Aluminio, acero inoxidable, acero, plásticos técnicos: cómo elegir bien el material de sus piezas

Un material se elige por su función, no por costumbre. Cinco preguntas permiten reducir rápidamente la lista:

• ¿Qué solicitaciones? Resistencia, rigidez, dureza, desgaste, fatiga.
• ¿Qué entorno? Corrosión, temperatura, productos químicos, contacto alimentario o médico.
• ¿Qué masa? El aluminio pesa aproximadamente un tercio que el acero (2,7 g/cm³ frente a 7,85), y los plásticos técnicos todavía menos.
• ¿Qué transformación? Soldadura, tratamiento térmico, tratamiento de superficie: no todas las calidades son aptas.
• ¿Qué presupuesto? El precio del material, pero sobre todo el tiempo de mecanizado que exige.

Describa la función en su solicitud: el taller de mecanizado CNC podrá confirmar su elección o proponer una calidad más económica.

Algunas decisiones habituales

• Un soporte ligero, mecanizado con rapidez: una aleación de aluminio en lugar de un acero.
• Una pieza expuesta a la brisa marina: un inox 316L o un 5083 en lugar de un S235, aunque esté pintado.
• Un rodillo o una guía silenciosa: un POM o un PA6 en lugar de un metal, si el ruido y la lubricación importan.

El aluminio se mecaniza con rapidez, admite bien los tratamientos de superficie y aligera las piezas. La elección se juega en la aleación:

• 6082 o 6061: la opción por defecto. Polivalentes, soldables, anodizables. El 6082 está más extendido en Europa, el 6061 en Norteamérica; a menudo son intercambiables, de ahí el interés de la mención «o equivalente».
• 2017A: más resistente y muy agradable de mecanizar, pero con menor protección contra la corrosión y poco soldable. Adecuado para piezas mecánicas mecanizadas en macizo.
• 5083: por su resistencia a la corrosión, en particular en medio marino, y para soldadura. Se encuentra sobre todo en placas y da virutas largas al mecanizar.
• 7075: cuando prima la resistencia (aeronáutica, piezas muy solicitadas). No es soldable, cuesta más y resiste peor la corrosión: a menudo hace falta una protección de superficie.

El estado metalúrgico (por ejemplo, T6 o T651) forma parte de la designación: indíquelo en el plano.

Aceros

• S235: acero de construcción habitual, soldable y económico. Su resistencia es modesta y no está pensado para templarse: placas base, chasis, soportes.
• C45: acero no aleado de carbono medio, que puede templarse y revenirse para ganar dureza. La opción clásica para árboles, ejes y piezas mecánicas; su soldadura es delicada.
• 42CrMo4: acero aleado cromo-molibdeno, utilizado tras temple y revenido para piezas muy solicitadas a fatiga (árboles, engranajes). En estado tratado es más duro de mecanizar: a menudo se desbasta, se trata y después se acaba o se rectifica para mantener las cotas pese a las deformaciones.

Inox

• 304L: el acero inoxidable estándar, de bajo carbono, soldable. Se endurece por deformación al mecanizar, lo que desgasta las herramientas y alarga los tiempos respecto al acero.
• 316L: el molibdeno mejora la resistencia a la corrosión por picaduras, en particular en presencia de cloruros: medio marino, química, farmacia, sector médico. Es más caro que el 304L.
• 303: enriquecido con azufre para facilitar el mecanizado, es adecuado para piezas torneadas en serie. A cambio, su resistencia a la corrosión es menor y se desaconseja soldarlo.

El latón de mecanizado automático (CuZn39Pb3) es uno de los metales más fáciles de mecanizar: virutas cortas, buen acabado superficial, buena conductividad. Es habitual en racores, grifería y contactos. Contiene plomo: para agua potable o uso alimentario, verifique los requisitos aplicables; existen calidades sin plomo.

El titanio (grado 2 o Ti-6Al-4V) combina ligereza (aproximadamente 4,5 g/cm³), alta resistencia, resistencia a la corrosión y biocompatibilidad. Es difícil de mecanizar, porque disipa mal el calor y desgasta las herramientas: prevea un coste de material y un tiempo de mecanizado claramente superiores.

El cobre puro, apreciado por su conductividad eléctrica y térmica (barras de corriente, disipadores), es blando y pegajoso: se mecaniza peor que el latón.

Los plásticos técnicos se mecanizan a partir de barras, placas o tubos. Se dilatan mucho más que los metales, pueden fluir bajo carga y algunos absorben humedad: las tolerancias estrechas son más delicadas de mantener (véase la guía sobre las tolerancias).

• POM: rígido, estable, bajo rozamiento. El buen compromiso para piezas mecánicas de precisión.
• PA6: resistente al desgaste y a los golpes, pero se hincha al recuperar humedad: conviene evitarlo en ajustes apretados.
• PEEK: resistencia a la temperatura (del orden de 250 °C en uso continuo), resistencia química, esterilizable. Material muy caro.
• PTFE: rozamiento muy bajo e inercia química, pero blando y con fluencia: poco adecuado para piezas portantes precisas.
• PMMA: transparente y rígido, pero quebradizo; se agrieta bajo tensión o en contacto con ciertos disolventes.
• PEAD: económico, ligero, buena resistencia química, poco rígido y muy dilatable.

Referencias cualitativas para comparar los materiales. El coste relativo se refiere al material en bruto (€ económico, €€€€ muy elevado); no dice nada del tiempo de mecanizado.

El precio de una pieza mecanizada suma el material, el tiempo de máquina y las herramientas (véase el cálculo de un presupuesto de mecanizado). El material más barato por kilo no es, por tanto, siempre el más barato por pieza: una aleación que se mecaniza rápido puede compensar un precio por kilo más alto, mientras que un inox o un titanio difíciles de mecanizar aumentan el tiempo de máquina.

Otras dos palancas influyen en el coste. En primer lugar, la dimensión del bruto: una pieza mecanizada en macizo consume una barra o una placa entera, de la que una gran parte acaba en virutas. Una sección próxima a las dimensiones comerciales reduce el desperdicio. En segundo lugar, el certificado de material (por ejemplo, de tipo 3.1 según NF EN 10204), útil para la trazabilidad pero que solo conviene pedir si es necesario.

Los materiales con fuertes tensiones internas (placas gruesas, plásticos) pueden deformarse tras el mecanizado: el taller prevé entonces un desbaste, un alivio de tensiones y un acabado, lo que añade tiempo.

En cuanto a la disponibilidad, las calidades habituales (6082, S235, C45, 304L, 316L, POM, PA6) se encuentran en stock en los distribuidores. Las calidades especiales, como el titanio, el PEEK o el 7075 en ciertas dimensiones, pueden exigir plazos o cantidades mínimas.

Utilice la designación normalizada en lugar del nombre de uso, con el estado o el tratamiento: «EN AW-6082 T6», «S235JR (1.0038)», «42CrMo4 +QT (1.7225)», «X2CrNiMo17-12-2 (1.4404)» para un 316L, «POM-C». Precise si se acepta una calidad equivalente y si se requiere un certificado. Evite menciones ambiguas como «alu» o «inox» a secas: obligan al taller a volver a contactarle, e incluso a presupuestar sobre una hipótesis distinta de la suya.

¿Listo para pedir precios? Publique su solicitud en Meaflow: es gratuito y sin comisión, recibe las propuestas de varias empresas proveedoras y puede compararlas antes de decidir.