El acero inoxidable ofrece muchas ventajas materiales en una variedad de aplicaciones industriales, pero la técnica de mecanizado elegida puede afectar la calidad y la integridad de las piezas hechas de este metal versátil.
Este artículo evalúa la justificación del uso de acero inoxidable en una variedad de piezas y conjuntos, y analiza el papel del grabado fotoquímico como una tecnología de procesamiento que puede permitir la producción de productos finales innovadores y de alta precisión.
¿Por qué elegir acero inoxidable? El acero inoxidable es esencialmente un acero dulce con un contenido de cromo del 10% o más (en peso). La adición de cromo le da al acero sus propiedades únicas de acero inoxidable, resistentes a la corrosión. El contenido de cromo del acero permite la formación de una película de óxido de cromo resistente, adherente, invisible y resistente a la corrosión en la superficie del acero. Si se daña mecánica o químicamente, la película puede repararse a sí misma, siempre que haya oxígeno presente (incluso en cantidades muy pequeñas).
La resistencia a la corrosión y otras propiedades útiles del acero se mejoran aumentando el contenido de cromo y añadiendo otros elementos como molibdeno, níquel y nitrógeno.
El acero inoxidable tiene muchas ventajas. En primer lugar, el material es resistente a la corrosión y el cromo es el elemento de aleación que le da al acero inoxidable esta cualidad. Los grados de baja aleación resisten la corrosión en entornos atmosféricos y de agua pura; los grados de alta aleación resisten la corrosión en la mayoría de las soluciones ácidas, alcalinas y entornos que contienen cloro, lo que hace que sus propiedades sean útiles en las plantas de procesamiento.
Los grados especiales de aleación con alto contenido de cromo y níquel resisten la formación de incrustaciones y mantienen una alta resistencia a altas temperaturas. El acero inoxidable se usa ampliamente en intercambiadores de calor, sobrecalentadores, calderas, calentadores de agua de alimentación, válvulas y tuberías principales, así como en aplicaciones aeronáuticas y aeroespaciales.
La limpieza también es un tema muy importante. La capacidad del acero inoxidable para limpiarse fácilmente lo ha convertido en la primera opción para condiciones higiénicas estrictas, como hospitales, cocinas y plantas de procesamiento de alimentos, y el acabado brillante de fácil mantenimiento del acero inoxidable proporciona una apariencia moderna y atractiva.
Finalmente, al considerar los costos, tanto de material y de producción como de ciclo de vida, el acero inoxidable es a menudo la opción de material más barata y es 100% reciclable, completando todo el ciclo de vida.
Los "grupos de grabado" de micrometales grabados fotoquímicamente (incluidos HP Etch y Etchform) graban una amplia variedad de metales con una precisión inigualable en el mundo. Las láminas y hojas procesadas varían en espesor de 0,003 a 2000 µm. Sin embargo, el acero inoxidable sigue siendo la primera opción para muchos de los clientes de la empresa debido a su versatilidad, la multitud de grados disponibles, la gran cantidad de aleaciones relacionadas, las propiedades favorables del material (como se describió anteriormente) y la gran cantidad de acabados. Es el metal de elección para muchas aplicaciones en una amplia gama de industrias, especializándose en el mecanizado de 1.4310: (AISI 301), 1.4404: (AISI 316L), 1.4301: (AISI 304) y micrometales de metales austeníticos bien conocidos, varios ferríticos, ma Tensítico (1.4028 Mo/7C27Mo2) o dúplex aceros, Invar y Alloy 42.
El grabado fotoquímico (la eliminación selectiva de metal a través de una máscara de fotorresistencia para producir piezas de precisión) tiene varias ventajas inherentes sobre las técnicas tradicionales de fabricación de chapa metálica. Lo más importante es que el grabado fotoquímico produce piezas al tiempo que elimina la degradación del material porque no se utiliza calor ni fuerza durante el procesamiento. Además, el proceso puede producir piezas casi infinitamente complejas debido a la eliminación simultánea de características de los componentes mediante la química del grabador.
Las herramientas utilizadas para el grabado son digitales o de vidrio, por lo que no es necesario empezar a cortar moldes de acero costosos y difíciles de ajustar. Esto significa que se puede reproducir una gran cantidad de productos con un desgaste de la herramienta absolutamente nulo, lo que garantiza que la primera y la millonésima pieza producidas sean idénticas.
Las herramientas digitales y de vidrio también se pueden ajustar y cambiar de manera muy rápida y económica (generalmente en una hora), lo que las hace ideales para la creación de prototipos y producciones de gran volumen. Esto permite una optimización del diseño "sin riesgos" sin pérdidas financieras. Se estima que el tiempo de respuesta es un 90% más rápido que el de las piezas estampadas, que también requieren una importante inversión inicial en herramientas.
Pantallas, filtros, mallas y codos La empresa puede grabar una amplia gama de componentes de acero inoxidable, incluidas pantallas, filtros, mallas, resortes planos y resortes curvos.
Los filtros y tamices son necesarios en muchos sectores industriales, y los clientes a menudo requieren parámetros de complejidad y precisión extrema. El proceso de grabado fotoquímico de micrometal se utiliza para fabricar una gama de filtros y pantallas para la industria petroquímica, la industria alimentaria, la industria médica y la industria automotriz (los filtros fotograbados se utilizan en sistemas de inyección de combustible e hidráulicos debido a su alta resistencia a la tracción). Micrometal ha desarrollado su tecnología de grabado fotoquímico para permitir un control preciso del proceso de grabado en 3 dimensiones. Esto facilita la creación de geometrías complejas y, cuando se aplica a la fabricación de rejillas y tamices, puede reducir significativamente los plazos de entrega. Además, se pueden incluir características especiales y varias formas de apertura en una sola rejilla sin aumentar el coste.
A diferencia de las técnicas de mecanizado tradicionales, el grabado fotoquímico tiene un mayor nivel de sofisticación en la producción de plantillas, filtros y tamices delgados y precisos.
La eliminación simultánea de metal durante el grabado permite la incorporación de múltiples geometrías de orificios sin incurrir en costosos costos de herramientas o mecanizado, y las mallas fotograbadas no tienen rebabas ni tensiones y no presentan degradación del material, mientras que las placas perforadas son propensas a la deformación cero.
El grabado fotoquímico no altera el acabado de la superficie del material que se está procesando y no utiliza contacto de metal con metal ni fuentes de calor para alterar las propiedades de la superficie. Como resultado, el proceso puede proporcionar un acabado estético único en acero inoxidable, lo que lo hace adecuado para aplicaciones decorativas.
Los componentes de acero inoxidable grabados fotoquímicamente también se utilizan a menudo en aplicaciones de seguridad crítica o en entornos extremos, como sistemas de frenos ABS y sistemas de inyección de combustible, y la curva grabada se puede "doblar" perfectamente millones de veces porque el proceso no altera la resistencia a la fatiga del acero. Las técnicas de mecanizado alternativas, como el mecanizado y el enrutamiento, a menudo dejan pequeñas rebabas y capas refundidas que pueden afectar el rendimiento del resorte.
El grabado fotoquímico elimina posibles sitios de fractura en el grano del material, produciendo una flexión de la capa sin rebabas y refundida, lo que garantiza una larga vida útil del producto y una mayor confiabilidad.
Resumen El acero y el acero inoxidable tienen una variedad de propiedades que los hacen ideales para muchas aplicaciones pan-industriales. Aunque se los considera un material relativamente simple de procesar a través de técnicas tradicionales de fabricación de chapa metálica, el grabado fotoquímico ofrece a los fabricantes ventajas significativas al producir piezas complejas y críticas para la seguridad.
El grabado no requiere herramientas duras, permite una producción rápida desde el prototipo hasta la fabricación en gran volumen, ofrece una complejidad de piezas prácticamente ilimitada, produce piezas sin rebabas ni tensiones, no afecta el templado ni las propiedades del metal, funciona en todos los grados de acero y alcanza una precisión de ±0,025 mm; todos los plazos de entrega están en días, no en meses.
La versatilidad del proceso de grabado fotoquímico lo convierte en una opción atractiva para la fabricación de piezas de acero inoxidable en numerosas aplicaciones rigurosas y estimula la innovación, ya que elimina las barreras inherentes a las técnicas tradicionales de fabricación de chapa metálica para los ingenieros de diseño.
Una sustancia que tiene propiedades metálicas y que consta de dos o más elementos químicos, de los cuales al menos uno es un metal.
La porción filamentosa de material que se forma en el borde de una pieza de trabajo durante el mecanizado. A menudo afilada. Se puede eliminar con limas manuales, muelas o cintas abrasivas, ruedas de alambre, cepillos de fibra abrasiva, equipos de chorro de agua u otros métodos.
La capacidad de una aleación o material para resistir el óxido y la corrosión. Estas son propiedades del níquel y el cromo formados en aleaciones como el acero inoxidable.
Un fenómeno que produce fractura bajo tensión repetida o fluctuante con un valor máximo menor que la resistencia a la tracción del material. La fractura por fatiga es progresiva y comienza con pequeñas grietas que crecen bajo tensión fluctuante.
La tensión máxima que se puede sostener sin fallar durante una cantidad específica de ciclos, a menos que se indique lo contrario, la tensión se revierte completamente dentro de cada ciclo.
Cualquier proceso de fabricación en el que se trabaja o mecaniza un metal para darle a una pieza de trabajo una nueva forma. En términos generales, el término incluye procesos como diseño y disposición, tratamiento térmico, manipulación de materiales e inspección.
El acero inoxidable tiene alta resistencia, resistencia al calor, excelente maquinabilidad y resistencia a la corrosión. Se han desarrollado cuatro categorías generales para cubrir una gama de propiedades mecánicas y físicas para aplicaciones específicas. Los cuatro grados son: CrNiMn serie 200 y CrNi serie 300 tipo austenítico; cromo tipo martensítico, endurecible serie 400; cromo, no endurecible serie 400 tipo ferrítico; aleaciones de cromo-níquel endurecibles por precipitación con elementos adicionales para tratamiento en solución y endurecimiento por envejecimiento.
En una prueba de tracción, la relación entre la carga máxima y el área de la sección transversal original. También llamada resistencia máxima. Compárese con el límite elástico.