Considerações para seleção de materiais em usinagem de componentes mecânicos de precisão
I. Considerações Baseadas no Desempenho do Serviço
Força e Dureza
A seleção de materiais é baseada no ambiente de serviço e nos requisitos de suporte-de carga dos componentes. Por exemplo, virabrequins de motores, que estão sujeitos a cargas alternadas significativas, geralmente são feitos de ligas de aço de alta-resistência, como 40Cr, para garantir que não se deformem ou quebrem sob condições-de carga complexas de longo prazo. Em contraste, as ferramentas de corte usadas para usinagem de materiais de alta{6}}dureza são normalmente feitas de metal duro, que possuem dureza e resistência ao desgaste extremamente altas, permitindo-lhes manter arestas de corte afiadas.
Resistência ao desgaste
Para componentes que operam em ambientes friccionais, como engrenagens e rolamentos, materiais com boa resistência ao desgaste são essenciais. Por exemplo, as engrenagens em transmissões automotivas são comumente feitas de aços cementados como 20CrMnTi. Após a cementação e têmpera, esses materiais alcançam alta dureza superficial e resistência ao desgaste, reduzindo efetivamente o desgaste das engrenagens durante a transmissão e prolongando a vida útil.
Resistência à corrosão
Componentes expostos a ambientes corrosivos úmidos, ácidos ou alcalinos, como válvulas e tubos em equipamentos químicos, exigem materiais-resistentes à corrosão. Por exemplo, o aço inoxidável 316L, com excelente resistência à corrosão e resistência à corrosão intergranular, pode manter um desempenho estável em ambientes químicos agressivos.
Estabilidade Térmica
Componentes que operam em ambientes-de alta temperatura, como pás de turbinas em motores-aéreos, precisam de materiais com boa estabilidade térmica. Superligas-à base de níquel, que oferecem resistência superior-a altas temperaturas, resistência à oxidação e resistência à corrosão a quente, são comumente usadas em pás de turbinas. Esses materiais mantêm sua forma e desempenho em altas temperaturas, garantindo o funcionamento normal do motor.
II. Considerações baseadas na usinabilidade
Usinabilidade
Para melhorar a eficiência e a qualidade da usinagem, os materiais devem ter boa usinabilidade. Por exemplo, aços-de corte livre (como Y12, Y15) melhoraram a usinabilidade devido à adição de elementos como enxofre e chumbo. Esses materiais resultam em desgaste reduzido da ferramenta, menores forças de corte e quebra de cavacos mais fácil durante a usinagem, aumentando assim a eficiência da usinagem e a qualidade da superfície.
Forjabilidade
Para componentes que requerem forjamento, a forjabilidade do material é crucial. Por exemplo, a liga de alumínio 6061 tem boa forjabilidade e pode ser facilmente deformada no estado quente. Pode ser forjado em vários formatos complexos e atinge boas propriedades mecânicas após o forjamento.
Soldabilidade
Quando componentes precisam ser montados por meio de soldagem, devem ser escolhidos materiais com boa soldabilidade. Por exemplo, o aço Q235 tem excelente soldabilidade e é menos sujeito a defeitos como rachaduras e porosidade durante a soldagem. Isso garante a resistência e a vedação das juntas soldadas e é amplamente utilizado em vários componentes estruturais soldados.
Desempenho do Tratamento Térmico
Para obter boas propriedades abrangentes, muitos componentes mecânicos de precisão requerem tratamento térmico. Por exemplo, o aço 45 pode atingir uma boa combinação de resistência e tenacidade por meio de têmpera e revenido. No entanto, é necessário um controle rigoroso dos parâmetros do tratamento térmico para evitar problemas como deformações e fissuras.
