Quais são as vantagens óbvias das peças CNC que utilizam aço inoxidável como matéria-prima em comparação com aço e ligas de alumínio?
O aço inoxidável é uma excelente escolha para uma variedade de aplicações devido às suas propriedades únicas. É altamente resistente à corrosão, o que o torna ideal para uso em ambientes agressivos, como indústrias marítimas, aeroespaciais e químicas. Ao contrário do aço e das ligas de alumínio, o aço inoxidável não enferruja nem corrói facilmente, o que aumenta a longevidade e a confiabilidade das peças.
O aço inoxidável também é incrivelmente forte e durável, comparável às ligas de aço e até mesmo superando a resistência das ligas de alumínio. Isso o torna uma ótima opção para aplicações que exigem robustez e integridade estrutural, como automotiva, aeroespacial e construção.
Outro benefício do aço inoxidável é que ele mantém suas propriedades mecânicas tanto em altas como em baixas temperaturas. Esta característica o torna adequado para aplicações onde são encontradas variações extremas de temperatura. Em contraste, as ligas de alumínio podem apresentar resistência reduzida a altas temperaturas e o aço pode ser suscetível à corrosão a temperaturas elevadas.
O aço inoxidável também é inerentemente higiênico e fácil de limpar. Isso o torna a escolha ideal para aplicações nas indústrias médica, farmacêutica e de processamento de alimentos, onde a limpeza é essencial. Ao contrário do aço, o aço inoxidável não necessita de revestimentos ou tratamentos adicionais para manter as suas propriedades higiénicas.
Embora o aço inoxidável tenha muitas vantagens, suas dificuldades de processamento não podem ser ignoradas.
As dificuldades no processamento de materiais de aço inoxidável incluem principalmente os seguintes aspectos:
1. Alta força de corte e alta temperatura de corte
Este material possui alta resistência e tensão tangencial significativa, e sofre deformação plástica significativa durante o corte, o que leva a uma força de corte significativa. Além disso, o material possui baixa condutividade térmica, fazendo com que a temperatura de corte aumente. A alta temperatura geralmente se concentra na área estreita próxima à aresta de corte da ferramenta, levando a um desgaste acelerado da ferramenta.
2. Endurecimento por trabalho severo
O aço inoxidável austenítico e alguns aços inoxidáveis de liga de alta temperatura têm uma estrutura austenítica. Esses materiais têm uma tendência maior de endurecer durante o corte, normalmente várias vezes mais do que o aço carbono comum. Como resultado, a ferramenta de corte opera na área endurecida, o que reduz a vida útil da ferramenta.
3. Fácil de colar na faca
Tanto o aço inoxidável austenítico quanto o aço inoxidável martensítico compartilham as características de produzir cavacos fortes e gerar altas temperaturas de corte durante o processamento. Isto pode resultar em adesão, soldagem e outros fenômenos de aderência que podem interferir na rugosidade da superfície dopeças usinadas.
4. Desgaste acelerado da ferramenta
Os materiais mencionados acima contêm elementos de alto ponto de fusão, são altamente maleáveis e geram altas temperaturas de corte. Esses fatores levam ao desgaste acelerado da ferramenta, necessitando de afiação e substituição frequente da ferramenta. Isso impacta negativamente a eficiência da produção e aumenta os custos de uso de ferramentas. Para combater isso, recomenda-se reduzir a velocidade e o avanço da linha de corte. Além disso, é melhor usar ferramentas projetadas especificamente para processar aço inoxidável ou ligas de alta temperatura e usar resfriamento interno ao furar e rosquear.
Tecnologia de processamento de peças de aço inoxidável
Através da análise acima das dificuldades de processamento, a tecnologia de processamento e o design dos parâmetros da ferramenta relacionados do aço inoxidável devem ser bastante diferentes dos materiais de aço estrutural comuns. A tecnologia de processamento específica é a seguinte:
1. Processamento de perfuração
Ao furar materiais de aço inoxidável, o processamento do furo pode ser difícil devido à sua baixa condutividade térmica e pequeno módulo de elasticidade. Para superar este desafio, os materiais apropriados da ferramenta devem ser selecionados, os parâmetros geométricos razoáveis da ferramenta devem ser determinados e a quantidade de corte da ferramenta deve ser definida. Brocas feitas de materiais como W6Mo5Cr4V2Al e W2Mo9Cr4Co8 são recomendadas para perfurar esses tipos de materiais.
Brocas feitas de materiais de alta qualidade apresentam algumas desvantagens. Eles são relativamente caros e difíceis de comprar. Ao usar a broca de aço de alta velocidade padrão W18Cr4V comumente usada, existem algumas deficiências. Por exemplo, o ângulo do vértice é muito pequeno, os cavacos produzidos são muito largos para serem descarregados do furo a tempo e o fluido de corte não consegue resfriar a broca rapidamente. Além disso, o aço inoxidável, por ser um mau condutor térmico, provoca concentração da temperatura de corte na aresta de corte. Isto pode facilmente resultar em queimaduras e lascas nas duas superfícies dos flancos e na borda principal, reduzindo a vida útil da broca.
1) Projeto dos parâmetros geométricos da ferramenta Ao perfurar com uma W18Cr4V Ao usar uma broca de aço rápido comum, a força de corte e a temperatura estão concentradas principalmente na ponta da broca. Para melhorar a durabilidade da parte cortante da broca, podemos aumentar o ângulo do vértice para cerca de 135°~140°. Isso também reduzirá o ângulo de inclinação da borda externa e estreitará os cavacos de perfuração para facilitar sua remoção. No entanto, aumentar o ângulo do vértice tornará a borda do cinzel da broca mais larga, resultando em maior resistência ao corte. Portanto, devemos retificar a borda do cinzel da broca. Após o desbaste, o ângulo de chanfro da borda do cinzel deve estar entre 47° e 55°, e o ângulo de inclinação deve ser de 3°~5°. Ao retificar a borda do cinzel, devemos arredondar o canto entre a borda cortante e a superfície cilíndrica para aumentar a resistência da borda do cinzel.
Os materiais de aço inoxidável têm um pequeno módulo de elasticidade, o que significa que o metal sob a camada de cavacos tem grande recuperação elástica e endurecimento durante o processamento. Se o ângulo de folga for muito pequeno, o desgaste da superfície do flanco da broca será acelerado, a temperatura de corte aumentará e a vida útil da broca será reduzida. Portanto, é necessário aumentar o ângulo de relevo de forma adequada. No entanto, se o ângulo de relevo for muito grande, a borda principal da broca ficará fina e a rigidez da borda principal será reduzida. Um ângulo de relevo de 12° a 15° é geralmente preferido. Para estreitar os cavacos de perfuração e facilitar a remoção de cavacos, também é necessário abrir ranhuras de cavacos escalonadas nas duas superfícies de flanco da broca.
2) Ao selecionar a quantidade de corte para furação, a seleção do Quando se trata de corte, o ponto de partida deve ser reduzir a temperatura de corte. O corte em alta velocidade resulta em aumento da temperatura de corte, o que por sua vez agrava o desgaste da ferramenta. Portanto, o aspecto mais importante do corte é selecionar a velocidade de corte apropriada. Geralmente, a velocidade de corte recomendada está entre 12-15m/min. A taxa de avanço, por outro lado, tem pouco efeito na vida útil da ferramenta. Entretanto, se o avanço for muito baixo, a ferramenta cortará a camada endurecida, o que piorará o desgaste. Se a taxa de avanço for muito alta, a rugosidade da superfície também piorará. Considerando os dois fatores acima, a taxa de avanço recomendada está entre 0,32 e 0,50 mm/r.
3) Seleção do fluido de corte: Para reduzir a temperatura de corte durante a perfuração, a emulsão pode ser usada como meio de resfriamento.
2. Processamento de alargamento
1) Ao alargar materiais de aço inoxidável, alargadores de metal duro são comumente usados. A estrutura e os parâmetros geométricos do alargador diferem daqueles dos alargadores comuns. Para evitar o entupimento dos cavacos durante o alargamento e aumentar a resistência dos dentes do cortador, o número de dentes do alargador é geralmente mantido relativamente baixo. O ângulo de inclinação do alargador é geralmente entre 8° a 12°, embora em alguns casos específicos, um ângulo de inclinação de 0° a 5° possa ser usado para obter alargamento em alta velocidade. O ângulo de folga é geralmente em torno de 8° a 12°.
O ângulo de declinação principal é escolhido dependendo do furo. Geralmente, para um furo passante, o ângulo é de 15° a 30°, enquanto para um furo não passante, é de 45°. Para descarregar os cavacos para frente durante o alargamento, o ângulo de inclinação da aresta pode ser aumentado em cerca de 10° a 20°. A largura da lâmina deve estar entre 0,1 e 0,15 mm. O cone invertido do alargador deve ser maior do que o dos alargadores comuns. Os alargadores de metal duro têm geralmente 0,25 a 0,5 mm/100 mm, enquanto os alargadores de aço rápido têm 0,1 a 0,25 mm/100 mm em termos de conicidade.
A parte de correção do alargador é geralmente de 65% a 80% do comprimento dos alargadores comuns. O comprimento da peça cilíndrica é geralmente de 40% a 50% do comprimento dos alargadores comuns.
2) Ao alargar, é importante escolher a quantidade correta de avanço, que deve estar entre 0,08 a 0,4 mm/r, e a velocidade de corte, que deve variar entre 10 a 20 m/min. A tolerância para alargamento bruto deve estar entre 0,2 e 0,3 mm, enquanto a tolerância para alargamento fino deve estar entre 0,1 e 0,2 mm. Recomenda-se o uso de ferramentas de metal duro para alargamento em desbaste e ferramentas de aço rápido para alargamento fino.
3) Ao selecionar o fluido de corte para alargamento de materiais de aço inoxidável, óleo do sistema de perda total ou dissulfeto de molibdênio pode ser usado como meio de resfriamento.
3. Processamento enfadonho
1) Ao selecionar o material da ferramenta para processar peças de aço inoxidável, é importante considerar a alta força de corte e temperatura. Carbonetos com alta resistência e boa condutividade térmica, como carboneto YW ou YG, são recomendados. Para acabamento, também podem ser usadas pastilhas de metal duro YT14 e YT15. Ferramentas de material cerâmico podem ser utilizadas para processamento em lote. No entanto, é importante notar que estes materiais são caracterizados por alta tenacidade e severo endurecimento por trabalho, o que fará com que a ferramenta vibre e pode resultar em vibrações microscópicas na lâmina. Portanto, ao selecionar ferramentas cerâmicas para corte destes materiais, a tenacidade microscópica deve ser levada em consideração. Atualmente, o material α/βSialon é a melhor escolha devido à sua excelente resistência à deformação em alta temperatura e ao desgaste por difusão. Ele tem sido usado com sucesso no corte de ligas à base de níquel e sua vida útil excede em muito a cerâmica à base de Al2O3. A cerâmica reforçada com whisker de SiC também é um material de ferramenta eficaz para cortar aço inoxidável ou ligas à base de níquel.
As lâminas de CBN (nitreto cúbico de boro) são recomendadas para o processamento de peças temperadas feitas com esses materiais. O CBN perde apenas para o diamante em termos de dureza, com um nível de dureza que pode atingir 7.000 ~ 8.000 HV. Possui alta resistência ao desgaste e pode suportar altas temperaturas de corte de até 1200°C. Além disso, é quimicamente inerte e não tem interação química com metais do grupo do ferro entre 1.200 e 1.300°C, tornando-o ideal para o processamento de materiais de aço inoxidável. A vida útil da ferramenta pode ser dezenas de vezes maior do que a das ferramentas de metal duro ou cerâmica.
2) O projeto dos parâmetros geométricos da ferramenta é fundamental para alcançar um desempenho de corte eficiente. As ferramentas de metal duro requerem um ângulo de saída maior para garantir um processo de corte suave e maior vida útil da ferramenta. O ângulo de inclinação deve ser em torno de 10° a 20° para usinagem de desbaste, 15° a 20° para semiacabamento e 20° a 30° para acabamento. O ângulo de deflexão principal deve ser escolhido com base na rigidez do sistema de processo, com uma faixa de 30° a 45° para boa rigidez e 60° a 75° para baixa rigidez. Quando a relação comprimento-diâmetro da peça excede dez vezes, o ângulo de deflexão principal pode ser de 90°.
Quando são usados mandrilamento de materiais de aço inoxidável com ferramentas de cerâmica, geralmente é usado um ângulo de inclinação negativo para corte, variando de -5° a -12°. Isso ajuda a fortalecer a lâmina e aproveita ao máximo a alta resistência à compressão das ferramentas cerâmicas. O tamanho do ângulo de alívio afeta diretamente o desgaste da ferramenta e a resistência da lâmina, com uma faixa de 5° a 12°. Mudanças no ângulo de deflexão principal afetam as forças de corte radiais e axiais, bem como a largura e espessura de corte. Como a vibração pode ser prejudicial às ferramentas de corte cerâmicas, o ângulo de deflexão principal deve ser escolhido para reduzir a vibração, geralmente na faixa de 30° a 75°.
Quando o CBN é usado como material da ferramenta, os parâmetros geométricos da ferramenta devem incluir um ângulo de inclinação de 0° a 10°, um ângulo de relevo de 12° a 20° e um ângulo de deflexão principal de 45° a 90°.
3) Ao afiar a superfície do ancinho, é importante manter o valor da rugosidade pequeno. Isso porque quando a ferramenta tem um valor de rugosidade pequeno, ajuda a reduzir a resistência ao fluxo dos cavacos de corte e evita o problema de grudar nos cavacos na ferramenta. Para garantir um valor de rugosidade pequeno, recomenda-se lixar cuidadosamente as superfícies frontal e traseira da ferramenta. Isso também ajudará a evitar que lascas grudem na faca.
4) É importante manter a aresta de corte da ferramenta afiada para reduzir o endurecimento por trabalho. Além disso, a quantidade de avanço e a quantidade de corte reverso devem ser razoáveis para evitar que a ferramenta corte a camada endurecida, o que poderia impactar negativamente a vida útil da ferramenta.
5) É importante prestar atenção ao processo de retificação do quebra-cavacos ao trabalhar com aço inoxidável. Esses cavacos são conhecidos por suas características fortes e tenazes, portanto, o quebra-cavacos na superfície de saída da ferramenta deve ser devidamente retificado. Isso tornará mais fácil quebrar, segurar e remover cavacos durante o processo de corte.
6) Ao cortar aço inoxidável, recomenda-se usar baixa velocidade e grandes quantidades de avanço. Para mandrilamento com ferramentas cerâmicas, selecionar a quantidade de corte correta é crucial para obter o desempenho ideal. Para corte contínuo, a quantidade de corte deve ser escolhida com base na relação entre durabilidade ao desgaste e quantidade de corte. Para corte intermitente, a quantidade de corte apropriada deve ser determinada com base no padrão de quebra da ferramenta.
Como as ferramentas cerâmicas possuem excelente resistência ao calor e ao desgaste, o impacto da quantidade de corte na vida útil da ferramenta não é tão significativo quanto nas ferramentas de metal duro. Em geral, ao utilizar ferramentas cerâmicas, o avanço é o fator mais sensível à quebra da ferramenta. Portanto, ao mandrilar peças de aço inoxidável, tente selecionar uma alta velocidade de corte, uma grande quantidade de corte traseiro e um avanço relativamente pequeno, com base no material da peça e sujeito à potência da máquina-ferramenta, à rigidez do sistema de processo e à resistência da lâmina.
7) Ao trabalhar com aço inoxidável, é importante escolher o fluido de corte correto para garantir um mandrilamento bem-sucedido. O aço inoxidável é propenso a aderir e tem baixa dissipação de calor; portanto, o fluido de corte selecionado deve ter boa resistência de adesão e propriedades de dissipação de calor. Por exemplo, pode ser utilizado um fluido de corte com alto teor de cloro.
Além disso, existem soluções aquosas isentas de óleo mineral e nitrato disponíveis que apresentam bons efeitos de resfriamento, limpeza, antiferrugem e lubrificação, como o fluido de corte sintético H1L-2. Ao usar o fluido de corte apropriado, as dificuldades associadas ao processamento de aço inoxidável podem ser superadas, resultando em maior vida útil da ferramenta durante furação, alargamento e mandrilamento, redução de afiação e troca de ferramentas, maior eficiência de produção e processamento de furos de maior qualidade. Em última análise, isso pode reduzir a intensidade do trabalho e os custos de produção, ao mesmo tempo que alcança resultados satisfatórios.
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Horário da postagem: 24 de abril de 2024