Maquinação CNC e Engenharia de Precisão para Ligas Avançadas

Os materiais utilizados na produção de peças de motores aeroespaciais geralmente envolvem ligas à base de níquel e titânio. Materiais avançados, como ligas de motores aeroespaciais, cerâmicas técnicas e aços endurecidos, apresentam desafios reais aos materiais de ferramentas de corte durante a maquinação, devido às suas combinações excecionais de propriedades como resistência a altas temperaturas, dureza e resistência ao desgaste químico. Estes materiais são classificados como de difícil maquinação, pois representam um desafio maior para engenheiros de fabrico devido às elevadas temperaturas e tensões geradas durante o processo. A fraca condutividade térmica destas ligas resulta na concentração de altas temperaturas nas interfaces ferramenta-peça e ferramenta-cavaco, acelerando o desgaste da ferramenta e aumentando o custo de fabrico.

Avanços Recentes na Maquinação de Ligas Aeroespaciais

A última década testemunhou uma abordagem radical ao fabrico de produtos, especialmente nas economias desenvolvidas, para manter a competitividade. Filosofias, princípios e métodos de fabrico modernos, voltados principalmente para a redução de atividades sem valor acrescentado e para o aumento gradual da produção, foram amplamente adotados. Avanços recentes na maquinação de ligas de motores aeroespaciais incluem maquinação a seco em condições de alta velocidade, utilização de refrigeração de alta e ultra-alta pressão, lubrificação de quantidade mínima (MQL), maquinação criogénica e estratégias de maquinação rotativa (auto-propulsada).

Materiais de Ferramenta de Alto Desempenho

Materiais de ferramenta com dureza melhorada, como carbonetos endurecidos (incluindo carbonetos revestidos), cerâmicas, diamante policristalino e nitreto de boro cúbico policristalino, são os mais frequentemente utilizados para maquinação de alta velocidade de ligas aeroespaciais. Estes avanços resultaram em melhorias significativas na maquinação de ligas de motores aeroespaciais sem comprometer a integridade das superfícies maquinações. Este artigo fornece uma visão geral destes novos desenvolvimentos e a sua aplicação na indústria aeroespacial.

Maquinabilidade: Conceito e Fatores

A maquinabilidade é o termo utilizado para descrever a facilidade com que um material pode ser cortado à forma desejada (acabamento superficial e tolerância) no que respeita às ferramentas e processos de maquinação envolvidos. Numa operação de maquinação, a vida útil da ferramenta, a taxa de remoção de material, as forças e potência de corte, o acabamento superficial gerado e a integridade superficial da peça maquinação, bem como a forma dos cavacos, podem todos ser utilizados para avaliar a maquinabilidade.

O índice de maquinabilidade pode ser essencialmente influenciado pelas propriedades do material a maquinação, propriedades e geometria da ferramenta de corte, condições de corte utilizadas e outros fatores diversos, como a rigidez da máquina-ferramenta, ambiente de corte, etc. A eficiência da maquinação pode ser fundamentalmente melhorada utilizando a combinação correta de ferramentas de corte, condições de corte e máquina-ferramenta que promovam a maquinação de alta velocidade sem comprometer a integridade e tolerância das peças maquinações.

Isto é especialmente fundamental para a maquinação económica de ligas de motores aeroespaciais de difícil corte, cujas características peculiares geralmente prejudicam a maquinabilidade. A força motriz para a melhoria contínua de diversos materiais ao longo dos anos é a necessidade de materiais mais duros, mais resistentes, mais tenazes, mais rígidos, mais resistentes à corrosão ou oxidação, que também apresentem elevada relação resistência/peso, no caso das ligas aeroespaciais. A utilização generalizada de motores a jato aumentou a procura por materiais com propriedades mecânicas e químicas excecionais a altas temperaturas, em comparação com as ligas de aço inoxidável e endurecido inicialmente utilizadas em aplicações de motores a jato.