Usinagem de ligas de titânio, superligas e materiais não{0}}metálicos
1. Usinagem de liga de titânio
As ligas de titânio são amplamente utilizadas nas áreas aeroespacial, médica e biomédica devido à sua alta relação resistência-por{1}}peso, resistência à corrosão e biocompatibilidade. No entanto, eles são classificados como materiais-difíceis de{4}}usinar devido à sua baixa condutividade térmica, alta reatividade química e tendência ao endurecimento-por trabalho.
Principais técnicas de usinagem:
Fresagem CNC: Fresas de topo-de metal duro de alta velocidade são comumente usadas. Estratégias de fresamento dinâmico ajudam a reduzir o acúmulo de calor e o desgaste da ferramenta. Por exemplo, velocidades do fuso de até 18.000 rpm podem atingir tolerâncias de ±0,02 mm em titânio Grau 5.
Virando: Requer configurações rígidas e ferramentas afiadas. Métodos de torneamento dinâmico são usados para estabilizar as forças de corte e evitar vibrações, especialmente em componentes flexíveis de titânio.
Perfuração e Mandrilamento: O uso de brocas afiadas de metal duro, refrigeração de alta-pressão (maior ou igual a 70 bar) e baixas taxas de avanço são essenciais para evitar superaquecimento e garantir a precisão dimensional.
Fresamento Helicoidal: Eficaz para operações de desbaste, distribuindo uniformemente a pressão de corte e reduzindo o desgaste da ferramenta.
Usinagem de 5 Eixos: permite geometrias complexas e reduz o tempo de configuração, especialmente útil na indústria aeroespacial e na fabricação de implantes médicos.
Refrigerante e Ferramentas:
São preferidos refrigerantes em emulsão ou sintéticos com alta lubricidade.
O fornecimento de refrigeração interna e os porta-ferramentas com amortecimento-de vibração melhoram o acabamento superficial e a vida útil da ferramenta.
Os suportes de amortecimento híbridos podem reduzir a vibração em até 40%, permitindo acabamentos-espelhados em peças-de paredes finas.
2. Usinagem de superligas (por exemplo, GH4169, GH2747)
Superligas, especialmente ligas à base de-níquel, como GH4169 e GH2747, são essenciais em aplicações-de alta temperatura, como turbinas a gás, motores a jato e componentes aeroespaciais. Eles exibem excelente resistência à fluência, resistência à oxidação e resistência a temperaturas elevadas, mas são extremamente difíceis de usinar.
Principais desafios:
Altas forças e temperaturas de corte
Desgaste rápido da ferramenta devido ao endurecimento
Baixa condutividade térmica levando à concentração de calor na aresta da ferramenta
Estratégias de Usinagem:
Materiais para ferramentas: Uso de ferramentas revestidas de metal duro, cerâmica ou nitreto cúbico de boro (CBN)
Baixas velocidades de corte: Para reduzir a geração de calor
Líquido refrigerante de alta-pressão: Essencial para evacuação e resfriamento de cavacos
Configurações estáveis: Fixações rígidas e balanços curtos da ferramenta para minimizar a vibração
Técnicas de processamento:
Torneamento e Fresamento: Frequentemente realizado sob condições controladas com caminhos de ferramenta e fluxo de refrigeração otimizados
Forjamento e Tratamento Térmico: Antes da usinagem, as superligas são frequentemente forjadas em altas temperaturas (por exemplo, 950–1300 graus) e passam por tratamentos de solução + envelhecimento para melhorar a usinabilidade e as propriedades mecânicas
Simulação e Otimização: A modelagem de elementos finitos (por exemplo, DEFORM) é usada para prever campos de temperatura e deformação durante forjamento e usinagem
3. Usinagem de materiais não{1}}metálicos
Materiais não{0}}metálicos, como plásticos, cerâmicas, vidro e compósitos, são cada vez mais usados nas indústrias aeroespacial, eletrônica e médica devido à sua leveza, resistência à corrosão e propriedades personalizadas.
Materiais não{0}}metálicos comuns:
Plásticos: ABS, policarbonato, PEEK, PTFE
Cerâmica: Alumina, zircônia, carboneto de silício
Vidro: Quartzo, vidro óptico
Compósitos: Fibra de carbono, fibra de vidro, laminados
Técnicas de usinagem:
Usinagem CNC: Fresamento e torneamento de{0}}alta precisão com ferramentas com revestimento-de diamante ou metal duro
Corte a laser: Especialmente para plásticos e compósitos
Usinagem Ultrassônica: Para materiais duros e quebradiços como cerâmica
Corte por jato de água: Adequado para materiais-sensíveis ao calor
Principais considerações:
Seleção de ferramentas: Deve evitar calor excessivo e derretimento do material
Resfriamento: Líquidos refrigerantes a ar ou líquidos para evitar danos térmicos
Fixação: Fixação suave para evitar rachaduras ou deformações
Acabamento de superfície: geralmente requer pós--processamento, como polimento ou revestimento
Aplicações:
Peças plásticas: Carcaças, isoladores, dispositivos médicos
Cerâmica: Isoladores, ferramentas de corte, implantes biomédicos
Vidro: Componentes ópticos, painéis de exibição
Compósitos: Painéis aeroespaciais, peças automotivas
