Agarrando com grafite:um guia de usinagem

Apesar de ser um material mais macio, o grafite é, na verdade, um dos materiais mais difíceis de usinar. Há muitas considerações que os maquinistas precisam fazer em termos de ferramentas, uso de refrigerante e segurança pessoal quando se trata de usinar essas peças. Este post “Na Lupa” examinará as propriedades do material, as principais técnicas de usinagem a serem consideradas e dicas para selecionar corretamente as ferramentas de corte para obter sucesso neste material complicado.

O que é grafite?

Embora o grafite seja um alótropo do carbono, os dois termos não são simplesmente intercambiáveis. O carbono é um elemento que pode se formar em vários alótropos diferentes, incluindo grafite, diamante e fulerita. A grafite é a forma mais estável de carbono e é a mais comum, pois o carbono ocorre naturalmente como grafite sob condições padrão.

O grafite é mais reconhecido por sua condutividade superior e resistência a altas temperaturas e corrosão. Isso o torna um material comum em situações de alto calor e alta pressão nas indústrias aeroespacial, de eletrodos, nuclear, de energia e militar.

Embora o grafite possa lidar com situações intensas de alta pressão com facilidade, na verdade é um material muito macio, abrasivo e quebradiço. Isso pode causar sérios desafios na usinagem, pois o grafite pode consumir ferramentas de corte e minimizar severamente a vida útil de uma ferramenta. No entanto, com ferramentas e técnicas adequadas, existem maneiras de otimizar a usinagem de grafite para ser mais econômica do que a concorrência.

Técnicas de usinagem de grafite

Como o grafite é um material tão macio e quebradiço, uma consideração especial deve ser feita na usinagem para evitar lascamento. Para obter um bom corte, é recomendado que você leve cargas leves de cavacos e use taxas de avanço mais baixas em grafite. Se você fizer um corte pesado em uma taxa de avanço rápida, você começará a lascar o grafite e poderá fazer com que ele se quebre completamente. Para dar um ponto de comparação, as cargas de cavacos para grafite são semelhantes às dos materiais de alumínio, mas com menos da metade da taxa de alimentação.

Para lhe dar uma ideia de velocidades e avanços para grafite, aqui está um exemplo usando uma fresa de topo quadrada de 4 canais Harvey Tool CVD de 1/4″. Se essa ferramenta estivesse funcionando a uma RPM padrão de 12.000 a 780 SFM, a carga de cavacos recomendada seria 0,00292 para uma taxa de avanço de 140 IPM.

Em termos de configuração da máquina, uma dica importante a ser lembrada é sempre evitar o uso de refrigerante. O grafite é um material bastante poroso e, portanto, pode absorver o refrigerante e agir como uma “esponja de refrigerante”, o que causará problemas nas peças acabadas. Dentro da máquina e no ferramental, o refrigerante pode realmente reagir com o pó de grafite e criar uma pasta abrasiva, que causará problemas durante a usinagem. Um sistema de vácuo é recomendado para limpar o material durante a usinagem de grafite. Caso contrário, as ferramentas revestidas devem funcionar a seco.

Outra coisa a ser observada na usinagem do grafite é que, como o grafite não produz cavacos, mas sim uma nuvem de poeira muito abrasiva, pode ser prejudicial aos operadores e máquinas sem os devidos cuidados. Os operadores devem usar uma máscara de proteção para evitar a inalação do pó de grafite. A ventilação adequada e a manutenção da qualidade do ar na oficina também são fundamentais para a proteção dos maquinistas ao trabalhar com grafite.

Como o pó de grafite também é extremamente condutivo, pode facilmente danificar circuitos não protetores dentro de sua máquina CNC, o que pode causar grandes problemas elétricos. Embora o refrigerante não seja recomendado, um sistema de vácuo pode ajudar a remover a poeira, evitando que ela se acumule demais dentro da máquina e evitando problemas sérios.

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Ferramentas de corte para usinagem de grafite

Como mencionado anteriormente, o grafite é um notório assassino de ferramentas de corte devido à sua natureza extremamente abrasiva. Mesmo as fresas de topo de metal duro da mais alta qualidade, se não forem revestidas, se desgastarão rapidamente na maioria dos trabalhos. Este desgaste extremo pode forçar uma troca de ferramenta durante uma operação, o que pode levar a uma imperfeição na peça ao tentar reiniciar a operação onde a ferramenta desgastada parou.

Ao selecionar uma ferramenta de corte para usinagem de grafite, o revestimento e a aresta de corte são a consideração mais importante. Contagem de canais, ângulos de hélice e outros recursos-chave da geometria da ferramenta, em última análise, vêm em segundo lugar para o revestimento na compra de ferramentas.

Para usinagem de grafite, um revestimento de diamante CVD (Chemical Vapor Deposition) é recomendado sempre que possível para maximizar a vida útil e o desempenho da ferramenta. Esses revestimentos são cultivados diretamente na fresa de topo de metal duro, melhorando a dureza e deixando a ferramenta com uma camada de revestimento que é 5 vezes mais espessa do que um PVD Diamond Coating. Embora não seja a aresta mais afiada, o revestimento de diamante CVD proporciona uma vida útil da ferramenta muito mais longa do que outros revestimentos de diamante devido à camada de diamante mais espessa.

Embora os custos iniciais de ferramentas possam ser maiores com ferramentas revestidas CVD versus ferramentas sem revestimento, uma vez que as ferramentas revestidas CVD têm uma vida útil consideravelmente maior do que as ferramentas sem revestimento, isso faz com que o custo por peça diminua significativamente. Em materiais difíceis e abrasivos como o grafite, a ferramenta de metal duro sem revestimento durará pouco tempo antes que a abrasividade do grafite desgaste completamente a aresta de corte. Ter uma ferramenta com revestimento CVD lhe dará uma vantagem sobre a concorrência, manterá sua máquina funcionando com menos tempo de inatividade para trocas de ferramentas e, finalmente, proporcionará economias de custos substanciais.

No geral, o grafite pode ser um material difícil de usinar, mas com as ferramentas de corte certas e velocidades e avanços adequados, você fará peças de qualidade em pouco tempo. A Harvey Tool oferece uma ampla seleção de fresas de topo com revestimento CVD em vários diâmetros, alcances e comprimentos de corte para garantir que você tenha o que precisa para qualquer trabalho que surja em seu caminho.