Usinagem de Kovar: dicas para peças de vedação de nível

As ligas são amplamente utilizadas em diferentes componentes devido às suas propriedades excecionais. O Kovar é também uma liga amplamente utilizada, presente principalmente em aplicações tecnológicas sensíveis.

Vamos explorar o guia abaixo para conhecer o processo de usinagem de Kovar e as suas vantagens e desvantagens.

O que é a liga Kovar?

O Kovar é uma liga de ferro, níquel e cobalto inventada no século XX. É um metal cinzento-prateado com baixa expansão térmica, semelhante à das cerâmicas e do vidro.

O Kovar é um material muito importante, utilizado em diferentes componentes que exigem tolerâncias mais apertadas. É usado em indústrias versáteis como a médica, aeroespacial e eletrónica.

Vantagens da usinagem de Kovar

O Kovar apresenta diversas propriedades que oferecem vantagens significativas; algumas destas vantagens são as seguintes:

• O Kovar tem uma estabilidade térmica excecional e um baixo coeficiente térmico. Por isso, pode ser utilizado em aplicações sujeitas a variações de temperatura constantes, resistindo-lhes sem fissuras nem ruturas.
• Tem elevada tensão de cedência e resistência à tração, o que o torna adequado para aplicações de elevado esforço. Suporta facilmente a pressão sem se deformar.
• O Kovar oferece durabilidade e suporta facilmente ambientes agressivos, resistindo à oxidação, aos produtos químicos e à corrosão.
• O Kovar é um material versátil e altamente maquinável, o que ajuda a fabricar componentes com formas complexas.

Desvantagens da usinagem de Kovar

Além das vantagens, a usinagem de Kovar também tem algumas desvantagens, que são as seguintes:

• O material é caro e, por isso, geralmente não é considerado quando é necessária produção em grande volume.
• É muito raramente disponível e obtê-lo é uma tarefa difícil.
• O Kovar é frágil e pode fraturar devido a choques súbitos.
• É difícil de trabalhar e requer equipamento especializado e conhecimentos técnicos para fabricar componentes de alta qualidade com ele.

Processos típicos para usinar peças de Kovar

A usinagem de Kovar pode ser feita através de vários processos, consoante a aplicação e os requisitos do componente. Alguns destes processos são os seguintes:

Fresamento CNC

O fresamento CNC utiliza Kovar para fabricar componentes complexos. A dureza do Kovar exige a seleção das ferramentas de corte e da velocidade corretas para evitar o desgaste da ferramenta. Também são necessários fluidos de refrigeração durante o fresamento para garantir precisão e evitar o desgaste da ferramenta.

Torneamento CNC

O torneamento CNC é um processo de usinagem em que são fabricados componentes de Kovar redondos e cilíndricos. Para este processo são utilizadas ferramentas de metal duro e mantém-se uma velocidade de corte moderada para evitar o encruamento.

Furação CNC

A furação CNC é um processo em que podem ser criados furos com elevada precisão em componentes de Kovar. O processo utiliza ferramentas de metal duro com um avanço lento para evitar o desgaste da ferramenta e obter furos precisos.

Eletroerosão

Eletroerosão é um dos métodos de usinagem mais eficazes para o Kovar, ajudando a criar formas intricadas. Consegue usinar as secções finas do Kovar. Sendo um processo sem contacto, evita o encruamento e a deformação dos materiais.

Corte a laser

O corte a laser, como o nome indica, utiliza um feixe de laser para criar cortes limpos no componente de Kovar. É adequado para aplicações que exigem componentes com elevada tolerância e precisão e reduzida distribuição térmica.

Principais aplicações da usinagem da liga Kovar

A usinagem da liga Kovar é utilizada em múltiplas indústrias. Algumas das aplicações da usinagem de Kovar são abordadas na secção abaixo.

Vedação de vidro

O Kovar é usinado para sistemas de vácuo, a fim de criar vedações vidro-metal. Devido ao seu coeficiente de expansão térmica igual ao do vidro borossilicato, é a escolha mais adequada para esta aplicação.

Eletrónica

O Kovar é utilizado na indústria elétrica em transístores, díodos e outros componentes que necessitam de características semicondutoras. Tem elevada resistência mecânica e, por isso, pode oferecer uma conetividade fiável.

Aeroespacial

A liga Kovar pode ser maquinada para componentes aeroespaciais, uma vez que estes sofrem variações de temperatura significativas e têm requisitos rigorosos de vedação, aos quais o Kovar responde.

Médico

A maquinagem de Kovar ajuda a criar componentes compatíveis com aplicações médicas. Os componentes em Kovar oferecem biocompatibilidade e não são afetados por variações de temperatura; por isso, são também adequados para dispositivos implantáveis.

Considerações de projeto na maquinagem de Kovar

Ao maquinar Kovar, devem seguir-se algumas considerações de projeto para obter componentes da mais alta qualidade, que são as seguintes:

• Garanta que o coeficiente de expansão térmica do Kovar e dos materiais adjacentes coincidem, de modo a evitar tensões térmicas durante a maquinagem.
• A maquinagem de Kovar requer velocidade baixa e avanço elevado, para que o encruamento possa ser reduzido.
• Sugere-se a utilização de ferramentas de metal duro na maquinagem de Kovar para evitar desgaste.
• Para garantir a estabilidade dimensional dos componentes em Kovar, procure realizar pré e pós-recozimento nos componentes.
• Pode também optar por um tratamento superficial após a maquinagem de Kovar para prevenir contaminação e oxidação, bem como prolongar a vida útil do componente.

Desafios na usinagem CNC da liga Kovar

A maquinagem de Kovar apresenta certos desafios. Esta secção abaixo apresenta esses desafios e as soluções que podem ser implementadas para os enfrentar.

Encruamento

O encruamento é um problema comum durante a maquinagem de Kovar, dificultando o processo e afetando até a vida útil da ferramenta.

Para prevenir este problema, sugere-se manter a velocidade de corte baixa e aumentar a lubrificação, o que ajuda a reduzir o calor.

Desgaste da ferramenta

O Kovar é um material resistente e pode causar desgaste da ferramenta. Sugere-se uma ferramenta de metal duro, que resiste ao processo de maquinagem de Kovar e mantém o seu gume afiado a longo prazo.

Gestão da expansão térmica

O Kovar tem expansão térmica controlada, mas, por vezes, se o processo de maquinagem não for gerido adequadamente, pode tornar-se problemático.

Planeie sempre o processo de maquinagem e considere a expansão térmica com base no ambiente de temperatura de funcionamento.

Oxidação superficial

O Kovar pode desenvolver uma camada de óxido se for aquecido. Isto afeta a qualidade do componente e, para o controlar, pode controlar a velocidade de maquinagem e gerir o aquecimento.

Tensão interna

Se os componentes em Kovar não forem recozidos, tendem a desenvolver tensão interna. Por isso, o recozimento destas peças antes da maquinagem ajuda a aliviar a tensão interna.

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Em resumo

O Kovar é uma liga muito raramente utilizada. É muito importante compreender tudo sobre ela antes de decidir usá-la no seu projeto.

Ao percorrer o guia acima, deve ter ficado a conhecer a maquinagem de Kovar e como lidar com os desafios associados.