Entendendo a usinabilidade

Compreender a usinabilidade de diversos tipos de materiais é fundamental para produzir o melhor resultado final, porque todas as operações de usinagem não funcionam igualmente bem entre materiais variados. Os ajustes nos métodos e parâmetros de corte precisam ser feitos com base no material que está sendo usinado.

Compreender a usinabilidade do material ajuda a determinar como fazer os ajustes necessários para obter sucesso.

A usinabilidade é uma medida de quão fácil um material é de usinar.

Materiais livres de usinagem, ou materiais que possuem "boa" usinabilidade, normalmente são mais fáceis de cortar, produzem bons acabamentos superficiais facilmente e causam menos desgaste nas ferramentas de corte. Trabalhar com materiais que tenham boa usinabilidade pode ser benéfico de algumas maneiras. Esses incluem:

As tendências de encruamento de um material, condutividade térmica e elasticidade são todas propriedades mecânicas que são influenciadas por três fatores:

Os materiais também são classificados quanto à dureza, com materiais muito duros e muito macios, cada um apresentando desafios.

Materiais duros causam altas forças de corte e aumentam o desgaste das ferramentas de corte. Os materiais macios geralmente são "gordurosos", dificultando a produção de um cavaco e também se acumulam na borda de uma ferramenta de corte.

O tratamento térmico é usado para aumentar ou diminuir a usinabilidade de um material. O recozimento é um processo no qual um material é aquecido acima de sua temperatura de recristalização antes de ser resfriado, reduzindo tensões internas e dureza. Em ligas de níquel, recozimento do material normalmente permite uma melhor usinabilidade. Por outro lado, o tratamento térmico também é usado para aumentar a resistência e a dureza de um material, tornando-o mais difícil de usinar.

Um dos materiais mais comumente usinados é, obviamente, o aço. Vários fatores afetam a usinabilidade do aço, incluindo:

Metais não ferrosos como o alumínio são muito macios e podem ser cortados com alto MRR. A usinabilidade de metais não ferrosos normalmente é muito alta em comparação com suas contrapartes ferrosas.

Os ferros fundidos têm alto teor de carbono e alto teor de silício e produzem cavacos minúsculos, tornando-os muito fáceis de usinar. No entanto, os ferros fundidos causam alto desgaste nas ferramentas de corte. O método de fabricação do ferro fundido pode afetar as propriedades físicas e a usinabilidade do material.

As superligas resistentes ao calor (HRSA) e as ligas de titânio são materiais de alta resistência conhecidos por serem difíceis de usinar. Como os HRSAs são incrivelmente resistentes ao calor, o calor permanece na ferramenta de corte em vez de ser dissipado pelo cavaco. Esse acúmulo excessivo de calor acelera o desgaste.

A usinabilidade pode ser quantificada de algumas maneiras.

O primeiro é o método da vida útil da ferramenta, que mede a usinabilidade com base na durabilidade de uma ferramenta. No entanto, a desvantagem desse método está nas variáveis, como material e geometria da ferramenta de corte, fixação da ferramenta e parâmetros de corte.

A segunda maneira envolve medir as forças de corte e o consumo de energia. Este método é muito útil ao tentar maximizar totalmente a produtividade e determinar que tipo de MRR uma máquina é capaz de fazer com base no material. Os materiais têm um "fator K" que é usado para calcular a potência que uma máquina precisa para usiná-los.

O fator K é uma constante de potência que representa o número de polegadas cúbicas de metal por minuto que podem ser removidas por um cavalo-vapor.

Um terceiro método é chamado de método de acabamento de superfície. Materiais macios tendem a formar uma borda postiça (BUE) no cortador, o que cria um movimento de cisalhamento opaco e deixa acabamentos ruins. Materiais de usinagem livres tendem a cisalhar mais facilmente, deixando um acabamento limpo. A desvantagem desse método, no entanto, é que o acabamento superficial pode ser irrelevante, porque a maior parte da remoção de material geralmente ocorre durante o desbaste. Além disso, os passes de acabamento normalmente são executados para produzir um alto grau de precisão, e os parâmetros que alcançam isso naturalmente alcançam um bom acabamento superficial. Este método também pode contradizer outros métodos. Um exemplo disso é o titânio, que se classifica bem usando o método de acabamento superficial, mas não usando o método de vida útil da ferramenta.