Maquinação CNC de cerâmica: Guia definitivo
A maquinagem CNC é um processo comum que é feito para fabricar componentes para várias indústrias. É compatível com quase todos os tipos de materiais, incluindo a cerâmica.
Se você quiser aprender sobre usinagem CNC de cerâmica, o guia abaixo pode oferecer muitos detalhes. Então vamos ler.
O que é a maquinagem CNC em cerâmica?
A maquinagem CNC em cerâmica é um processo em que as ferramentas de maquinagem CNC são utilizadas para remover material da peça de trabalho em cerâmica.
A remoção do material ajuda a dar forma aos componentes cerâmicos. A máquina trabalha com ferramentas que funcionam de acordo com as instruções do software CAD.
São selecionados diferentes tipos de materiais cerâmicos para criar componentes com precisão e tolerância apertada para indústrias versáteis.
Quais são as propriedades da cerâmica?
A cerâmica é um material não metálico e tem várias propriedades que a tornam adequada para diferentes utilizações. Algumas destas propriedades da cerâmica são as seguintes
- As cerâmicas são muito duras e, por isso, resistentes aos riscos e ao desgaste. Por isso, são adequadas para optar por revestimentos protectores, ferramentas de corte e abrasivos.
- As cerâmicas são frágeis e podem partir-se quando sujeitas a pressão. No entanto, podem resistir a determinadas forças.
- As cerâmicas têm um elevado ponto de fusão, o que as torna adequadas para aplicações como escudos térmicos e revestimentos de fornos.
- As cerâmicas são maus condutores de calor e, por isso, podem ser escolhidas para aplicações como componentes de motores e telhas de vaivéns espaciais. Não transferem facilmente o calor.
- A cerâmica é resistente aos ataques de produtos químicos, à oxidação e até à corrosão. Por conseguinte, pode ser adequada para ambientes agressivos.
Operações de maquinagem CNC para cerâmica
As operações de maquinagem CNC mais utilizadas para o fabrico de componentes cerâmicos são apresentadas em seguida:
Fresagem CNC
O Processo de fresagem CNC molda componentes cerâmicos removendo o material cerâmico da peça de trabalho. A ferramenta de corte gira e esculpe um desenho na peça de cerâmica.
Este processo ajuda a criar formas complexas e cortes consistentes. Os componentes cerâmicos fabricados através deste processo têm um acabamento de superfície muito suave.
Perfuração com núcleo
A perfuração com núcleo é também uma técnica de perfuração que extrai o material de uma peça de cerâmica sob a forma de uma secção cilíndrica. Este processo ajuda a fazer furos precisos e cria um caminho para a montagem de componentes ou cabos eléctricos.
A maquinação CNC dirige a fresa de forma rotativa para criar um furo com o tamanho e a posição exactos.
Retificação de superfícies
A retificação de superfícies utiliza uma mó para efetuar o acabamento da superfície do componente cerâmico. Este processo é utilizado para produzir componentes com precisão e acabamentos suaves. A retificação de superfícies é utilizada para peças cerâmicas planas ou com superfícies paralelas.
Tipos de cerâmica para maquinagem CNC
A maquinagem CNC é efectuada numa grande variedade de cerâmicas, e alguns destes tipos são os seguintes:
Cerâmica de alumina
A cerâmica de alumina é frágil e dura, pelo que necessita de taxas de avanço lentas seguidas de ferramentas precisas.
É utilizado no fabrico de isoladores eléctricos, componentes resistentes ao desgaste e implantes para a área médica utilizando maquinagem CNC. São conhecidos pela sua resistência à corrosão e resistência à tração.
Nitreto de boro
O nitreto de boro é muito desafiador quando se trata de usinagem, e pode ser usinado usando ferramentas altamente avançadas. Tem um excelente isolamento e condutividade térmica. Por isso, é utilizado em aplicações de isolamento e de semicondutores.
Cerâmica de carboneto de silício
É muito duro e, ao maquiná-lo, a necessidade de líquido de arrefecimento e de ferramentas diamantadas é significativa para evitar o desgaste da ferramenta. É utilizado principalmente no fabrico de permutadores de calor, rolamentos e aplicações de semicondutores. Oferece uma excelente estabilidade térmica e dureza.
Cerâmica de zircónio
A cerâmica de zircónio é resistente e pode ser maquinada utilizando ambientes de maquinação altamente controlados com ferramentas de diamante. É utilizada para fabricar sensores de oxigénio, ferramentas de corte e implantes dentários. Oferece uma excelente resistência ao desgaste, tenacidade e estabilidade química.
Cerâmica de esteatita
É macio e, por conseguinte, fácil de maquinar. É também conhecido pelo seu preço acessível e pelas suas propriedades eléctricas perfeitas. É utilizado em condensadores, isolamentos eléctricos, etc.
Quartzo
O quartzo é frágil e pode rachar facilmente. Por conseguinte, necessita de um manuseamento muito cuidadoso durante o processo de maquinagem. É transparente e tem uma excelente condutividade eléctrica. É maioritariamente utilizado no fabrico de sensores piezoeléctricos, dispositivos ópticos e aplicações de semicondutores.
Cerâmica de cordierite
É muito fácil de maquinar e oferece uma excelente resistência ao choque térmico. É utilizado principalmente em aplicações como mobiliário de forno, conversores catalíticos e barreiras térmicas.
Macor
Macor é altamente maquinável e não necessita de ferramentas especializadas. Oferece isolamento elétrico e é escolhido para componentes médicos, câmaras de vácuo e componentes eléctricos.
Vidro
O vidro é muito sensível e quebradiço, pelo que requer uma maquinação cuidadosa com ferramentas de diamante. É conhecido pela sua transparência e pelas suas elevadas propriedades ópticas. É utilizado principalmente em fibras ópticas, ecrãs de visualização e lentes ópticas.
Grafite
A grafite é muito macia, tem um excelente poder de lubrificação e possui condutividade térmica. É utilizada no fabrico de lubrificantes, calços de travões, eléctrodos e cadinhos.
Mycalex
É frágil, mas ainda pode ser maquinado com ferramentas de metal duro. Os parâmetros de maquinação devem ser cuidadosamente definidos. É utilizado em ambientes de alta temperatura, uma vez que oferece isolamento elétrico.
Vantagens da maquinagem CNC em cerâmica
Os componentes cerâmicos são maquinados por CNC porque oferecem excelentes vantagens quando combinados com este processo. Alguns dos benefícios da maquinação CNC de cerâmica são os seguintes
- A maquinagem CNC de cerâmica é um processo versátil que pode fabricar componentes cerâmicos com exatidão e precisão.
- A maquinagem CNC para cerâmica é bastante rentável quando comparada com outros métodos como o corte por jato de água e o corte por laser. Tem uma elevada taxa de produção e custos operacionais mais baixos.
- A maquinagem CNC permite ajustes imediatos e, por conseguinte, pode satisfazer a escalabilidade dos componentes cerâmicos maquinados por CNC.
- A maquinagem CNC de cerâmica é um processo preciso e pode lidar com a fragilidade da cerâmica.
- O processo de maquinação CNC para cerâmica ajuda a criar componentes com geometrias complexas.
- Os componentes cerâmicos fabricados por maquinagem CNC têm uma tolerância apertada, tal como exigido pela maioria das aplicações.
Desafios na maquinagem CNC de cerâmica
Embora a maquinagem CNC em cerâmica tenha várias vantagens, tem também alguns desafios, que são os seguintes:
- As cerâmicas são frágeis porque têm estruturas cristalinas e, por isso, são propensas a fissuras durante o processo de maquinagem.
- Os materiais cerâmicos estão em risco quando maquinados, uma vez que demasiada pressão pode levar à lascagem e fissuração dos componentes.
- Alguns tipos de cerâmica são muito duros e não podem ser maquinados com ferramentas normais. Necessitam de ferramentas altamente avançadas, ou provocam o desgaste das ferramentas. Isto acaba por aumentar o custo das ferramentas.
Aplicações da maquinagem CNC em cerâmica
As cerâmicas são normalmente utilizadas, e as aplicações da maquinagem CNC de cerâmicas podem ser observadas em várias indústrias, e algumas delas são as seguintes:
Cerâmica de engenharia
Os componentes cerâmicos maquinados por CNC são utilizados na cerâmica de engenharia, uma vez que podem suportar altas pressões e temperaturas. Assim, são fabricados componentes como revestimentos de combustão, permutadores de calor e peças de turbinas.
O processo de maquinagem CNC oferece precisão e, por conseguinte, durante a produção, o risco de fissuras também é reduzido.
Setor da saúde
Os materiais cerâmicos são adequados para aplicações médicas devido à sua biocompatibilidade. Podem ser facilmente maquinados por CNC e utilizados em substituições de articulações e implantes com a elevada precisão que oferecem.
Indústria aeroespacial
O indústria aeroespacial utiliza componentes cerâmicos maquinados por CNC devido à sua leveza e natureza complexa. Os componentes para a indústria aeroespacial, como escudos térmicos, bicos de motores a jato e lâminas de turbinas, são fabricados com esta cerâmica.
A maquinagem CNC torna estes componentes precisos e, devido à sua leveza, oferecem eficiência de combustível.
Indústria eletrónica
A maquinagem CNC de cerâmica ajuda a fabricar vários componentes para a indústria eletrónica. Os componentes como os substratos semicondutores e as placas de circuitos necessitam de uma elevada resistência dieléctrica. Por conseguinte, a maquinagem CNC de precisão é utilizada para fabricar estes componentes.
Conselhos para a conceção e maquinagem CNC de cerâmica
Ao conceber e maquinar componentes cerâmicos em CNC, algumas das dicas que garantem um processo de maquinação eficaz e resultados óptimos são as seguintes:
- É muito importante escolher o tipo correto de cerâmica. Factores como a resistência ao desgaste, a dureza e a estabilidade térmica são importantes.
- As ferramentas à base de carboneto e as ferramentas à base de diamante são os dois tipos de ferramentas adequadas para a maquinação CNC de cerâmica. Podem lidar com durezas extremas e, por isso, tornam o processo de maquinagem eficiente.
- É muito importante gerir os parâmetros de maquinagem, como a taxa de avanço, a profundidade do corte e a velocidade de corte. Podem ajudar a reduzir o desgaste e garantir um desempenho ótimo.
- A utilização de líquido de arrefecimento é importante na maquinagem de cerâmica, uma vez que ajuda a controlar o calor e também garante que o componente não sofre danos.
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Conclusão
A cerâmica é um material muito versátil e tem muitos tipos. Cada tipo tem propriedades únicas. Deve ter aprendido tudo sobre a cerâmica e o processo de maquinagem CNC da cerâmica, o que lhe oferece a capacidade de tomar decisões informadas para os seus projectos.
