La Tecnología de Mecanizado Ultrasónico Maravilla en el Mecanizado del Acero Inoxidable de Grado Médico

2024Año 02Mes 29Día

La Tecnología de Mecanizado Ultrasónico Maravilla en el Mecanizado del Acero Inoxidable de Grado Médico

 

 La Tecnología de Mecanizado Ultrasónico Maravilla en el Mecanizado del Acero Inoxidable de Grado Médico 

 
 

Acerca del Acero Inoxidable y su Uso Común

 

Propiedades Generales del Material del Acero Inoxidable


El acero inoxidable es un grupo de aleaciones de acero conocidas por su excelente resistencia a la corrosión, durabilidad y alta resistencia. Aquí se presentan algunas de las principales propiedades del acero inoxidable:

 
【Resistencia a la corrosión】

El acero inoxidable es altamente resistente a la corrosión y oxidación. Esto se debe principalmente a la presencia de cromo en la aleación, que forma una capa pasiva de óxido en la superficie del material. Esta capa de óxido actúa como una barrera, protegiendo el acero subyacente de la corrosión causada por la exposición a la humedad, productos químicos y otras sustancias corrosivas. Esto otorga al acero inoxidable requisitos de mantenimiento bastante bajos, ya que reduce la necesidad de limpieza, pintura o recubrimiento frecuentes para proteger contra la corrosión, incluso en entornos exigentes.

 
【Resistencia al calor】

El acero inoxidable también tiene una excelente resistencia al calor, lo que lo hace adecuado para aplicaciones a altas temperaturas. Puede soportar temperaturas elevadas sin una pérdida significativa de resistencia o deformación. Esta característica es crucial en industrias como la aeroespacial, automotriz y energética, donde los componentes pueden estar expuestos a calor extremo o ciclos térmicos.

 
【Alta resistencia y ductilidad】

El acero inoxidable exhibe alta resistencia, lo que lo hace adecuado para diversas aplicaciones estructurales y de carga. La resistencia del acero inoxidable se ve influenciada por factores como la composición de la aleación, el tratamiento térmico y los procesos de fabricación. El acero inoxidable también posee buena ductilidad, lo que le permite formarse y fabricarse fácilmente en diferentes formas. Esta característica es beneficiosa en varios procesos de fabricación, incluidos el doblado, la soldadura, el mecanizado y la conformación. La ductilidad del acero inoxidable se puede mejorar aún más controlando la composición de la aleación y utilizando tratamientos térmicos adecuados.

 
【Propiedades higiénicas】

El acero inoxidable se utiliza ampliamente en industrias que requieren altos estándares de limpieza e higiene, como las industrias de procesamiento de alimentos, médica (quirúrgica) y farmacéutica. Es no poroso, lo que lo hace resistente al crecimiento bacteriano, fácil de limpiar y capaz de soportar procesos de esterilización repetidos.



 

Diferentes Familias de Grados de Acero Inoxidable


Además de la perspectiva más general sobre las propiedades del acero inoxidable, la familia de aceros inoxidables se clasifica principalmente en cuatro categorías principales, que incluyen Ferrítico, Austenítico, Martensítico y Dúplex, según su microestructura cristalina.

En general, los grados de acero inoxidable austeníticos y martensíticos, incluidos AISI-304, 316 y 420, se utilizan a menudo en la fabricación de equipos médicos y quirúrgicos o piezas de repuesto. Lo siguiente ilustra la comparación de estos tres grados de acero inoxidable comúnmente utilizados.

 
【Austenítico - Acero Inoxidable 304 (AISI-304)】
Composición
El acero inoxidable 304 contiene 18-20% de cromo y 8-10.5% de níquel, junto con pequeñas cantidades de carbono, manganeso y otros elementos.
 
Resistencia a la corrosión
Ofrece buena resistencia a la corrosión en una amplia gama de entornos, incluyendo condiciones atmosféricas y ambientes químicos suaves.
 
Resistencia
El acero inoxidable 304 tiene buena resistencia a la tracción y resistencia a la cedencia, lo que lo hace adecuado para aplicaciones de propósito general.
 
Aplicaciones industriales
El acero inoxidable 304 se utiliza comúnmente en diversas industrias, incluyendo procesamiento de alimentos, equipos de cocina, aplicaciones arquitectónicas y procesamiento químico.


 
【Austenítico - Acero Inoxidable 316 (AISI-316)】
Composición
El acero inoxidable 316 contiene 16-18% de cromo, 10-14% de níquel y 2-3% de molibdeno, junto con otros elementos.
 
Resistencia a la corrosión
Proporciona excelente resistencia a la corrosión, especialmente en entornos agresivos, como ambientes marinos o ricos en cloruro.
 
Resistencia
El acero inoxidable 316 tiene una resistencia a la tracción y resistencia a la cedencia más altas en comparación con el 304, lo que lo hace adecuado para aplicaciones que requieren exposiciones a presiones aumentadas.
 
Aplicaciones industriales
El acero inoxidable 316 se utiliza comúnmente en equipos marinos, procesamiento químico, productos farmacéuticos e implantes médicos donde se requiere una resistencia superior a la corrosión.


 
【Martensítico - Acero Inoxidable 420 (AISI-420)】
Composición
El acero inoxidable 420 contiene alrededor del 12-14% de cromo, sin contenido de níquel o mínimo. También tiene un mayor contenido de carbono en comparación con el 304 y el 316.
 
Resistencia a la corrosión
Ofrece resistencia moderada a la corrosión en entornos suaves, pero es menos resistente a productos químicos corrosivos o cloruros en comparación con el 304 y el 316.
 
Resistencia
El acero inoxidable 420 tiene alta dureza y buena resistencia, lo que lo hace adecuado para aplicaciones que requieren resistencia al desgaste, como cubertería, instrumentos quirúrgicos y moldes. El material puede mostrar incluso una mayor dureza (hasta HRC 50-55) después del tratamiento térmico, lo que le permite aplicarse en entornos con mayor precisión y estándares más estrictos.
 
Aplicaciones industriales
El acero inoxidable 420 se utiliza comúnmente en la fabricación de cuchillas, cuchillos, tijeras, instrumentos quirúrgicos y moldes donde la dureza y la resistencia al desgaste son cruciales.


En resumen, el acero inoxidable 304 (AISI-304) proporciona una buena resistencia general a la corrosión y es adecuado para una amplia gama de aplicaciones. El acero inoxidable 316 (AISI-316) ofrece excelente resistencia a la corrosión, especialmente en entornos agresivos, y tiene mayor resistencia que el 304. El acero inoxidable 420 (AISI-420) tiene menor resistencia a la corrosión, pero ofrece alta dureza y resistencia al desgaste, siendo ideal para aplicaciones que requieren propiedades de corte o resistencia al desgaste. La elección entre estos grados depende de los requisitos específicos de la aplicación, incluida la resistencia a la corrosión, la resistencia y la resistencia al desgaste.





 

Dificultades en el Mecanizado de Acero Inoxidable de Grado Médico


El mecanizado de acero inoxidable, incluidos los grados 304, 316 y 420, puede presentar ciertas dificultades debido a las propiedades de estos aleaciones de acero. Lo siguiente muestra los desafíos comunes encontrados en el mecanizado de estos grados de acero inoxidable:

 

Endurecimiento por Trabajo


Los grados de acero inoxidable, incluidos el 304, 316 y 420, tienden a endurecerse durante el mecanizado. A medida que el material es deformado por la herramienta de corte, se vuelve más duro y más resistente al corte. Este efecto de endurecimiento por trabajo puede resultar en fuerzas de corte aumentadas, desgaste de la herramienta y dificultades para lograr la calidad deseada de la pieza. Además, el acero inoxidable tiende a producir virutas largas y fibrosas, lo que puede llevar a la acumulación de virutas e interferir con el proceso de corte y dañar la pieza o la herramienta. Cuanto más duro y resistente al corte se vuelve el material, más desafiante es su evacuación de virutas.


 

Altas Fuerzas de Corte


El acero inoxidable es conocido por su alta resistencia y tenacidad, lo que resulta en altas fuerzas de corte durante el mecanizado. Estas altas fuerzas de corte requieren herramientas de corte robustas y máquinas capaces de manejar el estrés. Gestionar estas fuerzas de manera efectiva es importante para evitar la rotura de la herramienta, la vibración y otros problemas de mecanizado.


 

Generación de Calor


El acero inoxidable tiene una baja conductividad térmica, lo que significa que el calor generado durante el mecanizado tiende a concentrarse en la zona de corte. Esto puede llevar a temperaturas elevadas que pueden causar desgaste de la herramienta, deformación de la herramienta y distorsión del material.


 

Desgaste de la Herramienta


Los grados de acero inoxidable, especialmente el 420, son relativamente duros, lo que puede causar un desgaste grave de la herramienta durante el mecanizado. El endurecimiento por trabajo, las altas fuerzas de corte y la generación de calor contribuyen al desgaste de la herramienta y pueden reducir su vida útil. Por lo tanto, seleccionar materiales de herramienta apropiados con alta dureza y resistencia al desgaste, así como optimizar los parámetros de corte, es crucial para mitigar los problemas de desgaste de la herramienta.


Es importante tener en cuenta que las dificultades específicas en el mecanizado de acero inoxidable pueden variar según factores como el grado específico, la geometría de la pieza, la selección de la herramienta de corte y los parámetros de mecanizado.





 

¿Qué aporta la Tecnología de Mecanizado Ultrasónico de HIT al Mecanizado de Acero Inoxidable de Grado Médico?

 

Oscilación Ultrasónica de Alta Frecuencia


La tecnología de mecanizado asistido por ultrasonidos de HIT proporciona la superposición de la rotación de la herramienta con una oscilación de alta frecuencia en dirección longitudinal, generando más de 20,000 veces de microvibración por segundo. El mecanismo ayuda a reducir las fuerzas de corte y facilita el proceso de eliminación de virutas. La oscilación de alta frecuencia en dirección longitudinal permite un contacto intermitente entre la herramienta y la pieza de trabajo. Esto ayuda a eliminar el calor acumulativo alrededor de la punta de la herramienta, lo que resulta en una gran reducción del desgaste de la herramienta.


 

Reducción de la Fuerza de Corte


La reducción de las fuerzas de corte no solo disminuye las fricciones entre la herramienta y la pieza de trabajo, sino que también permite aumentar la velocidad de corte y las tasas de avance. Este mecanismo, junto con la función de refrigerante a alta presión (hasta 70 bar) a través del eje (CTS), también ayuda a disminuir el calor generado durante el proceso de mecanizado. Mejora significativamente la calidad de la pieza de trabajo y la estabilidad en la vida útil de la herramienta, y ahorra una gran cantidad de energía y tiempo de procesamiento.


 

Proceso de Eliminación de Virutas más Sencillo


Facilitar el proceso de eliminación o evacuación de virutas también reduce las fricciones tanto en la herramienta como en la pieza de trabajo causadas por una cantidad excesiva de virutas acumulativas. Especialmente cuando las virutas son largas y fibrosas, pueden dar lugar a situaciones de formación de borde (BUE) o recorte de virutas, lo que empeora la calidad de la pieza de trabajo y pone en peligro la vida útil de la herramienta. La reducción de las fuerzas de corte con la microvibración ultrasónica de alta frecuencia de HIT permite que la herramienta corte el material más fácilmente con un proceso de evacuación de virutas más sencillo. La eliminación de virutas acumulativas y enredadas también contribuye a una mejor calidad de la pieza de trabajo y una vida útil más larga de la herramienta.


 

Beneficios en el Mecanizado de Acero Inoxidable


En el mecanizado de acero inoxidable de grado médico, la tecnología de mecanizado asistido por ultrasonidos de HIT ayuda a reducir las fuerzas de corte, lo que permite que la herramienta corte el material más fácilmente con una mejor eliminación de virutas. Este mecanismo contribuye a una mejor calidad de la pieza de trabajo (eliminación de rebabas y mejor redondez en perforaciones) y a una mayor vida útil de la herramienta (mejor evacuación de virutas y prevención de virutas acumulativas y enredadas alrededor de las herramientas de corte).



💡 Más información sobre la Tecnología de Mecanizado Ultrasónico de HIT


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