Mecanizado de Piezas de Plástico
Fabricación de piezas de plástico
Normalmente cuando pensamos en fabricación de piezas de plástico o mejor dicho, en mecanizado de piezas de plástico, tenemos en mente elementos pequeños y carentes de resistencia.
Nada más alejado de la realidad. Con la aparición de los plásticos técnicos, las industrias han visto la oportunidad de reducir costes (en algunos casos), aligerar los conjuntos y mejorar las prestaciones técnicas de las piezas.
Procesos de fabricación de piezas de plástico
Al plantearse la fabricación de piezas de plástico, lo primero es escoger el proceso de fabricación más adecuado en función a diferentes parámetros:
- Complejidad de la pieza.
- Geometría.
- Cantidad a fabricar.
- Precio objetivo.
Una vez definidos estos parámetros se optará por alguno de los métodos de fabricación de piezas de plástico más empleados:
- Inyección.
- Rotomoldeo.
- Soplado.
- Fabricación aditiva.
- Extrusión.
- Mecanizado.
En este post trataremos la fabricación de componentes y piezas de plástico mediante el procedimiento de mecanizado.
Pero previamente, es imprescindible conocer la materia prima que se va a emplear en estos procesos fabriles.
Plásticos Técnicos para Mecanizado
Los plásticos técnicos han supuesto una revolución a nivel de ingeniería. Son materiales mecanizables, ligeros, a la par que resistentes. Por ello se vienen empleando últimamente en sustitución de aceros y otros metales.
No todos los materiales son susceptibles de ser inyectados o moldeados, debido a requisitos geométricos o por costes de moldes. De ahí la relevancia que están representando en las empresas de mecanizado.
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Mecanizado de plástico
Tipos de Plásticos Técnicos Mecanizables
En función a su aplicación y a las condiciones de trabajo, es posible encontrar un gran número de materiales plásticos con diferentes características.
Uno de los criterios de clasificación es la temperatura a la que funden. Esto afecta directamente a las condiciones de mecanizado, como son las revoluciones y avance de las herramientas y la profundidad de la pasadas.
Es decir, la cantidad de material desprendido en cada ciclo de mecanizado del plástico.
Plásticos Estándar (con temperaturas de fusión entorno a los 100º)
Dentro de lo que hemos venido a denominar estándar, encontramos una amplísima gama de polímeros empleados en el mecanizado de piezas de plástico, entre los que destacamos los siguientes:
PPE (Éter de polifenileno)
Normalmente se encuentra en el mercado en barras y placas, preparados para su mecanización.
Sus principales características son:
- Ligero.
- Baja absorción de humedad.
- Buena resistencia a los impactos.
- Buen aislamiento eléctrico.
- Resistencia a ataques químicos.
Sus principales aplicaciones son:
- Maquinaria para alimentación.
- Piezas de automoción.
- Piezas para componentes eléctricos.
- Mobiliario y electrodomésticos.
ABS (Acrilonitrilo butadieno estireno)
Es un material que está a caballo entre los termoplásticos industriales de uso general y los termoplásticos de ingeniería de altas prestaciones. Para su mecanizado, se halla con facilidad en placas y barras.
Las características más destacables son:
- Tenacidad y resistencia a impactos.
- Fácil en la generación de uniones.
- Fácil mecanizado.
- Resistencia a rayos gamma.
PP (Polipropileno)
El Polipropileno es un polímero termoplástico semicristalino, encontrado habitualmente en barras extruídas. Son plásticos de uso universal de gran pureza que tienen la posibilidad de soldarse.
Sus principales característica técnicas son:
- Gran resistencia a ataques químicos.
- Baja densidad.
- Buen aislamiento eléctrico.
- Alta dilatación térmica.
PMP (Polimetilpenteno)
El PMP es uno de los plásticos de esta familia, que mayor resistencia tiene a la temperatura. Para su fabricación mediante mecanizado, se encuentra en el mercado tanto en placas como en barras.
Los aspectos más destacables del PMP son:
- Translucidez.
- Baja densidad.
- Gran aislamiento eléctrico.
- Gran tenacidad.
- Resistencia química.
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Plásticos de ingeniería (con temperaturas de fusión entorno a los 150º)
Entre la gama de plásticos mecanizables, cuya temperatura de fusión ronda los 150º, se encuentran los siguientes:
PET (Tereftalato de polietileno )
El PET se puede encontrar con estructura amorfa o semicristalina. El primero se caracteriza por su transparencia, mientras que el segundo ofrece mejores propiedades mecánicas.
Este último es muy usado en mecanizado ya que su estabilidad dimensional lo hace idóneo para la fabricación de piezas mecanizadas de gran precisión.
Las características más destacables de este polímero son:
- Gran resistencia, rigidez y dureza.
- Baja absorción de humedad.
- Baja fricción y desgaste por deslizamiento.
- Sensible a los alcoholes.
- Buena resistencia química a los ácidos.
- Buena adherencia y soldabilidad.
Este polímero se emplea frecuentemente en las siguientes industrias:
Industria sanitaria: Componentes para sistemas de dosificación de medicamentos.
Ingeniería mecánica: Engranajes y elementos deslizantes.
Industria electrónica: Envolventes, elementos aislantes y cuerpos de bobinas y transformadores
Industria de la automoción: Componentes tanto del interior como del exterior del vehículo.
POM (Acetal polioximetileno)
El POM es uno de los plásticos estrella en el mecanizado de piezas de plástico. Se comporta muy bien, admite refrigerante y su viruta suele romper bien. No obstante, cuando se aditiva, estas buenas propiedades de cara al mecanizado, pueden verse alteradas.
Se encuentra disponible no sólo en barras, sino también en placas extruídas y en tubos, por lo que da mucho juego a la hora de ofrecer piezas mecanizadas con este material.
Sus principales propiedades son:
- Fácil de mecanizar.
- Estabilidad dimensional.
- Dureza.
- Buena recuperación elástica.
- Tenacidad.
Algunas de las aplicaciones más comunes del POM son:
- Aplicaciones de deslizamiento.
- Piezas para deslizamiento.
- Componentes para industria alimentaria.
- Componentes en contacto con el agua.
- Piezas cosméticas de alto brillo y resistentes a los arañazos.
- Elementos para instrumental médico.
PBT (Tereftalato de polibutileno )
Este polímero semicristalino es ideal para mecanizado de piezas de plástico que vayan a estar expuestas a cloros y detergentes, por lo que es ideal para componentes de maquinaria para alimentación.
Aunque tiene unas buenas características mecánicas, suele encontrarse mejorado gracias a cargas de fibra de vidrio.
Entre sus propiedades encontramos:
- Excelente resistencia a la fricción y al desgaste.
- Buena resistencia a la deformación por temperatura.
- Fácil mecanizado.
- Excelente resistencia al cloro y a las sustancias cáusticas.
- Estupendo dieléctrico.
- Gran resistencia a sustancias cáusticas.
PC (Policarbonato)
El policarbonato es uno de los polímeros transparentes más resistentes a los impactos que existen.
El mecanizado de piezas de policarbonato resulta una alternativa más que aceptable frente a la inyección, cuando las series a fabricar no son suficientemente largas.
Sus características más destacables son:
- Gran transparencia.
- Elevada resistencia a los impactos y a la deformación.
- Fácil mecanizado.
- Excelente estabilidad dimensional.
Las piezas mecanizadas en policarbonato se suelen emplear en las siguientes aplicaciones:
- Cerramientos.
- Óptica.
- Productos médicos desechables.
- Automoción.
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Plásticos de alta temperatura (con temperaturas de fusión por encima de los 300º)
En este último grupo, encontramos los polímeros de más alta gama, susceptibles de ser mecanizados. Son plásticos con muy altas prestaciones, indicados para piezas críticas y de alto valor añadido.
Entre los más destacados tenemos:
PEEK (Polieteretercetona)
Con un punto de fusión entorno a los 340ºC, el PEEK es uno de los termoplásticos de ingeniería, que mejor se comporta a la hora del mecanizado de piezas de alto valor.
Es uno de los termoplásticos más caros, pero sus propiedades lo hacen ideal para la fabricación de piezas de plástico que requieran gran precisión, ligeras, para entornos húmedos y con elevadas temperaturas.
Las propiedades más destacables son:
-
Excelente resistencia química y mecánica.
-
Apto para trabajos con temperaturas del orden de los 260ºC.
-
Buena resistencia al desgaste y al deslizamiento.
-
Cumple con muchas normas (sanitaria, alimentación, etc.)
Se suele emplear para las siguientes aplicaciones:
-
Implantes e instrumental médico (resiste muy bien los ciclos de esterilización)
-
Piezas críticas para la industria alimentaria.
-
Maquinaria (engranajes y elementos ligeros y resistentes)
PTFE Teflon ®
El Politetrafluoretileno o comúnmente conocido por la marca comercial Teflon ®, es un plástico técnico apto para el mecanizado y con aplicaciones relacionadas con elementos sujetos a desgaste.
En el artículo sobre Mecanizado de Piezas de Teflon ® podrás encontrar mucha más información sobre este polímero, su mecanizado y aplicaciones principales.
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Procesos de mecanizado del plástico
Con respecto al mecanizado de los plásticos por arranque de viruta, dos son los procesos más comúnmente empleados: El torneado y el fresado.
Mecanizado de Piezas de Plástico: Torneado
Las empresas de mecanizado, nos enfrentamos a diferentes geometrías de revolución. El torneado de piezas de plástico es la solución para resolver dichas formas.
Si bien, cada vez más, estas geometrías coexisten con otras que no lo son (como el caso de la imagen superior). En estos casos los centros de torneado, que combinan torno y fresa, posibilitan su mecanizado en una única operación. Esto representa una mayor precisión y menor tiempo de proceso.
Uno de los principales problemas del mecanizado de piezas de plástico en torno es la viruta. Algunos plásticos, pese a emplear herramientas con rompe-virutas, generan hilos que se enredan en plato, garras y herramientas.
Para evitar este problema o para aminorarlo, se suelen emplear protecciones en estos elementos. Así de impiden que se generen esas masas de «pelo» que además pueden ocasionar problemas e incluso accidentes.
También hay plásticos cuyo mecanizado no es compatible con los lubricantes líquidos. Por esto se suele emplear aire frío como refrigerante para las herramientas. Adicionalmente, las condiciones de mecanizado hay que reducirlas para evitar que el plástico se queme o deforme.
Mecanizado de Plástico: Fresado
También hay piezas prismáticas o con geometrías complejas que exigen su mecanizado por fresado.
El uso, cada vez más frecuente, de mecanizado en 5 ejes, no sólo posibilita atender cualquier geometría. También reduce los plazos de entrega, al evitar segundas operaciones.
En el siguiente vídeo, mostramos ejemplos de ambos procesos de mecanizado de piezas de plástico.
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