Os materiais de aço são usados em muitas indústrias para diferentes aplicações. Além disso, você descobrirá que o aço também é um material ideal para protótipos personalizados. Isto é possível através do uso de técnicas de fabricação de metal, como precisão, aço CNC e usinagem de metal.
Neste guia de aço, exploramos os tipos e propriedades dos materiais de aço para protótipos personalizados. Também orientaremos você sobre os fatores a serem considerados ao selecionar os materiais de aço apropriados para peças personalizadas e os procedimentos comuns para protótipos de aço personalizados.
Tipos de materiais de aço usados para prototipagem personalizada
Em geral, existem mais de 3.500 tipos diferentes de aço. Isso ocorre porque os componentes de liga de aço contêm quantidades variadas de outros metais além do ferro.
A modificação desses aditivos altera as propriedades do aço. Isto cria diferentes tipos de aço com diferentes propriedades físicas. Essas variações contribuem muito para atender às crescentes demandas da indústria.
No entanto, todos os tipos de aço podem ser divididos em quatro grandes categorias: aço carbono, aço-liga, aço inoxidável e aço para ferramentas.
Confira abaixo os materiais de aço usados para protótipos personalizados:
1. Aço carbono
O aço carbono contém 0,05 a 2,1 por cento de carbono em peso. Ele também contém quantidades variadas de outros elementos de liga. Você descobrirá que o carbono representa cerca de 90% de toda a produção de aço. O teor de carbono deste tipo de aço determina as suas propriedades, dando origem aos diferentes tipos:
- Aço carbono macio
- Aço médio carbono
- Aço carbono
Em suma, os aços com maior teor de carbono têm pontos de fusão mais baixos. À medida que o teor de carbono aumenta, o aço torna-se mais rígido e resistente. Porém, independente do tratamento térmico, tornam-se menos maleáveis e soldáveis.
O aço carbono é usado em muitas aplicações, principalmente em ferramentas de corte, como cinzéis, facas e fresadoras. Este tipo de aço é o mais adequado, pois confere à lâmina uma boa retenção do fio.
2. Liga de aço
Este tipo de aço contém ferro com certos elementos de liga em quantidades variadas. Estes incluem alumínio, silício, cromo, manganês, titânio e cobre. Outros elementos de liga incluem vanádio, níquel, silício, molibdênio, etc.
O aço-liga é versátil e usado para materiais de construção leves e duráveis. O silício possui propriedades magnéticas que o tornam adequado para máquinas grandes. A maioria dos aditivos de ligas de aço possui composições exclusivas que são modificadas. Isso cria as diversas propriedades da liga de aço. As propriedades desejadas comuns incluem soldabilidade, durabilidade, resistência à corrosão e ao calor, dureza, etc.
Além disso, o aço-liga pode ser dividido em duas categorias adicionais:
- Aço de liga leve
- Aço de alta liga
Além do ferro, a liga de baixa liga contém de 1 a 5% de elementos de liga, enquanto a liga de alta liga consiste em ferro com cerca de 5 a 50% de elementos de liga.
O aço-liga é utilizado na fabricação de contêineres, componentes automotivos e ferramentas de corte.
3. Aço inoxidável
Este tipo de aço é mais adequado para usinagem CNC de aço. Os materiais de aço inoxidável são amplamente utilizados na usinagem CNC devido à sua resistência à corrosão e a muitas outras reações químicas. Por exemplo, aço inoxidável 304 versus aço inoxidável 306.
O aço inoxidável CNC contém uma alta porcentagem de cromo, cerca de 11% e às vezes até 20% para certas aplicações. Ele também contém outros elementos, como carbono, não metais e metais.
O teor efetivo de cromo torna este tipo de aço único. Isto se deve ao revestimento passivo que se forma na superfície dos materiais de aço inoxidável. Portanto, esse filme ajuda a resistir à oxidação que causa a ferrugem da maioria dos objetos metálicos.
Além dessa característica, o aço inoxidável possui alta resistência à tração e boa qualidade de luxo.
Existem quatro tipos de aço inoxidável:
- Martensítico
- Ferrítico
- Austenítico
- Dúplex
Você provavelmente sabe que o aço inoxidável é usado na fabricação de muitos utensílios domésticos, principalmente utensílios de cozinha. Além disso, o aço inoxidável também é usado em vários materiais de construção e recipientes de armazenamento de substâncias perigosas.
4. Aço ferramenta
O aço ferramenta contém carbono e várias proporções de ligas metálicas, incluindo molibdênio, vanádio, cobalto e tungstênio. Esses elementos metálicos contribuem para a resistência ao calor, dureza e durabilidade deste tipo de aço durante a produção de aço. Porém, este tipo de aço é difícil de soldar.
Diferentes tipos de aço para ferramentas são necessários para fabricar ferramentas diferentes. Portanto, a quantidade e o tipo de ligas metálicas adicionadas ao aço ferramenta determinam a qualidade e a aplicação da ferramenta após a fabricação. Isso torna o aço ferramenta adequado para usinagem de precisão.
O aço para ferramentas é usado pelos fabricantes para diversas ferramentas de impacto, corte e perfuração. Além disso, este tipo de aço desempenha um papel central em moldes de injeção para peças de aço de precisão e ferramentas de prensagem.
Existem diferentes tipos de aço para ferramentas:
- Aço à prova de choque
- Aço especial
- Aço endurecedor de água
- Aço endurecido ao ar
- Aço de alta velocidade
- Aço para trabalho a frio
- Molde de aço para ferramentas
Todos eles contêm em grande parte diferentes quantidades de diferentes elementos de liga.
Propriedades de materiais de aço para fabricação específica do cliente
O aço possui diversas propriedades que devem ser consideradas antes da fabricação personalizada. Abaixo estão as propriedades dos materiais de aço:
1. Propriedades químicas
A maioria dos componentes do aço é o ferro, enquanto o outro componente principal é o carbono. No entanto, o teor de carbono do aço não excede 2%. Além do carbono, o aço contém quantidades variadas de outros elementos metálicos.
Estes incluem fósforo, manganês, silício, níquel, estanho, enxofre e outros elementos de liga. Esses elementos também são chamados de elementos traços ou residuais. Em grandes quantidades, esses elementos são úteis para ligas de aço. Como resultado, surgem propriedades diferentes.
2. Propriedades físicas
O aço tem um alto ponto de fusão de 1371 a 1540 °C. Ao contrário dos metais puros, o aço contém vários elementos metálicos que contribuem para o seu ponto de fusão relativamente alto.
Além disso, o aço é muito denso. Dependendo do tipo de aço, a densidade do aço está entre 7,84 e 8,04 g/cm3, cerca de oito vezes a da água. O aço também é leve. Você descobrirá que a relação resistência/peso é menor do que qualquer outro material de construção.
3. Propriedades mecânicas
O aço possui diferentes propriedades mecânicas, que dependem em grande parte do tipo de aço. Isso inclui:
- dureza
- resistência ao escoamento, resistência à fadiga, resistência à tração,
- renovação
- dureza
- Resistência à corrosão
- fragilidade
- Maleabilidade
- Arrastar
Fatores na escolha do material de aço certo para peças personalizadas
Hoje, muitos materiais diferentes são produzidos na indústria siderúrgica. Portanto, selecionar os materiais de aço certos para produzir peças de aço personalizadas pode ser um desafio. Além disso, com o recente desenvolvimento tecnológico e as inovações na metalomecânica, é necessário acompanhar a tendência crescente, fazendo uma seleção informada dos materiais de aço que se adaptam às suas necessidades.
Por isso, destacamos abaixo alguns fatores importantes que devem ser considerados na hora de selecionar o material de aço adequado para peças customizadas:
1. Possíveis utilizações do produto
Tendo primeiro uma imagem clara da finalidade ou uso potencial do seu produto de aço, você pode escolher os materiais de aço certos. Você também precisa considerar os outros componentes que interagem com seus protótipos de aço. Considere também as prováveis condições operacionais dos protótipos de aço.
No longo prazo, o uso do material de aço correto prolongará a vida útil das peças de aço personalizadas.
2. Tamanho do protótipo
Você precisa verificar o tamanho do seu protótipo de aço, principalmente o comprimento. Isso ocorre porque cada técnica de fabricação, desde a perfilagem até a fundição, só pode produzir um determinado comprimento de metal. Por exemplo, a perfilagem permite criar peças de aço personalizadas de até 53 pés de comprimento.
Portanto, é necessário analisar o tamanho do protótipo para escolher o material e o processo de fabricação corretos.
3. Custos
Talvez você queira fazer uma grande quantidade de protótipos de aço. Então você deve verificar o custo do material de aço necessário. Isso também o ajudará a pensar sobre as alternativas de materiais de aço disponíveis que cabem no seu orçamento.
4.Características
Além disso, você deve verificar as propriedades exigidas de suas peças de aço personalizadas antes da fabricação. Portanto, é importante selecionar o tipo de aço com propriedades físicas, químicas e mecânicas adequadas.
Ao selecionar o material de aço apropriado para a fabricação de peças personalizadas, a dureza e a resistência estão entre os critérios mais importantes.
Processos de usinagem comuns para materiais de aço
Devido aos seus inúmeros benefícios, a usinagem personalizada é mais popular do que nunca. Além disso, as tendências actuais sugerem que este aumento continuará. Abaixo, examinamos alguns processos de usinagem comuns para materiais de aço.
1. Torneamento CNC
O principal objetivo do torneamento CNC é reduzir o diâmetro do material de aço para o tamanho desejado. Este processo de fabricação exige que as hastes de aço sejam fixadas em uma posição e giradas em alta velocidade. Ao mesmo tempo, uma ferramenta é trazida até a peça de trabalho e o material é removido até que o formato desejado seja criado.
O torneamento é comum a todos os tipos de aço e permite a produção rápida de protótipos complexos e de alta precisão. Os especialistas aplicam esse processo a materiais de aço com furos, ranhuras, roscas, degraus e superfícies contornadas. Na prática, este processo permite a produção de cavilhas, rolamentos, fixadores, parafusos, pinos, hastes roscadas, acessórios, etc.
2. Laços
Durante a retificação CNC, um rebolo é movido em um plano. O disco entra em contato com a peça de trabalho e remove o material para criar uma superfície plana de espessura precisa.
Os especialistas costumam usar esse processo para protótipos de aço que exigem alta tolerância (0,002 mm) e diâmetro entre 10 e 400 mm. Portanto, é amplamente utilizado em peças automotivas e mecânicas, eixos, engrenagens, tubos de agulha, válvulas, etc.
3. Máquinas de descarga eletrônica
A usinagem por descarga elétrica, também chamada de usinagem por descarga elétrica, é um processo geral de fabricação de metal usado na produção de protótipos de aço personalizados. Este processo térmico permite que os materiais de aço sejam fabricados no formato desejado usando erosão por faísca.
Este processo CNC é frequentemente usado para produzir peças de aço com superfícies premium, sem rebarbas e tolerâncias restritas. Como a ferramenta e a peça não se tocam, esse processo permite a produção de protótipos de aço delicados e geometricamente complexos, específicos do cliente.
Concluindo
Os materiais de aço ainda são essenciais na maioria das indústrias de engenharia e construção atualmente. Antes da fabricação, os engenheiros de projeto e fabricação devem, entre outras coisas, avaliar a qualidade do aço. Além disso, a necessidade de peças especiais e protótipos de aço de alta qualidade não pode ser ignorada.
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Perguntas frequentes
Em quais indústrias os materiais de aço são usados?
Os materiais de aço são usados em inúmeras indústrias. Os mais importantes incluem energia, fabricação de automóveis, construção, embalagens e engenharia mecânica.
Que tipo de aço é usado na produção de aço?
O aço carbono é o material de aço predominante na produção de aço. Portanto, responde por 90% da produção total de aço. Os aços carbono têm uma ampla gama de aplicações em diversos setores, desde a construção até a engenharia mecânica.
Como são feitas as ligas de aço?
Os aços-liga são feitos adicionando um ou mais elementos de liga ao aço carbono. Esses elementos são níquel, titânio, cobre, cromo, manganês, alumínio e silício. A principal razão para combinar esses metais é criar certas propriedades que faltam no aço carbono comum.
