Usinagem de aço CNC:materiais, benefícios e opções de acabamento de superfície

O aço é um dos metais mais utilizados no mundo atualmente. Isso não é nada surpreendente, considerando os vários benefícios do metal. Industrialmente, os fabricantes empregam diferentes serviços de usinagem de metal para atender às especificações e requisitos do projeto do produto.

Um desses serviços de usinagem é a usinagem CNC de aço. Este processo altamente automatizado é uma das formas mais versáteis de fabricar peças de aço. No entanto, vários fatores entram em jogo para usinagem de aço.

Este artigo contém tudo o que você precisa saber sobre usinagem de aço CNC e as várias considerações para obter os melhores resultados.

O que é usinagem de aço CNC?

A usinagem é um processo essencial em muitas operações de fabricação. Costumava haver um tempo em que o processo era totalmente manual, mas isso era muito trabalhoso e demorado. Atualmente, os serviços de usinagem são automatizados, e uma dessas aplicações é a usinagem com controle numérico computadorizado (CNC). Este processo automatizado tornou-se muito comum na indústria manufatureira devido à sua velocidade, precisão e eficiência de produção. Vários materiais são compatíveis com usinagem CNC, e o aço não é exceção. De fato, as peças de aço CNC são uma das mais populares para peças e protótipos usinados personalizados.

Graus de aço para usinagem CNC

A aplicação da usinagem CNC abrange diversos materiais. Escolher o material certo para o seu projeto pode ser complicado, geralmente envolvendo vários fatores. No entanto, selecionar o material a ser utilizado, o aço, neste caso, é apenas o primeiro passo. Você ainda tem que escolher entre os diferentes graus disponíveis.

As propriedades das classes de aço informam sua respectiva utilização para projetos específicos de usinagem. Aqui estão alguns dos graus mais comuns e suas propriedades.

4140 Aço

Esta classe é de aço de baixa liga, contendo baixo teor de cromo, molibdênio e manganês. Esta composição química aumenta a resistência, ductilidade e tenacidade do grau de aço. Além disso, o conteúdo de cromo adicionado torna este grau mais resistente à corrosão.

Consequentemente, é usado em muitas indústrias devido à sua boa usinabilidade e resistência à abrasão. No entanto, o aço 4140 não é o mais fácil de soldar e pode exigir pré e pós-tratamento térmico. Esta classe é frequentemente encontrada em peças de aço CNC para acoplamentos, fusos, parafusos, porcas e peças automotivas.

Propriedades mecânicas

Resistência à tração 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 níveis mais altos de elementos de liga. Consiste em ferro, carbono, cromo, manganês, molibdênio, fósforo, silício e enxofre. Esses elementos são responsáveis ​​pela tenacidade, usinabilidade e compatibilidade térmica dessa classe de aço.

É comumente usado para vários fins de construção devido à sua capacidade de suportar altas tensões. Além disso, é usado em montagens de motores de aeronaves. Os fabricantes geralmente preferem o aço 4130 ao aço para aeronaves porque é mais barato e também eficaz.

Apesar de ser fácil de tratar com calor, o aço 4130 não é muito fácil de soldar.

Propriedades mecânicas

Resistência à tração 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 comumente considerado como aço carbono macio, consistindo de ferro, carbono, manganês, fósforo e enxofre.

O maior ponto de venda do aço 1018 na usinagem CNC de aço é sua alta soldabilidade, tornando-o a opção padrão para peças de aço CNC cementadas. Observe, porém, que a soldagem só é aconselhável após a cementação.

Além de ser muito soldável, o aço 1018 possui excelente usinabilidade. Esta é a base para seu uso em processos de usinagem de precisão CNC, como torneamento e fresamento de aço. Praticamente, os fabricantes o utilizam para tirantes, fusos, eixos e muitos outros componentes do molde.

A principal desvantagem deste tipo de aço é sua incompatibilidade com muitos processos de acabamento e seu preço relativamente caro.

Propriedades mecânicas

Resistência à tração 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 carbono médio composto por ferro, carbono, silício, manganês e enxofre ou fósforo. Este é um dos graus mais versáteis de fabricantes de aço usados ​​para peças de aço CNC. O aço 1045 é forte e resistente, 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 pinos. Essencialmente, os fabricantes o preferem para projetos que exigem velocidades extremas.

Apesar desta classe de aço ser relativamente forte, seu uso é desaconselhável para produtos muito fortes porque sua resistência à tração e temperabilidade são, na melhor das hipóteses, médias.

Propriedades mecânicas

Resistência à tração de rendimento (MPa):450
Módulo de cisalhamento (GPa):60
Alongamento na Ruptura (%):12
Dureza (Brinell):170
Densidade (g cm-3):7,87

Aço 1215

Esta classe de aço contém ferro, carbono, manganês, fósforo e enxofre. Devido ao teor relativamente alto de enxofre deste tipo de aço, ele é considerado um aço de usinagem livre. Além disso, muitos se referem a ele como estoque de parafuso por causa de seu uso para processos automáticos de máquina de parafuso.

O aço 1215 forma pequenos cavacos durante a usinagem, permitindo maiores taxas de usinagem e evitando o emaranhamento nas máquinas. No entanto, não é muito soldável. Além disso, não é tão forte quanto outras grades trefiladas a frio devido ao seu teor de carbono relativamente baixo.

Industrialmente, é adequado para projetos automáticos onde é necessária usinagem pesada. Suas aplicações incluem pinos, pinos, parafusos, acoplamentos e conexões de mangueira.

Propriedades mecânicas

Resistência à tração de rendimento (MPa):415
Módulo de cisalhamento (GPa):80
Alongamento na Ruptura (%):10
Dureza (Brinell):167
Densidade (g cm-3):7,87

Benefícios e desafios das peças de aço CNC

A usinagem correta de peças de aço requer muita experiência e habilidade para produzir sempre resultados confiáveis. Embora seja um dos materiais mais exigentes para se trabalhar, os benefícios que você obtém ao usar o teel geralmente superam os desafios.

Benefícios

A maioria das peças de aço CNC disponíveis hoje tem boa usinabilidade, que é a facilidade com que os metais podem ser cortados ou moldados para fornecer um resultado decente. Fatores como dureza, energia, potência e tensão de cisalhamento afetam a usinabilidade para usinagem CNC de aço.

Outro benefício da usinagem de aço CNC para peças de máquinas é que os produtos são altamente resistentes à corrosão e ao desgaste. Além disso, as peças de aço geralmente são compatíveis com muitos acabamentos de superfície.

Desafios

Apesar dos inúmeros benefícios, existem alguns desafios na usinagem de peças de aço com CNC. Por um lado, nem todas as peças de aço são facilmente usináveis. Portanto, isso significa que pode ser difícil usar alguns tipos de aço para projetos geometricamente complexos.

Além disso, os tipos de aço têm diferentes sensibilidades ao calor. Algumas classes são inadequadas para peças de aço CNC que serão muito expostas ao calor, pois podem derreter e ficar deformadas.

Acabamentos de superfície e opções de pós-processamento para peças de aço

Como o nome indica, os acabamentos superficiais são processos após a fabricação normal de peças metálicas. O objetivo é melhorar a funcionalidade e a estética dessas peças. No entanto, diferentes metais requerem diferentes acabamentos de superfície.

Para peças de aço, abaixo estão os acabamentos de superfície comuns aplicáveis.

Revestimento em Pó

O acabamento em pó envolve a deposição de pó seco na superfície do aço. O acabamento é tipicamente entre 0,15 e 0,3 mm de espessura. O benefício aparente é aumentar a resistência à corrosão das peças de aço CNC.

Carburização

A cementação endurece as superfícies metálicas. O processo gira em torno do aquecimento do metal de aço na presença de materiais contendo carbono, como monóxido de carbono e carvão. Além da dureza, a cementação também aumenta a resistência das peças de aço CNC ao desgaste.

Chapeamento de níquel

Este acabamento superficial envolve a galvanização do metal de aço pela adição de uma fina camada de níquel, em torno de 0,1 mm. Isso pode melhorar a resistência das peças de aço à corrosão e ao desgaste.

Moagem

A retificação ajuda a suavizar a superfície do aço, removendo irregularidades. Os fabricantes fazem isso usando um rebolo.

Usinagem de aço x 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, os dois materiais mais comuns para usinagem CNC são o aço e o alumínio. Os fabricantes geralmente precisam escolher apenas entre esses dois. Abaixo está uma comparação da usinagem de aço CNC e usinagem de alumínio CNC.

Usinagem de aço x alumínio:usinabilidade

A usinabilidade depende de uma variedade de fatores, incluindo a dureza e a resistência do metal. Geralmente, quanto mais duro for um metal, menor será sua usinabilidade. Esse princípio também vale para o 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 escoamento do que o alumínio. Portanto, o aço é mais forte, mas menos usinável.

Usinagem de aço x alumínio:velocidade

Como o alumínio é mais leve que o aço, os maquinistas podem trabalhar nele em um ritmo mais rápido. Além disso, o alumínio esfria mais rápido que o aço após o aquecimento. Isso implica que há ciclos de fabricação mais longos ao usinar aço.

Usinagem de aço x alumínio:custo

Muitas vezes, a decisão entre aço e alumínio se resume ao custo. Isto é especialmente verdade quando ambos os materiais são adequados para um projeto específico. Embora existam diferentes tipos e graus desses metais, a usinagem CNC de aço geralmente custa mais do que o alumínio.

Qual ​​você deve escolher?

O primeiro fator que você deve considerar é o tipo de produto que você precisa. O aço seria mais adequado para produtos expostos a altas temperaturas devido ao seu maior ponto de fusão. Por outro lado, o alumínio é mais adequado para peças leves, principalmente se a condutividade for essencial.

Aplicações de peças de aço CNC

As peças de aço CNC estão presentes em muitas indústrias hoje, incluindo a indústria médica, automotiva e eletrônica. 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

As peças CNC de aço são comuns em várias indústrias hoje. Antes da usinagem de aço CNC, os fabricantes devem estabelecer uma classe de aço. Isso envolve avaliar as várias propriedades com as necessidades do projeto. Depois de considerar todos os fatores, os serviços de usinagem de qualidade são cruciais.



Na WayKen, temos especialistas dedicados que podem lidar com todos os seus serviços de usinagem CNC de aço. Podemos garantir a precisão, qualidade e acessibilidade dos componentes do seu projeto. Especificamente, lidamos com fresamento de aço CNC, torneamento, retificação, eletroerosão e eletroerosão a fio.

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