Mecanizado de Piezas de Acero Inoxidable

En Mipesa somos especialistas en la fabricación de piezas en acero inoxidable para sectores como la alimentación, maquinaria, etc. Pero antes de adentrarnos en su mecanizado, es necesario hacer un poco de historia.

Desde el descubrimiento del acero inoxidable en 1913 por el metalúrgico Harry Brearley, la demanda de mecanizado de piezas de acero inoxidable es una constante en cualquier empresa de mecanizados.

No obstante, desde esa fecha a nuestros días, han ido surgiendo múltiples aleaciones, las cuales se han clasificado por familias en función a su composición.

Por lo tanto, antes siquiera de hablar de mecanizado, es de vital importancia, conocer qué es exactamente el acero inoxidable.

Qué es el acero inoxidable

El acero inoxidable es una aleación de hierro donde está presente el cromo en una proporción mínima del 12%. Dicho metal, el cual tiene una gran afinidad de oxígeno, reacciona con éste, creando una capa pasivadora, que le aporta sus propiedades anti-corrosión que lo caracterizan.

La aportación de otros metales, como molibdeno, níquel o tungsteno entre otros, dan como resultado la aparición de diferentes familias de aceros inoxidables, cada uno con diferentes propiedades mecánicas y metalográficas. Esto hace que el mecanizado de cada una, requiera de condiciones y criterios totalmente distintos.

Tipos o familias de acero inoxidable

Los aceros inoxidables se agrupan en cuatro grandes familias, en función de los metales que se aportan como extra a la aleación base, así como de la proporción de cromo.

Las principales familias son:

  • Aceros inoxidables ferríticos.
  • Aceros inoxidables martensíticos.
  • Aceros inoxidables austeníticos
  • Aceros inoxidables duplex

Acero inoxidable ferrítico

Su nombre le viene dado por la presencia de ferrita, que es como se denomina a la estructura cristalina en la cual se ordenan los átomos de hierro y carbono en forma de cubo, con un átomo de carbono en el centro.

Contienen entre el 10% y el 27% de cromo y, en función de dicha proporción y de otros elementos dentro de la aleación, podemos encontrar una amplia diversidad de familias de aceros ferríticos.

Propiedades del acero inoxidable ferrítico

  • Buena resistencia a la corrosión.
  • Buena ductilidad
  • Presenta propiedades magnéticas
  • No es adecuado para su uso en aplicaciones de baja temperatura
  • No pueden ser endurecidos por tratamiento térmico
  • Estructura cristalina estable
  • Se puede soldar

Tipos de acero inoxidable ferrítico

Series 400

Esta serie se caracteriza por presentar una mayor estabilidad estructural para un muy amplio rango de temperaturas. 

    • 405 Presenta muy buenas prestaciones en lo que respecta a la soldadura ya que es uno de los más estables térmicamente hablando. Por ello es usado en aplicaciones donde se requiera una gran resistencia al calor.
    • 409 Es un acero de grado estructural para usos generales. Se usa en la automoción, en componentes de cajas de cambios, silenciadores, etc.
    • 430 Es un acero de propósito general, dúctil y tiene buena resistencia a la corrosión. Este acero permite buenos acabados superficiales, por lo que se emplea en embellecedores de vehículos y arquitectónicos, elementos que además de resistentes, deban presentar un buen acabado superficial.
    • 434 Es una variación del tipo 430 que incluye molibdeno y niobio en la aleación. Estos metales incrementan sensiblemente su resistencia a la corrosión
    • 446 Es el que más cromo posee. Por lo que es el que tiene mayor resistencia a la corrosión de todos los aceros ferríticos. Por contra no prosee una gran resistencia mecánica.

Acero inoxidable martensítico

Básicamente son aceros al carbono con una aportación de cromo de entre un 11% y un 18%. También contienen una alta proporción de carbono.

Su nombre tiene como origen la presencia de martensita, una estructura metalográfica parecida a la ferrita, pero deformada a causa del carbono que no se difundió durante la aleación del metal.

Propiedades del acero inoxidable martensítico

Las propiedades de los aceros martensíticos varían drásticamente en cada una de sus clases. Mientras unas son soldables, otras no, por lo que las analizaremos dentro de cada una de ellas.

Tipos de acero inoxidable martensítico

Martensíticos Puros

Contienen una gran cantidad de carbono, así como aleantes. Esto hace que no sean soldables. Admiten tratamientos térmicos para conferirles una mayor dureza. Son empleados en cuchillería, instrumental quirúrgicos y similares. Entre ellos encontramos el AISI 420.

Martensíticos - Ferríticos

En su estructura aparece la ferrita junto a la martensita. Presentan una elevada resistencia mecánica en caliente. Por ello se suelen emplear en aplicaciones de presión y temperatura como tanques de vapor, turbinas y ejes. Entre los más destacados tenemos el AISI 403.

Aceros de Martensita Blanda

Tienen un menor contenido de carbono (inferior al 0,06%) Presentan una buena tenacidad, resistencia a la corrosión y son soldables.

Aceros martensíticos endurecibles por precipitación

Son aceros muy aleados con contenidos en carbono menores del 0,08% con presencia de aluminio, cobre, niobio, que permiten, a través de su precipitación, el endurecimiento de la matriz martensítica. Son tenaces y, a través de su tratamiento térmico, adquieren una elevada dureza, resistencia a la corrosión y resistencia térmica.

Acero inoxidable austenítico

Los aceros inoxidables austeníticos reciben su nombre por la estructura cristalina primaria conocida como austenita. La austenita es otra forma de ordenarse los átomos de hierro y carbono dentro de la estructura cristalina del acero.

La estructura austenítica se logra gracias a la aportación de níquel, manganeso y nitrógeno, como elementos estabilizadores de la austenita.

Propiedades del acero inoxidable austenítico

Las principales propiedades de los aceros austeníticos son las siguientes:

    • Alta soldabilidad.
    • Alta resistencia a la corrosión.
    • Baja respuesta magnética.
    • Muy alta resistencia a temperaturas, tanto altas como bajas.
    • Muy alta ductibilidad.

Tipos de acero inoxidable austenítico

Son tres las series de aceros inoxidables austeníticos, aunque los más empleados en mecanizado son las series 200 y 300

Aceros inoxidables austeníticos serie AISI 200

Son los que poseen una menor concentración de níquel, situándose la proporción de manganeso entre un 5 y un 20%. Su resistencia mecánica es incrementada mediante la aportación de nitrógeno.

Aceros inoxidables austeníticos serie AISI 300

Son unos de los más empleados dadas sus excelentes propiedades anti-corrosión y dureza.

Esta serie se alea con una elevada proporción de níquel. La cantidad de manganeso no supera en prácticamente ningún caso el 2%.

El aporte de molibdeno, silicio, titanio, cobre, aluminio y niobio, viene a proporcionarle ciertas características para aplicaciones especiales.

La presencia de selenio o azufre da como origen a una gama de fácil mecanización.

Acero inoxidable dúplex

Esta gama de aceros inoxidables están compuestos mayoritariamente como aleaciones cromo – níquel – molibdeno.

La adición de nitrógeno, silicio, cobre o tungsteno, les confiere interesantes propiedades en cuanto a desgaste y resistencia a la corrosión.

Propiedades del acero inoxidable dúplex

Las principales propiedades de los aceros dúplex son las siguientes:

    • Buena respuesta magnética.
    • Alta soldabilidad.
    • No son endurecibles.
    • Aptos para su uso en ambientes salinos por su resistencia a la corrosión.

Mecanizado de piezas de acero inoxidable

El mecanizado de piezas de acero inoxidable es toda una ciencia, ya que dependiendo del tipo escogido, las condiciones de arranque de viruta cambian drásticamente, así como la tipología de herramienta a emplear.

Mientras aceros como el 303, son de muy fácil mecanización, el 304 viene a complicar la “fiesta”. Otros, como el 316 y pese a su dureza, presentan un comportamiento muy adecuado durante las tareas de mecanizado.

No obstante, vamos a diferenciar el mecanizado del acero inoxidable en centro de mecanizado del mecanizado del acero inoxidable en torno. El motivo es muy sencillo, nada tienen que ver las estrategias empleadas en una o en otra máquina.

Mecanizado de piezas de acero inoxidable en centro de mecanizado

En el centro de mecanizado, el material es amarrado a la mesa, siendo la herramienta, en combinación con la mesa, los que marcan las trayectorias y recorridos.

Pero volviendo al mecanizado de piezas en acero inoxidable en centro de mecanizado, cabe remarcar tres aspectos fundamentales:

  • Dependiendo del tipo de acero, las condiciones van a variar. En concreto, las velocidades de corte pueden oscilar entre 40 m/min y 120 m/min.
  • Las herramientas deben de tener una geometría de corte vivo. Sin llegar a las escogidas para aluminio, las placas destinadas al mecanizado de piezas de acero inoxidable se caracterizan por filos y ángulos vivos.
  • Es posible, y en algunos tipos aconsejable, el mecanizado sin taladrina o refrigerante. Normalmente esto se suele aplicar en la fase de desbaste, requiriendo un cambio de herramienta para acabados. En el acabado sí se emplea refrigerante, ya que las virutas que se desprenden al trabajar en seco, suelen salir incandescentes, adheriéndose a la superficie ya mecanizada, estropeando el acabado superficial.
mecanizado de piezas de acero inoxidable

Mecanizado de piezas de acero inoxidable en torno cnc

En el caso de la mecanización de piezas de inox en torno, las condiciones varían sensiblemente.

  • No se contempla el mecanizado sin refrigerante.
  • Las velocidades de corte se enmarcan generalmente entre 100 y 140m/min
  • Las herramientas, concretamente las plaquitas, no requieren de una geometría tan positiva como en los centros de mecanizado.

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