O aço é um dos metais mais utilizados no mundo atualmente. Dados os numerosos benefícios do metal, isto não é de todo surpreendente. Na indústria, os fabricantes utilizam vários serviços de metalurgia para atender às especificações e requisitos de design de produtos.
Um desses serviços de usinagem é a usinagem CNC de aço. Este processo altamente automatizado é uma das formas mais versáteis de produzir peças de aço. No entanto, vários fatores desempenham um papel no processamento do aço.
Neste artigo, você aprenderá tudo o que precisa saber sobre usinagem CNC de aço e as diversas considerações para obter resultados ideais.
O que é usinagem CNC de aço?
A usinagem é um processo essencial em muitas operações de fabricação. Anteriormente, esse processo era realizado de forma totalmente manual, mas era muito complexo e demorado. Hoje em dia, os serviços de usinagem estão se tornando automatizados e uma dessas aplicações é a usinagem controlada por computador (CNC).
A usinagem CNC usa essencialmente um computador para controlar o movimento de uma ferramenta específica e formar projetos de metal e material plástico. Este processo automatizado é amplamente utilizado na indústria de transformação devido à sua velocidade, precisão e eficiência de produção.
Vários materiais são compatíveis com a usinagem CNC e o aço não é exceção. Na verdade, as peças de aço CNC são um dos materiais mais populares para peças e protótipos personalizados.
Tipos de aço para usinagem CNC
A aplicação da usinagem CNC se estende a vários materiais. Escolher o material certo para o seu projeto pode ser difícil e geralmente depende de vários fatores. Porém, escolher qual material utilizar, neste caso o aço, é apenas o primeiro passo. Você ainda precisa escolher entre as diferentes notas disponíveis.
As propriedades dos tipos de aço determinam sua respectiva utilização em projetos de usinagem específicos. Aqui estão algumas das variedades mais comuns e suas características.
aço 4140
Este tipo é um aço de baixa liga com pouco cromo, molibdênio e manganês. Esta composição química melhora a resistência, ductilidade e tenacidade do tipo de aço. Além disso, o conteúdo adicional de cromo torna este tipo mais resistente à corrosão.
Portanto, devido à sua boa usinabilidade e resistência à abrasão, é utilizado em diversas indústrias. No entanto, o aço 4140 não é tão fácil de soldar e pode exigir tratamento pré e pós-térmico. Esta classe é comumente usada em peças de aço CNC para acoplamentos, fusos, parafusos, porcas e peças automotivas.
Propriedades mecânicas
Força de rendimento (MPa): 655
Módulo de cisalhamento (GPa): 80
Alongamento na ruptura (%): 19
Dureza (Brinell): 197
Densidade (g cm-3): 7,87
aço 4130
Comparado ao aço normal, o aço 4130 possui um maior teor de elementos de liga. É composto por ferro, carbono, cromo, manganês, molibdênio, fósforo, silício e enxofre. Esses elementos são responsáveis pela tenacidade, usinabilidade e tolerância ao calor desse tipo de aço.
Devido à sua capacidade de suportar cargas elevadas, é frequentemente utilizado para diversos fins de construção. Também é usado em montagens de motores de aeronaves. Os fabricantes geralmente preferem o aço 4130 ao aço para aeronaves porque é mais barato, mas igualmente eficaz.
Embora o aço 4130 seja fácil de tratar termicamente, não é muito fácil de soldar.
Propriedades mecânicas
Força de rendimento (MPa): 460
Módulo de cisalhamento (GPa): 80
Alongamento na ruptura (%): 20
Dureza (Brinell): 217
Densidade (g cm-3): 7,87
aço 1018
Este tipo de aço é geralmente considerado um aço carbono macio e é composto por ferro, carbono, manganês, fósforo e enxofre.
O maior ponto de venda do aço 1018 na usinagem de aço CNC é sua alta soldabilidade, tornando-o a opção padrão para peças de aço CNC carburizadas. Porém, observe que a soldagem só é aconselhável após a cementação.
O aço 1018 não é apenas muito fácil de soldar, mas também excelente para usinar. Esta é a base para seu uso em processos de usinagem CNC de precisão, como torneamento e fresamento de aço. Na prática, os fabricantes o utilizam para tirantes, fusos, eixos e muitos outros componentes de moldes.
As maiores desvantagens deste tipo de aço são a incompatibilidade com diversos processos de acabamento e o preço relativamente elevado.
Propriedades mecânicas
Força de rendimento (MPa): 310
Módulo de cisalhamento (GPa): 78
Alongamento na ruptura (%): 15
Dureza (Brinell): 131
Densidade (g cm-3): 7,87
aço 1045
Este é um aço de médio carbono composto de ferro, carbono, silício, manganês e enxofre ou fósforo. Este é um dos tipos de aço mais versáteis que os fabricantes usam para peças de aço CNC. O aço 1045 é forte e tenaz, justificando seu uso em muitos projetos de usinagem de aço CNC onde a resistência à água é essencial.
Além disso, o aço 1045 é usinável e soldável, fatores importantes que os fabricantes consideram ao usinar aço. As aplicações desta classe incluem cervejas, parafusos, engrenagens, eixos e parafusos. Essencialmente, os fabricantes preferem-no para projetos que exigem velocidades extremas.
Embora este tipo de aço tenha resistência relativamente alta, seu uso para produtos muito fortes não é aconselhável porque sua resistência à tração e temperabilidade são, na melhor das hipóteses, medíocres.
Propriedades mecânicas
Força de rendimento (MPa): 450
Módulo de cisalhamento (GPa): 60
Alongamento na ruptura (%): 12
Dureza (Brinell): 170
Densidade (g cm-3): 7,87
aço 1215
Este tipo de aço contém ferro, carbono, manganês, fósforo e enxofre. Devido ao teor relativamente elevado de enxofre deste tipo de aço, é considerado aço de corte livre. Muitos também se referem a ele como aço para parafuso porque é usado em processos automáticos de máquinas de parafuso.
O aço 1215 forma pequenos cavacos durante a usinagem, permitindo velocidades de usinagem mais altas e evitando emaranhamento nas máquinas. No entanto, não é muito fácil de soldar. Além disso, devido ao seu teor relativamente baixo de carbono, não é tão forte quanto outras qualidades trefiladas a frio.
Industrialmente, é adequado para projetos automatizados onde é necessária usinagem pesada. Suas áreas de aplicação incluem cavilhas, pinos, parafusos, acoplamentos e conexões de mangueiras.
Propriedades mecânicas
Força de rendimento (MPa): 415
Módulo de cisalhamento (GPa): 80
Alongamento na ruptura (%): 10
Dureza (Brinell): 167
Densidade (g cm-3): 7,87
Vantagens e desafios das peças de aço CNC
A usinagem correta de peças de aço requer muita experiência e habilidade para obter sempre resultados confiáveis. Embora o aço seja um dos materiais mais exigentes, os benefícios que você obtém com o uso do aço geralmente superam os desafios.
Vantagens
A maioria das peças de aço CNC disponíveis hoje são altamente usináveis, o que significa que os metais podem ser facilmente cortados ou moldados para produzir um resultado perfeito. Fatores como dureza, energia, potência e tensão de cisalhamento afetam a usinabilidade na usinagem CNC de aço.
Outra vantagem da usinagem CNC de peças de máquinas é que os produtos são muito resistentes à corrosão e ao desgaste. Além disso, as peças de aço são geralmente compatíveis com muitos tratamentos de superfície.
desafios
Apesar das inúmeras vantagens, também existem alguns desafios na usinagem CNC de peças de aço. Por um lado, nem todas as peças de aço podem ser usinadas sem problemas. Isto significa que para projetos geometricamente complexos pode ser difícil utilizar alguns tipos de aço.
Além disso, diferentes tipos de aço têm diferentes sensibilidades ao calor. Algumas classes são inadequadas para peças de aço CNC expostas a altas temperaturas, pois podem derreter e deformar.
Opções de acabamento superficial e pós-processamento para peças de aço
Como o nome sugere, o acabamento superficial é um processo realizado após a fabricação normal das peças metálicas. O objetivo é melhorar a funcionalidade e a estética dessas peças. No entanto, diferentes metais requerem diferentes acabamentos superficiais.
Os acabamentos superficiais comuns para peças de aço estão listados abaixo.
Revestimento em pó
O revestimento em pó envolve a aplicação de pó seco na superfície do aço. O revestimento tem geralmente entre 0,15 e 0,3 mm de espessura. A vantagem óbvia é que a resistência à corrosão das peças de aço CNC aumenta.
Carburização
A cementação endurece as superfícies metálicas. Este processo envolve o aquecimento do aço na presença de materiais que contêm carbono, como monóxido de carbono e carvão. Além da dureza, a cementação também melhora a resistência ao desgaste das peças de aço CNC.
Revestimento de níquel
Com este refinamento de superfície, o aço metálico é revestido galvanicamente com uma fina camada de níquel (aprox. 0,1 mm). Isso pode melhorar a resistência à corrosão e ao desgaste das peças de aço.
Moer
A retificação suaviza a superfície do aço e elimina irregularidades. Os fabricantes usam um rebolo para isso.
Usinagem de aço versus alumínio: qual é a diferença?
Uma das razões pelas quais a usinagem CNC é tão difundida hoje é sua compatibilidade com vários metais e até plásticos. No entanto, o aço e o alumínio são os dois materiais mais comuns para usinagem CNC. Muitas vezes, os fabricantes só precisam escolher entre esses dois. Abaixo está uma comparação entre a usinagem CNC de aço e a usinagem CNC de alumínio.
Usinabilidade de aço e alumínio
A usinabilidade depende de vários fatores, incluindo a dureza e a resistência do metal. Em geral, quanto mais duro é um metal, mais difícil é trabalhar com ele. Este princípio também se aplica ao alumínio.
O aço tem uma faixa de dureza Brinell mais alta (80 e 600) do que o alumínio (cerca de 15). Da mesma forma, o aço tem maior resistência à tração e resistência ao escoamento do que o alumínio. Portanto, o aço é mais forte, mas menos trabalhável.
Usinagem de aço versus alumínio: velocidade
Como o alumínio é mais leve que o aço, os maquinistas podem trabalhar nele com mais rapidez. Além disso, o alumínio esfria mais rapidamente após o aquecimento do que o aço. Isso significa que são necessários ciclos de fabricação mais longos ao usinar aço.
Usinagem de aço versus alumínio: custo
A decisão entre aço e alumínio muitas vezes se resume ao preço. Isto é especialmente verdadeiro quando ambos os materiais são adequados para um projeto específico. Embora existam diferentes tipos e classes desses metais, a usinagem CNC de aço é geralmente mais cara que o alumínio.
O que você deve escolher?
O primeiro fator que você deve considerar é o tipo de produto que você precisa. O aço é mais adequado para produtos expostos a altas temperaturas devido ao seu maior ponto de fusão. O alumínio, por outro lado, é mais adequado para peças leves, especialmente quando a condutividade é crítica.
Aplicações de peças de aço CNC
Peças de aço CNC agora podem ser encontradas em muitos setores, incluindo médico, automotivo e eletrônico. Mais especificamente, a usinagem CNC de aço é útil para instrumentos médicos, peças de máquinas, vasos de pressão a vácuo e engrenagens.
Serviços de usinagem CNC de aço na Wayken
Peças de aço CNC agora são comuns em muitas indústrias. Antes da usinagem CNC do aço, os fabricantes devem decidir sobre o tipo de aço. Para isso, as diversas propriedades devem ser avaliadas com base nos requisitos do projeto. Depois de considerar todos os fatores, serviços de edição de qualidade são cruciais.
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