O guia completo para Maquinação de aço inoxidável
O aço inoxidável é um dos materiais mais comummente processados e desempenha um papel importante na indústria moderna. Desde a criação de protótipos até à produção em série, a maquinagem do aço inoxidável cria produtos para todos os sectores que satisfazem as aplicações da indústria.
Devido à sua elevada dureza e resistência à tração, a maquinagem do aço inoxidável é muito mais complexa do que a maquinagem da madeira, pelo que a seleção da tecnologia de maquinagem adequada é crucial. Este artigo fornece uma introdução detalhada à definição, vantagens, classificação e aplicações do aço inoxidável, permitindo-lhe compreender melhor as suas caraterísticas e facilitar a maquinagem do aço inoxidável.
O que é o aço inoxidável?
O aço inoxidável é um aço de alta liga inoxidável e resistente à corrosão, com elevada estabilidade química em meios corrosivos como o ar, a água, a salmoura, os ácidos e os álcalis. Tem um teor de crómio de, pelo menos, 10,5% e um teor máximo de carbono de 1,2%.
O aço inoxidável é um termo geral para o aço inoxidável e para o aço resistente a ácidos. O aço inoxidável refere-se ao aço que é resistente a meios corrosivos fracos, como o ar atmosférico, o vapor e a água, enquanto o aço resistente a ácidos se refere ao aço que é resistente à corrosão por meios corrosivos químicos, como ácidos, álcalis e sais. O aço inoxidável e o aço resistente a ácidos têm diferenças significativas na composição da liga. Embora o aço inoxidável seja resistente à ferrugem, pode não ser necessariamente resistente aos ácidos. No entanto, o aço resistente a ácidos apresenta geralmente resistência à ferrugem.
Quais são as vantagens do aço inoxidável?
Resistência à corrosão: Pode resistir à corrosão da maioria dos meios químicos, incluindo ácidos, álcalis e sais. Isto confere ao aço inoxidável uma excelente estabilidade em ambientes húmidos e corrosivos, prolongando a sua vida útil.
Alta resistência: Ao controlar o teor de elementos de liga e o tratamento térmico, a resistência do aço inoxidável pode ser ajustada para satisfazer as necessidades de diferentes aplicações, tornando-o amplamente utilizado na engenharia estrutural.
Resistência ao desgaste: O aço inoxidável é muito forte e consegue manter a integridade da superfície e a durabilidade em condições de fricção e desgaste. Este facto torna o aço inoxidável importante no fabrico de peças resistentes ao desgaste e de estruturas de engenharia.
Resistência ao calor: O aço inoxidável pode manter as suas excelentes propriedades físicas e mecânicas a altas temperaturas, o que o torna resistente ao calor.
Excelente higiene: A sua superfície lisa não é facilmente contaminada por bactérias ou sujidade, tornando-a fácil de limpar e desinfetar, cumprindo as normas de higiene. Por conseguinte, é amplamente utilizada nos sectores médico, alimentar, farmacêutico e outros.
Aspeto estético: O aço inoxidável está disponível numa variedade de cores, desde o metálico frio e elegante até às cores vibrantes, o que o torna adequado para diferentes ambientes. Tem um aspeto moderno e elegante, o que o torna atraente na arquitetura, no mobiliário doméstico e no design industrial.
Reciclabilidade: As sucatas de aço inoxidável podem ser recicladas e reutilizadas, reduzindo o desperdício de recursos e a poluição ambiental, em conformidade com o conceito de desenvolvimento sustentável.
Tipos de aço inoxidável
O aço inoxidável pode ser classificado de muitas formas diferentes. Com base na composição química principal, pode ser dividido em aço inoxidável com crómio e aço inoxidável com crómio-níquel. De acordo com a sua utilização, pode ser dividido em aço inoxidável resistente ao ácido nítrico, aço inoxidável resistente ao ácido sulfúrico, aço inoxidável resistente à água do mar, etc. De seguida, vamos aprofundar a classificação com base na microestrutura após tratamento térmico.
Aços inoxidáveis austeníticos
O aço inoxidável austenítico é o aço inoxidável mais popular e amplamente utilizado no mundo. Contém mais de 18% de crómio, cerca de 8% de níquel e pequenas quantidades de molibdénio, titânio, azoto e outros elementos, também conhecido como aço inoxidável austenítico 18-8. É essencialmente não magnético. Este tipo de aço tem excelentes propriedades abrangentes e uma forte resistência à corrosão. Os tipos mais comuns são indicados por números nas séries 200 e 300, como o 304.
301: Tem uma boa ductilidade e é utilizado para moldar produtos. Também pode ser endurecido através de processamento. Tem uma boa soldabilidade, resistência ao desgaste e resistência à fadiga superior ao aço inoxidável 304.
304: Sendo um aço amplamente utilizado, possui boa resistência à corrosão, resistência ao calor, resistência a baixas temperaturas e propriedades mecânicas.
304L: Sendo um aço 304 com baixo teor de carbono, a sua resistência à corrosão é semelhante à do aço 304, mas a sua resistência à corrosão é mais proeminente após a soldadura ou o alívio de tensões.
316: Com a adição de Mo, tem uma excelente resistência à corrosão a alta temperatura. É utilizado em equipamento de água do mar, produtos químicos, processamento de alimentos e indústrias de fabrico de papel.
316L: Sendo um aço 316 com baixo teor de carbono, o teor de molibdénio é ligeiramente superior ao do aço inoxidável 316, o que pode melhorar a resistência à corrosão do aço inoxidável em ambientes ácidos.
321: Contém Ti, que pode evitar a sensibilização do aço inoxidável e melhorar a vida útil do aço inoxidável a altas temperaturas. Tem um excelente desempenho de rutura por tensão a alta temperatura e resistência à fluência a alta temperatura.
Aços inoxidáveis ferríticos
O aço inoxidável ferrítico é composto principalmente por uma microestrutura ferrítica e contém 12% a 30% de crómio. A sua resistência à corrosão, tenacidade e soldabilidade aumentam com o aumento do teor de crómio. Tem uma excelente resistência à fissuração por corrosão sob tensão por cloreto, em comparação com outros tipos de aço inoxidável. O American Iron and Steel Institute utiliza as designações 430 e 446.
430: Contém pelo menos 16% de crómio, resistente à corrosão. Tem resistência à fadiga térmica e um coeficiente de expansão térmica inferior ao do aço inoxidável austenítico. É utilizado em aparelhos domésticos e na decoração arquitetónica.
Aços inoxidáveis martensíticos
Aço inoxidável martensítico é um aço inoxidável endurecível. Devido ao seu elevado teor de carbono, tem uma elevada resistência, dureza e resistência ao desgaste, bem como uma resistência moderada à corrosão e uma baixa soldabilidade. As suas propriedades mecânicas podem ser alteradas através de tratamento térmico. Atualmente, é utilizado principalmente no fabrico de lâminas de turbinas a vapor, peças de instrumentos cirúrgicos e outras aplicações.
Aços inoxidáveis duplex
Apresenta as vantagens dos aços inoxidáveis austeníticos e ferríticos e tem superplasticidade. A matriz tem estruturas bifásicas austeníticas e ferríticas, em que o teor da matriz de fase inferior é geralmente superior a 15%, é magnética e pode ser reforçada por trabalho a frio. O 329 é um aço inoxidável duplex típico. Comparado com o aço inoxidável austenítico, o aço duplex tem maior resistência e maior resistência à corrosão.
Aços inoxidáveis de endurecimento por precipitação (PHSS)
Para uma base com estrutura austenítica ou martensítica e um elevado teor de Cr, as propriedades mecânicas são melhoradas principalmente através da transformação de fase e do endurecimento por precipitação por envelhecimento. O American Iron and Steel Institute designa-os com um número da série 600, como 630, que corresponde ao 17-4PH.
17-4PH: Esta liga apresenta um excelente desempenho no tratamento térmico. Suas propriedades podem ser alteradas por meio de vários métodos de tratamento térmico, como têmpera e recozimento, resfriamento por têmpera ou têmpera por envelhecimento, permitindo a obtenção de diferentes propriedades mecânicas e resistência à fadiga.
O aço inoxidável pode ser maquinado?
Sim, o aço inoxidável pode certamente ser maquinado e existem vários métodos para maquinar o aço inoxidável. De seguida, vamos explorar em conjunto 7 técnicas comuns de processamento do aço inoxidável.
Processos de maquinagem de aço inoxidável
Fresagem: É o processo mais utilizado para maquinar aço inoxidável, empregando tipicamente fresas de aço rápido (HSS) para maquinar peças fixas. A escolha das ferramentas corretas é crucial para a maquinagem de aço inoxidável. Enquanto as fresas de topo e algumas fresas de facear podem utilizar carboneto como material de corte, outros tipos de fresas utilizam geralmente aço rápido, que oferece uma maior durabilidade da ferramenta.
Virar: É um processo comum para maquinar aço inoxidável. Durante este processo, a ferramenta de corte é fixa enquanto a peça de trabalho roda em torno de um eixo para remover material. A maquinagem de aço inoxidável envolve forças de corte elevadas e dificuldade na quebra de aparas, o que pode levar à colagem da ferramenta ou à formação de arestas postiças, afectando a qualidade da superfície e acelerando o desgaste da ferramenta. Por conseguinte, as ferramentas de carboneto do tipo YD, YN e revestidas devem ser utilizadas no torneamento de aço de alta resistência.
Moagem: Melhorar o acabamento da superfície e a precisão das peças em aço inoxidável. Os componentes de aço inoxidável rectificados apresentam uma maior resistência ao desgaste, resistência à corrosão e resistência à fadiga, aumentando assim a sua vida útil.
EDM (Maquinação por Descarga Eléctrica): Utiliza a alta temperatura gerada pela descarga instantânea de faíscas entre o elétrodo da ferramenta e o elétrodo da peça para corroer o material. A espessura do metal limita a utilização deste processo.
Perfuração: A perfuração de aço inoxidável requer brocas afiadas. É necessária uma baixa velocidade de rotação, uma elevada pressão de corte (elevado avanço) e muito líquido de refrigeração para completar o processamento secundário, melhorando o desempenho e a estética.
Enfiamento: É um processo essencial para peças de aço utilizadas para fixação ou instalação de parafusos. Envolve a criação de roscas numa peça de trabalho utilizando ferramentas de moldagem ou ferramentas de retificação.
Corte a laser: Utiliza um feixe laser de alta densidade de energia para cortar materiais com precisão, tornando-o adequado para cortar chapas finas de aço inoxidável.
Dicas de maquinagem de aço inoxidável
Seleção do material adequado: O aço inoxidável existe em muitos graus diferentes, cada um com diferentes composições de liga que resultam em diferentes propriedades. É necessário escolher o grau de qualidade mais elevado que satisfaça os requisitos do projeto para ajudar a poupar custos significativos.
Selecionar a ferramenta certa: A escolha da ferramenta correta é crucial para maquinar peças de alta qualidade. A seleção de ferramentas com base em necessidades específicas pode melhorar a eficiência do corte e prolongar a vida útil da ferramenta. As ferramentas de corte mais comuns para o aço inoxidável são o metal duro e o aço rápido.
Utilização de fluidos de corte: Os lubrificantes têm múltiplas utilizações na maquinagem do aço inoxidável. Não só reduzem o desgaste entre a ferramenta de corte e a peça de trabalho, prolongando a vida útil da ferramenta, como também diminuem efetivamente a temperatura de corte, reduzem a formação de arestas postiças e minimizam o endurecimento.
Utilizar ferramentas afiadas: Garantir a utilização de ferramentas afiadas pode reduzir as forças de corte e obter uma maquinação consistente e precisa. Ao maquinar aço inoxidável, é essencial verificar regularmente o desgaste das ferramentas e substituí-las conforme necessário.
Aplicações de maquinagem de aço inoxidável
O aço inoxidável, enquanto material metálico amplamente utilizado no fabrico industrial, tem um valor económico e de engenharia significativo. Consequentemente, tornou-se um material primário em várias indústrias. De seguida, vamos explorar as aplicações específicas do aço inoxidável em diferentes indústrias:
Automóvel: Devido à sua resistência a altas temperaturas, elevada tenacidade e elevada resistência, o aço inoxidável é normalmente utilizado em sistemas de escape, depósitos de combustível e componentes de aço inoxidável.
Aeroespacial: As peças maquinadas em aço inoxidável são frequentemente utilizadas em fuselagens de aviões e componentes de motores.
Médico: A excelente biocompatibilidade e resistência à corrosão do aço inoxidável fazem dele uma escolha comum para o fabrico de instrumentos médicos e implantes.
Alimentação e bebidas: O aço inoxidável é amplamente utilizado em equipamento de processamento de alimentos e recipientes de armazenamento devido à sua higiene, facilidade de limpeza e durabilidade.
Marinha: A excelente resistência do aço inoxidável aos ácidos e à corrosão faz com que seja frequentemente utilizado em aplicações marítimas.
FAQs sobre o aço inoxidável
O aço inoxidável é difícil de maquinar?
Embora existam alguns problemas que podem não ser encontrados na maquinação de outros metais quando se maquina aço inoxidável, muitos problemas podem ser resolvidos combinando a experiência do operador e as caraterísticas do material, pelo que o processamento do aço inoxidável não é difícil.
Ao maquinar, fazer os preparativos correspondentes com antecedência, incluindo: escolher as ferramentas certas, definir os parâmetros de corte corretos, utilizar fluidos de corte e ferramentas afiadas, o que reduzirá a dificuldade de maquinar o aço inoxidável em conformidade.
Qual é o aço inoxidável mais barato para maquinagem?
O SUS409 é o tipo mais barato de aço inoxidável e é um aço inoxidável ferrítico (aço cromado). O aço inoxidável 409 tem um teor mais baixo de elementos de liga, pelo que o seu custo é relativamente baixo. Devido à sua estabilidade a altas temperaturas e resistência à corrosão, é frequentemente utilizado como tubo de escape para automóveis.
Que aços inoxidáveis são difíceis de maquinar?
Aço de alto carbono: Devido à sua elevada resistência e dureza, é fácil desgastar a ferramenta
Aço de baixo carbono: Por ser macio, é fácil fazer com que as aparas de aço do corte adiram à ferramenta, encurtando a vida útil da ferramenta
304: Fácil de endurecer.
Existem desvantagens no aço inoxidável para maquinagem?
Sim, a maquinagem do aço inoxidável deve ter em conta as seguintes desvantagens:
- Custo elevado do aço inoxidável
- Má soldabilidade, fácil de causar desperdício de material
- Fácil de amassar
- Fácil de riscar, afectando a aparência
Que tratamentos de superfície podem ser utilizados para maquinar aço inoxidável?
A maquinagem do aço inoxidável utiliza frequentemente o polimento, a galvanoplastia, o polimento eletrolítico, a decapagem, o revestimento de superfície e outros tratamentos de superfície.
Conclusão
Depois de ter estudado este guia, penso que tem uma compreensão mais abrangente do aço inoxidável. Devido à sua resistência à corrosão, força e tenacidade, as peças de maquinagem em aço inoxidável são o material preferido em muitas indústrias. Se tiver um novo projeto em aço inoxidável, contacte DEK e vamos dar uma olhadela mais profunda ao mundo da maquinagem do aço inoxidável ou de outros materiais.
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