Los plásticos ofrecen varias ventajas sobre los metales en aplicaciones industriales, incluidas propiedades livianas, resistencia a la corrosión, flexibilidad de diseño, excelente aislamiento eléctrico y menores costos de procesamiento y mantenimiento. A medida que los plásticos de ingeniería modificados y de alto rendimiento continúan evolucionando, muchas aplicaciones tradicionales dominadas por metales están siendo reemplazadas parcial o totalmente por plásticos. Entre ellos, el ABS se destaca por su resistencia mecánica, tenacidad, procesabilidad, potencial de acabado superficial y rentabilidad bien equilibrados. Ocupa una posición importante dentro de la familia de los plásticos, actuando como puente entre los plásticos básicos y los plásticos de ingeniería.
Este artículo explora qué es el plástico ABS, sus beneficios y desafíos en el mecanizado, aplicaciones típicas de piezas de ABS y consejos de expertos para un mecanizado eficaz. ¡Continúe leyendo para obtener más información!
¿Qué es el plástico ABS?
El ABS (acrilonitrilo butadieno estireno) es un polímero termoplástico de bajo costo, elaborado combinando sus tres constituyentes monómeros: acrilonitrilo, butadieno y estireno, junto con cualquier otro aditivo deseado. Algunas de sus propiedades clave son las siguientes:
Resistencia a la tracción: 4300 ~ 6200 PSI (30 ~ 43 MPa)
Alargamiento a la rotura: 10% ~ 50%
Contracción: 0,4% ~ 0,9%
Temperatura máxima: 176°F ~ 212°F (80°C ~ 100°C) para uso continuo
Aislamiento Térmico: 0,14 - 0,20 W/m.K
La combinación sinérgica de los tres monómeros del ABS proporciona tenacidad (componente B), dureza (componente A) y procesabilidad (componente S). Las propiedades se pueden ajustar ajustando estas proporciones. Más allá de esta flexibilidad, elegir plásticos ABS mecanizados para prototipos y productos ofrece los siguientes beneficios:
Resiste la rotura bajo impacto y mantiene la dureza incluso a bajas temperaturas.
Proporciona resistencia estructural estable y resistencia al desgaste.
Ofrece aislamiento eléctrico confiable.
Tolera ácidos diluidos, álcalis y grasas.
Ofrece una excelente rentabilidad, cumple con la mayoría de los requisitos generales y es significativamente más asequible que los plásticos de alto rendimiento.
Tiene un alto brillo superficial, admite coloración fácil y permite tratamientos secundarios como pintura, galvanoplastia, revestimiento al vacío, impresión por transferencia y serigrafía para diversos efectos estéticos.
Supports versatile forming processes, including injection molding, extrusion, 3D printing, and Mecanizado CNC.
Permite la modificación mezclándolo con otros plásticos (por ejemplo, aleación ABS/PC, aleación ABS/PBT) o agregando fibra de vidrio, cargas minerales, retardantes de llama y agentes endurecedores para mejorar las propiedades mecánicas, térmicas y retardantes de llama.
Sin embargo, es importante señalar que el ABS es sensible a las altas temperaturas. La exposición prolongada al calor puede causar deformación o envejecimiento. Cuando se usa al aire libre, puede degradarse o desvanecerse con el tiempo, por lo que se requieren estabilizadores UV para su protección. El ABS también tiene una resistencia limitada a ciertos químicos, como compuestos aromáticos, cetonas y ésteres.
Beneficios del mecanizado CNC de ABS
Mientras que el ABS a menudo se asocia con el moldeo por inyección y la impresión 3D, particularmente en la producción a gran escala o la creación rápida de prototipos. Sin embargo, el mecanizado CNC ofrece distintas ventajas en determinadas aplicaciones. Estos son los beneficios clave de elegir ABS mecanizado por CNC:
Es un método rentable para producir piezas de ABS con geometrías complejas y tolerancias estrictas, ya que no es necesario crear moldes costosos.
El mecanizado CNC no implica procesos de fusión o curado, lo que garantiza que el ABS conserve todas sus propiedades mecánicas, como resistencia y tenacidad.
El mecanizado CNC produce piezas de ABS con superficies lisas y marcas de herramientas mínimas visibles, lo que reduce la necesidad de posprocesamiento. A diferencia de la impresión 3D, que a menudo deja líneas de capas, o del moldeo por inyección, que puede dar como resultado líneas de soldadura, líneas de flujo o marcas de hundimiento, el mecanizado CNC ofrece precisión y calidad de superficie constante.
Para lotes pequeños o prototipos, el mecanizado CNC de ABS ofrece tiempos de respuesta más rápidos en comparación con el largo proceso de diseño y producción de moldes de inyección. Esto acelera las fases de desarrollo y prueba.
Desafíos del ABS en el mecanizado CNC
Al igual que con otros plásticos mecanizados, dos defectos de mecanizado muy comunes en el plástico ABS son la distorsión y un acabado superficial deficiente.
1. La distorsión en el ABS ocurre cuando el material se deforma, dobla o deforma durante o después del mecanizado. Esto suele ocurrir por las siguientes razones:
El ABS tiene una temperatura de deflexión del calor relativamente baja y una conductividad térmica deficiente. Como resultado, el calor puede acumularse rápidamente en el lugar de mecanizado, ablandando el material y provocando que se deforme.
En comparación con los metales comúnmente mecanizados, los plásticos ABS experimentan una expansión térmica significativa cuando se calientan. Esto puede hacer que un maquinista sin experiencia elimine demasiado material, lo que será evidente cuando la pieza se enfríe y se encoja.
El uso de velocidades de corte, velocidades de avance o herramientas desafiladas inadecuadas puede generar calor excesivo y provocar deformaciones.
Una fijación inadecuada puede hacer que la pieza se mueva o se doble durante el mecanizado, lo que provoca una distorsión.
2. Otro desafío común en el mecanizado CNC de plástico ABS es lograr un acabado superficial de alta calidad. En comparación con los metales o materiales más duros, el ABS es más propenso a sufrir marcas de herramientas y líneas de vibración durante el mecanizado. Los parámetros de mecanizado inadecuados o las vibraciones de las herramientas a menudo exacerban estos problemas. Estas imperfecciones pueden comprometer la integridad de los accesorios de ABS, provocando posibles fugas o haciendo que las piezas transparentes de ABS parezcan empañadas.
Consejos para un mecanizado CNC eficaz de ABS
Para evitar los problemas asociados con el mecanizado de plástico ABS, a continuación se ofrecen algunos consejos útiles para lograr resultados eficientes y de alta calidad:
Utilice plástico ABS apto para máquinas
Ajustando la proporción de los tres monómeros, el peso molecular y los aditivos, se pueden producir varios grados diferentes de plástico ABS. El ABS de calidad mecánica está diseñado específicamente para mecanizado. A diferencia del ABS de grado de extrusión y de moldeo por inyección, que están optimizados para el flujo de fusión, el ABS de grado de máquina está formulado con estabilizadores de calor para evitar la deformación causada por el calor por fricción durante los procesos de corte, lo que demuestra una tensión interna baja, una alta rigidez y estabilidad dimensional. . Utilice siempre ABS de calidad mecánica cuando fresado, torneado o taladrado para garantizar piezas de alta precisión y un acabado superficial superior.
Utilice herramientas de corte adecuadas
Las herramientas diseñadas para mecanizar acero de alta resistencia y aleaciones de titanio no son la mejor opción para plásticos ABS. Al mecanizar ABS, las herramientas más utilizadas son acero rápido (HSS) y carburo. Mantener los bordes cortantes afilados es esencial para minimizar la resistencia al corte, reducir la acumulación de calor y evitar que el material se ablande o se derrita.
Para obtener resultados óptimos, utilice herramientas con un ángulo de ataque positivo de 10° a 15°, un ángulo de alivio de 5° a 10° y un radio de borde pequeño para facilitar la eliminación eficiente de virutas y reducir la generación de calor. Por lo general, se prefieren las herramientas de carburo sin recubrimiento para minimizar la fricción, pero en los casos en que la adhesión es un problema, las herramientas con recubrimientos de baja fricción como TiN (nitruro de titanio) o DLC (carbono similar al diamante) pueden ayudar a prevenir que las virutas se peguen y mejorar la calidad de la superficie.
Adapte sus parámetros de corte
El ABS es sensible al calor y las velocidades de corte excesivas pueden provocar un sobrecalentamiento localizado, provocando que el material se ablande o se derrita. Generalmente se recomienda utilizar velocidades de husillo entre 1000 y 3000 RPM, dependiendo del diámetro de la herramienta y la profundidad de corte. En comparación, metales como el acero o el aluminio pueden tolerar velocidades de corte mucho más altas, que a menudo oscilan entre 5.000 y 10.000 RPM o más.
Las velocidades de avance demasiado altas pueden provocar vibraciones o un acabado superficial rugoso, mientras que las velocidades demasiado bajas pueden provocar fricción entre la herramienta y la pieza de trabajo, generando un exceso de calor. Al mecanizar ABS, es fundamental equilibrar la velocidad de avance para evitar que el plástico se estire o desarrolle rebabas. Además, realizar cortes profundos en una sola pasada puede aumentar el calor localizado, provocando deformación o fusión. En su lugar, opte por múltiples cortes poco profundos para controlar eficazmente la acumulación de calor y mantener la estabilidad dimensional.
Utilice un refrigerante adecuado
El plástico ABS es propenso a sobrecalentarse y deformarse durante el mecanizado si no se aplica refrigerante correctamente. Sin embargo, no todos los refrigerantes son adecuados para ABS. El material es sensible a ciertos disolventes aromáticos, que pueden provocar grietas o degradación de la superficie. Para evitar estos problemas, elija siempre refrigerantes no aromáticos específicos para plástico.
A diferencia del mecanizado de metales, que a menudo depende de refrigerantes emulsionados o a base de aceite, el ABS requiere un enfriamiento eficiente y a baja temperatura debido a su punto de fusión relativamente bajo (aproximadamente 220 °C). Los refrigerantes solubles en agua son muy eficaces para mecanizar ABS, ya que disipan el calor de forma eficaz y preservan la integridad del material.
Los refrigerantes específicos para plásticos se pueden aplicar en diversas formas dependiendo de la intensidad de corte. Las opciones incluyen un chorro de gas presurizado para un enfriamiento ligero, una niebla continua para un enfriamiento moderado o un líquido fluido para un enfriamiento intensivo en operaciones más exigentes.
Recocer el plástico ABS.
Para aliviar las tensiones internas y mejorar la estabilidad dimensional, considere recocer el plástico ABS antes de mecanizar. El recocido implica calentar gradualmente el material en un horno de tratamiento térmico, mantenerlo a la temperatura adecuada y luego enfriarlo lentamente.
Este proceso controlado garantiza que las tensiones internas se alivien uniformemente, mejorando la maquinabilidad y estabilidad del material. Es especialmente beneficioso para piezas con geometrías complejas o paredes delgadas, ya que reduce la probabilidad de grietas o deformaciones durante el mecanizado.
Aplicaciones comunes de piezas de ABS mecanizadas por CNC
El ABS es popular para aplicaciones que necesitan un plástico resistente y estable con fácil capacidad de moldeo. El mecanizado CNC proporciona beneficios únicos para piezas personalizadas, de alta precisión y de bajo volumen. A continuación se muestran algunas aplicaciones típicas del ABS mecanizado por CNC:
Carcasas y gabinetes personalizados: El ABS se utiliza con frecuencia para crear carcasas electrónicas, cajas de instrumentos y carcasas protectoras personalizadas que exigen dimensiones exactas y un rendimiento confiable.
Componentes automotrices: En la industria automotriz, el ABS se mecaniza para producir molduras interiores, componentes de tableros y accesorios especializados que requieren precisión y acabados de alta calidad.
Accesorios de productos de consumo: el ABS se utiliza para fabricar accesorios de consumo personalizados, como piezas de auriculares, soportes y otros dispositivos especializados.
Juguetes: El acabado suave del ABS lo convierte en el material preferido para juguetes, incluidas figuras de acción, piezas de juegos de mesa y rompecabezas. Un ejemplo bien conocido son los ladrillos LEGO, que están hechos de ABS debido a su durabilidad y maquinabilidad precisa.
Creación de prototipos médicos: el ABS sirve como material de elección para la creación de prototipos de dispositivos médicos, incluidos soportes, accesorios y carcasas personalizados para instrumentos y herramientas médicos.
Plantillas y accesorios: Para las operaciones de fabricación, el ABS se utiliza para crear plantillas, accesorios y herramientas duraderas que facilitan los procesos de ensamblaje y producción.
Modelos educativos: El ABS mecanizado por CNC se utiliza a menudo para modelos educativos y herramientas de demostración, y se valora por su facilidad de mecanizado y durabilidad en entornos de aprendizaje interactivo.
Producción de bajo volumen: Para series de producción de lotes pequeños, ABS proporciona una solución rentable donde la creación de moldes para moldeo por inyección sería poco práctica o demasiado costosa.
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