Selección de materiales para mecanizado: árbol de decisión

Para simplificar la selección, la industria del mecanizado utiliza la norma ISO (International Organization for Standardization) para agrupar los materiales en seis categorías principales basadas en su maquinabilidad (facilidad con la que un material puede ser cortado). Esta clasificación permite a los ingenieros y operarios seleccionar las herramientas de corte, los parámetros de avance y las velocidades de giro adecuados.

Los grupos definidos por la norma son:

• ISO P (Acero): El grupo más común, que abarca desde aceros no aleados hasta aceros altamente aleados. Su fuerza de corte específica (kc) oscila habitualmente entre 1500 y 3100 N/mm², dependiendo del contenido en carbono y el tratamiento térmico.
• ISO M (Acero inoxidable): Materiales con al menos un 12 % de cromo, conocidos por su resistencia a la corrosión pero con una alta tenacidad que dificulta el corte, generando filos de aportación.
• ISO K (Fundición): Materiales con alto contenido en carbono (>2 %), ideales para piezas con alta resistencia al desgaste, aunque pueden ser abrasivos para el filo de la herramienta.
• ISO N (No ferrosos): Metales como el aluminio, cobre o latón. Presentan fuerzas de corte bajas (350–1350 N/mm²) y son excelentes para alta velocidad, aunque su baja dureza puede requerir herramientas muy afiladas.
• ISO S (Superaleaciones): Materiales termo-resistentes (ej. Inconel) diseñados para entornos extremos, que exigen estrategias de mecanizado muy específicas debido a su dureza a alta temperatura.
• ISO H (Material endurecido): Aceros tratados térmicamente con durezas superiores a 45-65 HRC, que requieren herramientas de gran dureza superficial, como el nitruro de boro cúbico (CBN).

Para realizar una elección técnica, se debe seguir un proceso lógico que integre las necesidades de uso y las capacidades del taller.

1. Requisitos de servicio y entorno

¿Qué condiciones soportará la pieza?

• Cargas mecánicas: Si la pieza soporta esfuerzos de flexión o tracción, se prioriza la resistencia a la tracción (medida en MPa).
• Entorno químico: En presencia de agentes corrosivos, se deben seleccionar aceros inoxidables o aleaciones específicas.
• Temperatura: Para aplicaciones en motores o hornos, se requieren superaleaciones que mantengan sus propiedades mecánicas a alta temperatura.

2. Viabilidad del proceso

¿Es el material compatible con el equipamiento disponible?

• Maquinabilidad: Un material difícil de mecanizar (como el titanio) incrementa el tiempo de ciclo y el desgaste de herramienta.
• Tratamientos: ¿La pieza requiere un tratamiento térmico posterior? Es vital considerar la estabilidad dimensional tras el temple o revenido.

3. Consideraciones económicas y legales

• Coste de materia prima: Evaluar si el coste del material compensa la vida útil de la pieza.
• Gestión de residuos: Según la Ley 7/2022, de 8 de abril, de residuos y suelos contaminados para una economía circular, las empresas deben garantizar una correcta gestión de sus residuos. El mecanizado genera virutas metálicas que deben ser tratadas como subproductos o residuos valorizables. El incumplimiento de esta normativa puede derivar en sanciones administrativas graves.

La elección del material también depende del sector industrial. Por ejemplo, en el sector aeroespacial, la relación resistencia-peso es el factor determinante, lo que favorece el uso de titanio o aluminio de alta resistencia como el 7075-T6. En cambio, en la industria alimentaria, la prioridad es la resistencia a la corrosión y la facilidad de limpieza, lo que obliga al uso de aceros inoxidables (como el AISI 316L).

Empresas especializadas como Izadi Mecanizados emplean criterios técnicos avanzados para asesorar en la selección del material, considerando no solo la pieza final, sino también la eficiencia en el mecanizado de grandes dimensiones o la necesidad de tratamientos superficiales específicos.

Factores a evitar

1. Sobredimensionar la calidad: Elegir un material con prestaciones muy superiores a las necesarias encarece el proyecto innecesariamente.
2. Ignorar la disponibilidad: Seleccionar materiales exóticos o difíciles de encontrar en el mercado nacional puede disparar los plazos de entrega.
3. Desatender la normativa ambiental: No prever la gestión de los residuos generados por el material seleccionado (virutas, taladrinas contaminadas) contraviene la legislación actual sobre economía circular.

• Organización Internacional de Normalización (ISO)^[1]
• Asociación Española de Normalización (UNE)^[2]
• Ley 7/2022, de 8 de abril, de residuos y suelos contaminados para una economía circular (BOE)^[3]
• Guía técnica de materiales para mecanizado CNC (Sandvik Coromant)^[4]