El latón es unmetal no ferrosocomúnmente utilizado en diversas industrias para diferentes propósitos. Desde conectores electrónicos complejos y accesorios de plomería duraderos hasta componentes automotrices y aeroespaciales de alto rendimiento, el latón está en casi todas partes. Su capacidad de ser mecanizada con alta precisión lo convierte en una opción superior en la fabricación.
Pero, ¿cómo se producen estas intrincadas piezas de latón con tanta precisión y consistencia? La respuesta radica en el mecanizado CNC, un proceso automatizado que da forma a latón con notable precisión y eficiencia.
En esta guía de latón de mecanizado CNC, examinaremos las propiedades de latón, varios grados de latón para piezas personalizadas, acabados disponibles y explorarán cómo optimizar el proceso para obtener resultados superiores.
¿Qué es el mecanizado de latón CNC?
El mecanizado CNC de latón es un proceso de fabricación sustractivo que utiliza máquinas de control numérico de computadora (CNC) para cortar, dar forma y perforar piezas de trabajo de latón con precisión al eliminar el material. La tasa de eliminación del material (MRR) depende de factores como la velocidad del huso, la velocidad de alimentación y la elección de la herramienta de corte. Con la selección adecuada de los parámetros y el ajuste rígido, el mecanizado CNC puede lograr tolerancias tan apretadas como ± 0.001 ".
El latón es una aleación de cobre y zinc, y es uno de los mejoresMateriales de CNCDebido a su altomaquinabilidady ductilidad. También tiene buena conductividad eléctrica y térmica, buena resistencia a la corrosión, propiedades antibacterianas y atractivo estético. Además, sus propiedades mecánicas se pueden ajustar cambiando las proporciones de cobre, zinc y elementos traza como estaño, plomo o aluminio, lo que permite una amplia gama de dureza y tenacidad.
¿Qué propiedades del latón lo hacen adecuado para el mecanizado CNC?
A continuación, echemos un vistazo en profundidad a las propiedades clave que hacen que el latón sean altamente adecuados para el mecanizado CNC:
Altamente maquinable
El latón es uno de los metales más fáciles de la máquina. Su dureza relativamente baja y su excelente ductilidad reducen las fuerzas de corte y permiten la formación de chips lisos, mientras que la microestructura de doble fase α+β promueve naturalmente la ruptura y la evacuación de los chips. La alta conductividad térmica de la aleación disipa rápidamente el calor de la zona de corte, extendiendo la vida útil de la herramienta.
En grados de corte libre como C360, los aditivos de plomo o azufre reducen aún más el coeficiente de fricción, minimizan la adhesión y el desgaste de la herramienta. Juntas, estas características permiten que el latón se mecanizarán a velocidades de corte y tasas de alimentación mucho más altas que las utilizadas para el acero y el acero inoxidable, logrando tasas de eliminación de materiales más altas (MRR) mientras mantienenacabado superficial (RA)y precisión dimensional.
Resistencia a la corrosión
El latón es una aleación de cobre-zinc no ferrosa y, por lo tanto, no genera "óxido" como los metales a base de hierro. Su resistencia a la corrosión se basa principalmente en una capa de óxido o carbonato densa y formada naturalmente en la superficie, lo que bloquea efectivamente la humedad y el oxígeno, protegiendo el metal subyacente de una corrosión adicional.
La composición de la aleación tiene un gran impacto en el rendimiento de la corrosión: el latón de aluminio (como C687) forma una película de óxido de aluminio estable en su superficie, proporcionando una excelente resistencia en el agua de mar y en varios ambientes químicos. Por el contrario, el latón con contenido de zinc excesivamente alto es más susceptible a la deincificación en entornos que contienen cloruros o compuestos de azufre, lo que lleva a una porosidad localizada y una reducción de la resistencia mecánica.
Maleabilidad
La maleabilidad es la capacidad de un metal para deformarse bajo compresión o formación sin grietas. El latón, con su alto contenido de cobre, hereda la estructura cristalina cúbica centrada en la cara del cobre, lo que resulta en una excelente ductilidad. Las aleaciones de latón de bajo zinc (con zinc ≤ 35%) pueden lograr una formación suave y sin grietas durante los procesos de dibujo, flexión y estiramiento sin grietas. Sin embargo, a medida que aumenta el contenido de zinc, la fuerza de la aleación mejora a expensas de cierta ductilidad. Además, el trabajo en frío provoca endurecer el trabajo; Para restaurar y mejorar aún más la ductilidad, el recocido generalmente se lleva a cabo en el rango de 400–650 ° C para refinar la estructura del grano y alivia el estrés, lo que garantiza que los procesos de formación posteriores continúen suavemente.
Fuerza y dureza
Aunque el latónfortalezaydurezaA menudo se pasan por alto, se pueden controlar con precisión a través de la aleación: aumentar el contenido de zinc hace que el latón sea más duro y fuerte, mientras que agregar aluminio, estaño o níquel puede mejorar aún más su resistencia al desgaste y su capacidad de carga. Como resultado, el latón es muy adecuado para piezas decorativas finamente mecanizadas y componentes estructurales exigentes.
En el mecanizado CNC, las calificaciones estándar de latón se pueden mecanizar de manera eficiente y precisa con herramientas de acero de alta velocidad (HSS), mientras que la alta resistencia o los grados de aleación (como C280, C464 y C687) se benefician de las herramientas de carburo para extender la vida útil de las herramientas y aumentar las velocidades de corte.
Atractivo estético
El latón, con su amplia gama de variaciones de color, incluida el oro rojizo, el oro brillante y el blanco plateado, se usa ampliamente en artículos decorativos como accesorios de iluminación, manijas de las puertas, tirones de cajones y marcos de imágenes. El tono exacto del latón depende de su relación de cobre a zinc: el mayor contenido de cobre produce un tono de oro más cálido y rojizo, mientras que los niveles de zinc más altos producen una apariencia más ligera, amarillenta o plateada.
Conductividad eléctrica y térmica
El latón típicamente tiene una conductividad eléctrica entre 15 y 28% de IAC (estándar de cobre recocido internacional), que es mucho más baja que el cobre puro (100% IAC) pero significativamente mayor que el del acero inoxidable o de carbono. Su conductividad térmica generalmente varía de aproximadamente 100 a 125 w/m · k, aproximadamente 25-30% que del cobre puro (aproximadamente 400 w/m · k). A medida que aumenta el contenido de zinc, las conductividades eléctricas y térmicas disminuyen gradualmente. Cuando necesita un material que equilibre la conductividad decente con resistencia, resistencia a la corrosión y maquinabilidad, el latón es el compromiso ideal. Es por eso que se usa ampliamente para conectores eléctricos, componentes de conexión a tierra, intercambiadores de calor y cuerpos de válvulas HVAC. De hecho, casi todos los cables de electrodo EDM de cable están hechos de latón.
Tipos de calificaciones de latón para mecanizado CNC
A continuación se presentan algunas de las calificaciones de latón más comunes que encontrará en tiendas CNC, junto con sus propiedades clave y usos típicos:
C360 (latón de corte libre)
C360 es el trabajo de latón para el trabajo CNC de propósito general, que contiene aproximadamente 60-63% de cobre (Cu), 34–37% de zinc (Zn) y 2.5-3.7% de plomo (Pb). La adición de plomo mejora la ruptura de chips, reduce el desgaste de la herramienta y permite mecanizado de alta velocidad.
Ventajas:
La mejor maquinabilidad entre todas las aleaciones de latón (a menudo clasificadas al 100%)
Excelente precisión dimensional y acabado superficial, adecuado para componentes de alta precisión
Rentable para la producción de alto volumen debido a una excelente eficiencia de corte
Desventajas:
Resistencia limitada bajo cargas pesadas o altas temperaturas
Propenso a microcracks bajo carga cíclica e inadecuado para componentes recíprocos de alta frecuencia
Mala resistencia a la decincificación en el agua de mar o en ambientes ricos en cloruro
El plomo restringe su uso en aplicaciones médicas y alimentarias debido a los problemas de cumplimiento de ROHS
Aplicaciones:
Accesorios de plomería y válvula: núcleos de válvula de bola, tallos de válvulas, conectores
Componentes del instrumento de precisión: diales de instrumentos, engranajes en miniatura, conjuntos de sensores
Conectores eléctricos: terminales, barras de bus, enchufes.
Sujetadores y hardware decorativo: nueces, pernos, accesorios de muebles
C280 (Muntz Metal)
C280 contiene aproximadamente 60% de cobre, 40% de zinc y menos de 0.07% de hierro. Por lo general, tiene un color de bronce arquitectónico distintivo y se puede pulir fácilmente para lograr un acabado brillante y reflectante que mejora su atractivo en aplicaciones decorativas y estructurales. Este grado de latón es más fuerte, más difícil y rígido que el latón con un contenido de zinc más bajo, con maquinabilidad en alrededor del 40% (versus 100% para C36000).
Ventajas:
Mayor resistencia y dureza que C360
Más resistencia a la abrasión y al desgaste
Retener tolerancias estrechas y dimensiones estables incluso bajo carga
Desventajas:
Menor maquinabilidad que los latidos de corte libre y es más propenso al endurecimiento del trabajo durante el procesamiento
La reducción de la ductilidad limita su idoneidad para los procesos que requieren formación extensa o dibujo profundo
Aplicaciones:
Componentes industriales y estructurales: engranajes, ejes, válvulas y carpinteros de rodamientos
Componentes automotrices: piezas del radiador y conectores de servicio pesado
Aplicaciones arquitectónicas: paneles decorativos y puertas de ascensor
C464 (latón naval)
C464 es una aleación de cobre-Zinc-Tin que consta de aproximadamente 60% de cobre (Cu), 39% de zinc (Zn) y 1% de estaño (SN). La adición de TIN mejora su resistencia a la corrosión del agua de mar y previene la deincificación, lo que la hace bien adecuada para los entornos marinos. Y su maquinabilidad es de aproximadamente el 30% en relación con C360.
Ventajas:
Excelente resistencia en el agua de mar
Buena resistencia, desgaste y resistencia a la fatiga
Desventajas:
Menor maquinabilidad en comparación con las calificaciones de latón de corte libre
Mayor costo de material debido al contenido de estaño
Aplicaciones:
Hardware marino: ejes de hélice, tensores, sujetadores
Sistemas de tratamiento arquitectónico y de agua: tuberías, válvulas, accesorios y equipos relacionados
Intercambiadores de calor y sistemas de enfriamiento
Conectores y carcasas de instrumentos médicos
C687 (latón de aluminio)
C687 es una aleación de cobre -zinc -aluminio típicamente compuesta por 76–79% de Cu, 20–22% Zn y 1.8–2.5% Al, más una pequeña adición de arsénico (~ 0.03%) para inhibir la desezincificación. El contenido de aluminio forma una película de óxido denso en la superficie de la aleación, que ofrece una resistencia excepcional a la corrosión y la erosión en alta velocidad o agua de mar caliente.
Ventajas:
Extremadamente resistente a la alta velocidad de agua de mar, pulverización de sal, actividad microbiológica y decincificación
Mayor resistencia y dureza que el latón de zinc bajo, aunque ligeramente más bajo que C280
En la condición recocida, puede ser enrollado, dibujado o expandido para producir tubos de paredes delgadas
Desventajas:
Su maquinabilidad es aproximadamente el 30% que la de C360
Menor conductividad eléctrica (~ 23% IAC) que otros latidos
Aplicaciones:
Marine y envío: tubos de condensador, bombas de agua de mar de alta velocidad y líneas de agua de extinción de incendios
Generación de energía / petroquímicos: enfriadores de generadores, evaporadores e intercambiadores de calor para enfriar agua
Desalinización del agua de mar: flash de etapas múltiples (MSF) o tubos de prehallado de ósmosis inversa (RO)
C260 (latón de cartucho)
C260, también llamado "70/30" (70% Cu, 30% Zn), es una aleación de latón sin plomo con un tono clásico y de color amarillo dorado. Entre las aleaciones de latón, C260 ofrece la mayor ductilidad y puede someterse a operaciones de dibujo, estiramiento y flexión profundos. Su excelente formabilidad ayuda a prevenir el agrietamiento, por lo que es una opción popular para producir tuberías de forma compleja y componentes decorativos.
Ventajas:
Excelente ductilidad y formabilidad en frío
Resistente a la corrosión de la exposición atmosférica, el agua y la mayoría de los ambientes químicos suaves
Apariencia brillante de oro, adecuado para acabados decorativos
Desventajas:
Su calificación de maquinabilidad es solo alrededor del 30% que la de C360, y tiende a producir chips largos y fibrosos que son propensos al enredo
Susceptible a la decincificación y la corrosión del estrés en amoníaco o ambientes ácidos
Fuerza relativamente baja en el estado recocido
Aplicaciones:
Componentes arraigados y giratorios: cajas de cartucho de munición, conchas de lámparas
Radiadores automotrices y tubos de intercambiador de calor
Acabados superficiales para piezas de latón mecanizadas por CNC
El latón mecanizado generalmente tiene una superficie dorada natural, que puede servir como un acabado por sí solo. Sin embargo, dependiendo de sus necesidades, se pueden requerir acabados de superficie adicionales. A continuación se presentan algunas opciones para latón mecanizado por CNC.
Como mecanizado
El acabado asalto para latón representa la superficie directamente del mecanizado CNC, sin ningún tratamiento de superficie adicional. Este acabado puede tener marcas de mecanizado o rugosidad, pero mantiene las dimensiones y la funcionalidad originales sin alteración. Es ideal para componentes internos de latón o piezas prototipo donde la funcionalidad y el cambio rápido se priorizan sobre la estética. Sin embargo, es más probable que tales partes se dañen debido a la falta de protección de la superficie.
Pulido
El pulido, utilizando métodos mecánicos o químicos y electroquímicos, elimina las marcas de mecanizado e irregularidades de la superficie de las partes de latón. Este proceso crea un acabado suave y de espejo que es especialmente deseable para artículos de latón decorativos como accesorios de iluminación, instrumentos musicales y hardware de muebles.
Una superficie pulida también reduce la fricción, resiste la acumulación de suciedad y humedad y ayuda a prevenir la corrosión. Además, el pulido revela una verdadera precisión dimensional de la parte al eliminar distorsiones superficiales menores. Sin embargo, el sobrepolaje puede causar cambios dimensionales o daños en la superficie. Incluso después de pulir, las piezas de latón pueden empañarse con el tiempo, por lo que aplicar un recubrimiento protector o un sellador puede ayudar a mantener el acabado y extender la vida útil de la pieza.
Revestimiento de polvo
El recubrimiento en polvo es un proceso de acabado duradero en el que un polvo a base de polímero seco se aplica electrostáticamente a la superficie de latón y luego se cura a fuego. Esto crea una capa gruesa y uniforme que es más resistente al astillado, rascado y desvanecimiento que las pinturas líquidas convencionales. El recubrimiento encapsula completamente el latón, proporcionando una excelente protección de barrera contra la humedad, los productos químicos y la radiación UV. El recubrimiento en polvo está disponible en una variedad de colores y texturas, lo que permite a los fabricantes lograr diferentes efectos visuales más allá del tono natural de latón.
Electro Excripción
Este proceso utiliza la electrólisis para unir las moléculas de otro metal a la superficie del latón. El mas comúnelectro ExcripciónLos metales incluyen níquel para la corrosión y resistencia al desgaste, cromo para una superficie brillante con alto desgaste y resistencia a la corrosión, oro para una conductividad excelente, resistencia a la oxidación y decoración de alta gama y plata para un rendimiento eléctrico mejorado y estética.
Consejos útiles para latón de mecanizado CNC exitoso
El latón tiende a la duración del trabajo durante el mecanizado, especialmente en los cortes continuos, lo que puede dar como resultado un rendimiento deficiente en la herramienta. Las herramientas de carburo a menudo se prefieren por su durabilidad y capacidad de resistir las altas velocidades de corte típicas del latón. Para las aleaciones más suaves de latón (por ejemplo, latón del cartucho C260), las herramientas de acero de alta velocidad (HSS) también pueden ser efectivas.
El latón permite velocidades de huso más altas en comparación con los aceros y los metales más duros, reduciendo el tiempo del ciclo. Asegúrese de establecer la velocidad del huso (RPM) y la velocidad de alimentación (IPM) adecuadamente para la aleación de latón específica.
Use revestimientos y coletas de husillo para soportar el stock de barras y minimizar la vibración, mejorando el acabado superficial. Reduzca la eliminación y use configuraciones rígidas para evitar el látigo de la barra, lo que puede afectar negativamente la precisión.
Para piezas de latón largas y delgadas, considere usar un contraproducción o un descanso estable para mejorar la estabilidad.
La programación adecuada es esencial para el latón de mecanizado CNC, por ejemplo, utilizando el código G adecuado para optimizar las trayectoria para el corte de latón, reducir los movimientos inactivos y evitar el desgaste de la herramienta de pases redundantes.
El latón disipa el calor de manera efectiva, por lo que el refrigerante a menudo es innecesario en el mecanizado de rutina. En operaciones menos exigentes, el refrigerante puede incluso causar desorden u oxidación. Sin embargo, es esencial usar un refrigerante o lubricante apropiado en operaciones de mecanizado específicas, como perforación profunda, corte de alta velocidad o cortes pesados, para reducir la fricción, mejorar la vida útil de la herramienta y mejorar el acabado superficial. Los refrigerantes o aceites ligeros solubles en agua funcionan bien cuando se requiere enfriamiento.
Conclusión
El latón es un metal CNC altamente maquinable y rentable, lo que lo convierte en una excelente opción para el mecanizado CNC de precisión. Al seleccionar el grado de latón derecho, optimizar los parámetros de mecanizado y aplicar los acabados superficiales apropiados, puede lograr productos de latón de alta calidad y alto rendimiento.
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Preguntas frecuentes
¿Es más fácil máquina de latón que aluminio?
En general, muchas aleaciones de latón de maquinar libre son más fáciles de mecanizar que el aluminio porque el latón tiende a producir chips limpios y controlables y causa menos desgaste de herramientas, mientras que el aluminio, a pesar de su suavidad, puede formarse bordes acumulados en la herramienta de corte, afectando el acabado de la superficie.
¿Por qué el latón de aluminio (C687) pertenece a la familia de latón, no aleaciones de aluminio?
C687 se clasifica como una aleación de latón porque se basa en cobre (76-79% Cu), con zinc como elemento de aleación primario, mientras que el aluminio es solo un aditivo menor (aproximadamente 2%) para mejorar la resistencia a la corrosión, no el metal base. Comparte propiedades mecánicas, maquinabilidad y clasificación de la industria con otras aleaciones de latón.
Además, C687 sigue los estándares de aleación de latón (ASTM B111, UNS C68700) en lugar de estándares de aleación de aluminio.
