Maquinabilidade dos materiais: Um guia pormenorizado

O processo de fabrico de componentes por maquinagem requer uma avaliação da maquinabilidade. A maquinabilidade é o conceito de materiais que podem ser processados convenientemente. Requer a avaliação de vários factores quando o material é selecionado.

O guia abaixo é para si se está a iniciar um novo projeto e quer aprender sobre a maquinabilidade dos materiais. Então, vamos lá ler.

O que é a maquinabilidade de um material?

A maquinabilidade dos materiais é a conveniência através da qual um material pode ser maquinado de modo a que a qualidade exigida do componente seja alcançada. Em termos de qualidade da peça, é necessário analisar o acabamento da superfície, a tolerância e a precisão dimensional.

Os materiais que são altamente maquináveis requerem menos tempo e energia e, por conseguinte, o desgaste da ferramenta também é menor. Estes materiais geram componentes com um acabamento superficial refinado.

Compreender as classificações de maquinabilidade

Existem muitos materiais e, entre eles, selecionar o material certo em termos de maquinabilidade pode ser um desafio para os engenheiros. Por isso, as classificações de maquinabilidade são consideradas ao analisar os materiais adequados.

As classificações de maquinabilidade têm uma caraterística padrão em que o material de referência é considerado por conveniência. Por exemplo, a classe de latão C36000 tem uma classificação de maquinabilidade 100%. Quando os materiais se tornam difíceis de cortar, a classificação de maquinabilidade que possuem diminui.

Como melhorar a maquinabilidade dos materiais?

A fim de melhorar a maquinabilidade dos materiais, algumas das formas que podem ser consideradas são as seguintes

Aditivos para materiais

Os aditivos de materiais melhoram a maquinabilidade dos materiais, modificando a estrutura da rede destes materiais e melhorando as suas propriedades mecânicas. Por exemplo, as ligas de cobre são enriquecidas com zinco para melhorar a sua maquinabilidade.

Tratamento térmico

Tratamentos térmicos O recozimento do alumínio e do aço tende a reduzir a sua dureza, o que os torna mais maquináveis. Melhora a estrutura do grão e também liberta tensões internas, o que torna os materiais mais fáceis de maquinar.

Líquido de refrigeração/lubrificante

As condições de corte podem ser optimizadas para tornar o material mais maquinável, como a utilização de refrigerantes e lubrificantes. A utilização de lubrificantes tende a reduzir a fricção e o desgaste da ferramenta também diminui. Da mesma forma, o líquido de refrigeração ajuda na dissipação do calor e reduz o stress térmico.

Otimização dos parâmetros de corte

A seleção correta dos parâmetros de corte também tem impacto na maquinabilidade dos materiais. Quando se considera a alta velocidade e a alta taxa de avanço, a maquinabilidade diminui. Ao passo que quando se baixa a velocidade e avançosa maquinabilidade aumenta.

Factores externos

Mesmo que não queira alterar o material da peça, pode ajustar os outros factores, como a velocidade, o ângulo e as condições de funcionamento da ferramenta de corte. Isto ajuda a facilitar o corte de materiais difíceis de maquinar.

Factores que afectam a maquinabilidade

Existem vários factores dos quais a maquinabilidade depende, e alguns destes factores que afectam a maquinabilidade são os seguintes

Propriedades do material

As propriedades dos materiais têm um grande impacto na maquinabilidade, e algumas dessas propriedades são as seguintes

Dureza do material

A dureza do material determina a maquinabilidade. Os materiais duros são difíceis de maquinar. Estes materiais necessitam de mais potência e a ferramenta tem de exercer uma força elevada, levando a um desgaste rápido da ferramenta.

Dureza

A tenacidade é também um parâmetro muito crítico na determinação da maquinabilidade. Os materiais com elevada dureza são os que necessitam de mais força de corte - como o aço-carbono, que não é maquinável.

Além disso, estes materiais produzem mesmo muitas aparas, que se enroscam na ferramenta, provocando o desgaste da superfície das ferramentas.

Resistência à tração

Se a resistência à tração do material for elevada, torna-se difícil maquiná-los. Consomem muita energia e resistem à deformação, o que causa desafios durante a maquinagem.

Propriedades térmicas

A capacidade de dissipação de calor do material também determina a sua maquinabilidade. Alguns materiais são muito macios e não conseguem lidar com o calor, dificultando a maquinação.

Condições de maquinagem

O comportamento do material quando é cortado também tem impacto na maquinabilidade. Alguns destes factores são discutidos abaixo.

Parâmetros de corte

Os parâmetros de corte são compostos por avanço, profundidade de corte e velocidade. É essencial optimizá-los para obter uma maquinação melhorada. Quando se cortam materiais a alta velocidade, o material oferece menos maquinabilidade. Da mesma forma, a profundidade de corte também desempenha um papel importante, uma vez que uma profundidade elevada tem impacto na integridade da superfície.

Ferramenta de corte

Maquinação CNC tem fresas que têm um impacto na maquinabilidade. A resistência e a nitidez da fresa são vitais. O ângulo de corte leva mesmo a uma melhor formação de aparas e fragiliza as ferramentas.

Líquido de refrigeração e lubrificante

A aplicação de lubrificantes e refrigerantes melhora a maquinabilidade dos materiais. O calor é dissipado e a fricção é melhorada. Ajuda a melhorar o acabamento da superfície e torna o processo de corte mais suave.

Condição da máquina-ferramenta

O estado da ferramenta também determina a maquinabilidade. As máquinas mais antigas têm mais vibrações quando sujeitas a cargas de corte dinâmicas, o que dificulta o corte de materiais.

Materiais típicos com excelente maquinabilidade

Os materiais que oferecem elevada maquinabilidade são apresentados na tabela abaixo.

Como medir a maquinabilidade dos materiais?

Existem vários factores que afectam a maquinabilidade dos materiais. Existem diferentes formas que podem ajudar a medir a maquinabilidade dos materiais. Parâmetros como o consumo de energia, a vida útil da ferramenta de corte e o acabamento da superfície ajudam nesta medição.

• O consumo de energia ajuda a avaliar a maquinabilidade através das forças que são necessárias para cortar o material utilizando as métricas de energia padrão.
• O tempo de vida da ferramenta de corte também ajuda a avaliar a maquinabilidade do tempo que a ferramenta dura quando corta o material.
• A maquinabilidade é também avaliada através do acabamento da superfície, quer exista ou não uma aresta construída, uma vez que os materiais maquináveis não deixam essa aresta.

No entanto, estes não são meios de medição totalmente fiáveis. A AISI criou um sistema de classificação baseado em testes de torneamento. Estas classificações são expressas sob a forma de percentagens.

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Conclusão

A maquinabilidade é um dos aspectos cruciais do fabrico, independentemente da indústria para a qual o componente é necessário. A necessidade de maquinagem é essencial para que se obtenha a forma desejada.