
¿Cuáles son los tipos de bronce disponibles para el mecanizado CNC?
Aquí hay algunos de los bronce tipos disponibles para el mecanizado de bronce CNC:
Cobre 932
El cobre 932 también se conoce como SAE 660. Es una aleación de bronce de rodamientos con una alta concentración de cobre, estaño y zinc. Se utiliza ampliamente en la producción de cojinetes, rodamientos y otros componentes de precisión que requieren alta resistencia, resistencia al desgaste y cualidades anti-fricción sobresalientes.
Debido a su propensión natural a generar un recubrimiento lubricante sobre su superficie, el cobre 932 es una pieza para aplicaciones donde la lubricación es problemática. Esto disminuye la posibilidad de fricción y desgaste, prolongando la vida útil del componente y mejorando el rendimiento general.
El cobre 932 es muy fácil de moldear, perforar y fresar según especificaciones precisas utilizando equipos CNC. Como resultado, es una opción preferida para las industrias que requieren componentes de alta precisión, como la fabricación aeroespacial, automotriz e industrial. En general, el cobre 932 es un material perfecto confiable y adaptable para aplicaciones de mecanizado CNC, y su alta resistencia, resistencia al desgaste y cualidades antifricción lo hacen una excelente opción para aplicaciones exigentes que requieren rendimiento y resistencia.
PB1Grado
El bronce de grado PB1 cumple con el estándar BS1400. Debido a su sobresaliente resistencia a la fatiga, este grado de bronce también se conoce como "bronce de fósforo" debido a la inclusión de fósforo utilizado en la fabricación para mejorar su resistencia al desgaste y rigidez. Se utiliza comúnmente para rodamientos, particularmente para cargas pesadas a altas velocidades. PB1 también es ideal para producir engranajes de gusano, muelles, cuerpos de válvulas, engranajes y cojinetes debido a su excelente formabilidad, características de muelles superiores y soldabilidad.
PB1, también conocido como bronce fósforo, tiene una concentración de estaño muy alta, lo que mejora su resistencia y resistencia a la corrosión, particularmente en entornos de agua de mar y cloruro, lo que lo convierte en una excelente opción para su uso en los sectores aeroespacial, marino y químico.
Bronce de silicio
El bronce de silicio, a menudo bronce de silicio rojo, comprende cobre, silicio y zinc. Incluye hasta un 6% de silicio en promedio. También puede contener cobre, silicio y otras aleaciones como manganeso, estaño, hierro y zinc. Es una aleación de alta resistencia con buena capacidad de vertido, resistencia a la corrosión y un excelente pulido superficial. Las piezas de bomba y válvula son las aplicaciones más prevalentes.
Aluminio Bronce
El bronce de aluminio comprende cobre, 6 a 12% de aluminio, y ocasionalmente elementos adicionales tales como hierro, níquel, manganeso y silicio. Es una aleación de alta resistencia que también es resistente a la corrosión y al manchado. Debido a su resistencia a la corrosión, particularmente en el agua de mar, aplicaciones frecuentes incluyen hardware naval y bombas que transportan fluidos corrosivos. También se utiliza en las industrias petrolera y petroquímica, así como en el suministro de agua.
Bronce de fósforo
El bronce de fósforo, comúnmente conocido como bronce de estaño, se compone de cobre, hasta un 11% de estaño y un 0,35% de fósforo. La inclusión de fósforo mejora la resistencia al desgaste y la rigidez del metal. Esta aleación es conocida por su resistencia y durabilidad, así como por su bajo coeficiente de fricción y grano fino. El bronce de fósforo se utiliza ampliamente en la producción de equipos anticorrosivos, componentes eléctricos, arandelas, piezas de prototipo CNC de bronce, muelles, fuelles e instrumentos musicales.
Rodamiento Bronce
El bronce del rodamiento contiene entre el 6 y el 8% de plomo. Debido al mayor contenido de plomo, tiene una característica de baja fricción, lo que lo hace beneficioso en aplicaciones de alto desgaste, particularmente en lugares de difícil acceso o mantenimiento. El cojinete de bronce se utiliza más comúnmente para crear cojinetes y cojinetes, como el nombre lo indica.
bronce bismuto
El bronce de bismuto contiene entre 1% y 6% de bismuto. Es más flexible y térmicamente conductor, así como muy resistente a la corrosión. Pulira bien y por lo tanto se utiliza ocasionalmente en reflectores de luz y espejos. Los rodamientos son el uso industrial más prevalente. Sin embargo, históricamente se ha utilizado como utensilios de cocina. El bronce de bismuto también fue descubierto en cuchillos Inca ceremoniales encontrados en Machu Picchu. Ahora se utiliza como alternativa al bronce plomado en algunos casos.
manganeso bronce
El bronce de manganeso contiene hasta un 3% de manganeso y cobre, zinc, aluminio y hierro. Es resistente a choques y deformaciones en lugar de romperse. Debido a que es particularmente resistente a la corrosión del agua salada, se utiliza con frecuencia en hélices de barcos. El bronce de manganeso también se utiliza en componentes de válvulas y bombas, engranajes, tuercas.prototipo rápidoy pernos.
Cobre-níquel
El bronce cobre-níquel, comúnmente conocido como cupronickel, tiene más níquel, que varía del 2 al 30%. Es resistente a la corrosión, especialmente contra el agua salada, como otras aleaciones de bronce. También es muy estable térmicamente. Los componentes electrónicos, el equipo marino, los cascos de los buques, las bombas y las válvulas son todos de bronce cobre-níquel.
Acabados superficiales para mecanizado CNC de bronce
Debido a sus excelentes cualidades mecánicas, mecanizabilidad y resistencia a la corrosión, el bronce es un material preferido para una amplia gama de aplicaciones de mecanizado CNC. El bronce se puede pulir de varias maneras para mejorar su rendimiento y apariencia. Como mecanizado, granulado y recubrimientos químicos son los tres tratamientos de superficie más comunes para el bronce. Aquí, abordaremos los beneficios y inconvenientes de cada uno de estos acabados:
Acabado de superficie como mecanizado
El acabado natural del material de bronce después del mecanizado CNC es el acabado de superficie como mecanizado. Este acabado es a menudo liso y homogéneo, con un aspecto mate. El principal beneficio de este acabado es que es barato y no requiere ningún proceso o material adicional. Sin embargo, la superficie puede tener marcas menores de herramienta o rebajas que comprometen la estética y la funcionalidad del componente. Para crear un acabado superficial más liso, pueden requerirse técnicas adicionales de post-mecanizado.
Grano de chorro
Esta es una técnica de acabado que implica lanzar perlas o partículas delicadas sobre la superficie de la sustancia de bronce. Este procedimiento produce un acabado homogéneo mate que es liso y puede mejorar la apariencia del componente. Al eliminar cualquier partícula superficial o impurezas, el chorro de perlas puede aumentar la resistencia a la corrosión del metal. Sin embargo, este proceso puede ser demorado y costoso, y también puede resultar en hoyos microscópicos o rugosidad en la superficie del material, lo que puede afectar el funcionamiento del componente.
Recubrimientos químicos
Este es un acabado superficial en el que se aplica una pequeña capa de productos químicos a la superficie de la sustancia de bronce. Este procedimiento puede mejorar la apariencia, longevidad y funcionalidad del componente. Los recubrimientos químicos pueden dar al material de bronce una buena resistencia a la corrosión, resistencia al desgaste y cualidades anti-fricción. Además, añadiendo color o brillo de bronce a la superficie, este acabado puede mejorar la apariencia del componente. Sin embargo, esta técnica es costosa y requiere equipo especializado y experiencia. Además, debido a la posibilidad de reacciones químicas o toxicidad, el revestimiento químico puede no ser aceptable para algunos propósitos.
Consejos de diseño de ahorro de costos para el mecanizado CNC de bronce
Estos son algunos de los consejos de diseño de ahorro de costos para el mecanizado CNC de bronce:
Considerar los procesos de post-mecanizado
Para lograr la suavidad de la superficie o los atributos de rendimiento, las piezas de bronce de mecanizado CNC personalizadas pueden requerir procedimientos adicionales de post-mecanizado. Para evitar gastos adicionales o retrasos en la fabricación, es fundamental diseñar sus piezas teniendo en cuenta estos procesos.
Optimizar el espesor de la pared
Las piezas de bronce que son demasiado delgadas pueden distorsionarse o deformarse durante el proceso de mecanizado CNC, mientras que las piezas que son demasiado gruesas pueden ser difíciles de producir y resultar en residuos de material innecesarios. Como resultado, optimizar el grosor de pared de sus piezas de bronce es fundamental para garantizar que sean estructuralmente robustas y fácilmente fabricables.
Considerar las propiedades materiales
El bronce es un material versátil que se puede personalizar con diversas composiciones y tratamientos para mejorar los atributos mecánicos y el rendimiento. Como resultado, es fundamental analizar las necesidades de su aplicación y seleccionar el tipo y tratamiento de bronce adecuados para optimizar el rendimiento y la longevidad de sus piezas.
Minimizar los recortes
Los cortes inferiores son piezas que son difíciles o imposibles de fabricar con herramientas de corte normales. Debido a que estas áreas pueden aumentar la complejidad y el coste del mecanizado CNC, lo mejor es minimizar los recortes o diseñarlos para ser fácilmente mecanizados.
Evite esquinas y bordes afilados
Debido a que el bronce es un material suave, esquinas o bordes afilados pueden producir concentraciones de tensión, lo que conduce a grietas u otros fallos estructurales. Como resultado, siempre que sea práctico, emplear esquinas redondeadas o filetes para distribuir la tensión de manera más uniforme y aumentar la resistencia general del componente.
Aplicaciones de piezas mecanizadas de bronce
Los fabricantes en la agricultura, el automóvil y los vehículos pesados utilizan el bronce por su resistencia y vida prolongada. Los artículos típicos mecanizados CNC de bronce incluyen:
- Componentes roscados
- Grifos
- Turcas y pernos
- Engranajes y rodamientos
- Terminales eléctricos
- Tornillos
- Bushings.
ZCprecision, un socio ideal para proyectos de mecanizado CNC de bronce
ZCprecisión destaca como su principal socio para proyectos de mecanizado CNC de bronce.
Con máquinas CNC de última generación y un equipo de ingenieros cualificados, ZCprecision puede manejar una amplia gama de aplicaciones, desde la industria aeroespacial y automotriz hasta la fabricación de dispositivos médicos.
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- Maquinabilidad superiorNuestros materiales de bronce son fáciles de mecanizar, lo que permite diseños complejos y un mínimo desgaste de herramientas.
- Soluciones personalizadas : Ofrecemos una variedad de tipos de bronce, incluyendo cobre 932, grado PB1 y bronce de aluminio, para satisfacer sus necesidades específicas.
- Consejos de diseño rentablesNuestro equipo ofrece asesoramiento experto sobre la optimización de sus diseños para ahorrar costos sin comprometer la calidad.
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Conclusión
El bronce es un gran material de mecanizado CNC. Su resistencia facilita el trabajo y permite cortes exactos que son difíciles de obtener con otros metales. Este metal es sólido y duradero, pero su maleabilidad lo hace adecuado para formas complicadas y tolerancias estrechas.
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Preguntas frecuentes
¿Es fácil mecanizar el bronce?
Sí, el bronce es fácil de mecanizar. El bronce es un material suave y maleable que es fácil de fabricar y moldear en componentes de precisión. La mecanizabilidad del bronce se puede mejorar utilizando las herramientas de corte, alimentaciones y velocidades adecuadas.
¿Es el bronce más mecanizable que el latón?
Debido a su mayor flexibilidad y menor concentración de zinc, el bronce se considera más mecanizable que el latón de mecanizado CNC. El bronce a menudo se compone de cobre y estaño, mientras que el latón comprende cobre y zinc. La concentración de zinc en latón puede hacerlo frágil y difícil de fabricar, especialmente en operaciones de mecanizado de alta velocidad.
¿Cuáles son los mejores grados de bronce para mecanizado CNC?
Los grados óptimos de bronce para el mecanizado CNC son aquellos con un mayor contenido de cobre.
Bronce de aluminio C954, bronce de aluminio de níquel C630 y bronce de estaño plomado C863 son los grados de bronce más populares utilizados para el mecanizado CNC. Los tres grados tienen buena maquinabilidad y resistencia a la corrosión.
Debido a que tiene la mayor resistencia de cualquier opción de bronce para mecanizado CNC y es razonablemente fácil de fabricar, el bronce de aluminio de mecanizado C954 es el grado más preferido.
