Usinagem CNC de Aço de Precisão: Materiais, Benefícios e Opções de Acabamento

O aço é um dos metais mais usados globalmente hoje. Isso não é surpreendente, considerando os vários benefícios do metal. Industrialmente, fabricantes empregam diferentes serviços de usinagem de metal para atender às especificações e requisitos de design do produto.

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

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

O que é Usinagem CNC de Aço?

A usinagem é um processo essencial em muitas operações de fabricação. Houve um tempo em que o processo era totalmente manual, mas isso era altamente intensivo em esforço e tempo. Hoje em dia, os serviços de usinagem são automatizados, e uma dessas aplicações é a usinagem de Controle Numérico Computadorizado (CNC). Basicamente, a usinagem CNC envolve o uso de um computador para controlar o movimento de uma ferramenta específica, formando designs a partir de estoque de metal e plástico. Este processo automatizado tornou-se muito comum na indústria de fabricação por causa de sua velocidade, precisão e eficiência de produção. Vários materiais são compatíveis com usinagem CNC, e o aço não é exceção. Na verdade, peças CNC de aço são uma das mais populares para peças usinadas personalizadas e protótipos.

Graus de Aço para Usinagem CNC

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

As propriedades dos graus de aço informam seu respectivo uso para projetos de usinagem específicos. Aqui estão alguns dos graus mais comuns e suas propriedades.

Aço 4140

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

Consequentemente, é usado em muitas indústrias por causa de sua boa usinabilidade e resistência à abrasão. No entanto, o aço 4140 não é o mais fácil de soldar e pode requerer pré e pós-tratamento térmico. Este grau é frequentemente encontrado em peças CNC de aço para acoplamentos, fusos, parafusos, porcas e peças automotivas.

Propriedades Mecânicas

Resistência à Tração de Escoamento (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 tem 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 deste grau de aço.

É comumente usado para vários propósitos de construção por causa de sua capacidade de suportar alta tensão. Também é usado em montagens de motores de aeronaves. Fabricantes frequentemente favorecem o aço 4130 sobre aço de grau aeronáutico porque é mais barato, mas igualmente eficaz.

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

Propriedades Mecânicas

Resistência à Tração de Escoamento (MPa): 460
Módulo de Cisalhamento (GPa): 80
Alongamento na Ruptura (%): 20
Dureza (Brinell): 217
Densidade (g cm⁻³): 7,87

Aço 1018

Este grau de aço é comumente considerado como aço carbono brando, 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 CNC de aço cementadas. Note, porém, que a soldagem só é aconselhável após a cementação.

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

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

Propriedades Mecânicas

Resistência à Tração de Escoamento (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 médio carbono compreendendo ferro, carbono, silício, manganês e enxofre ou fósforo. Este é um dos graus de aço mais versáteis que fabricantes usam para peças CNC de aço. O aço 1045 é forte e tenaz, justificando seu uso em muitos projetos de usinagem CNC de aço onde a resistência à água é essencial.

Além disso, o aço 1045 é usinável e soldável, fatores importantes que fabricantes consideram ao usinar aço. As aplicações deste grau incluem eixos, parafusos, engrenagens, fusos e pinos. Essencialmente, fabricantes preferem para projetos que requerem velocidades extremas.

Apesar de este grau de aço ser relativamente forte, seu uso é desaconselhado para produtos muito fortes porque sua resistência à tração e endurecibilidade são médias na melhor das hipóteses.

Propriedades Mecânicas

Resistência à Tração de Escoamento (MPa): 450
Módulo de Cisalhamento (GPa): 60
Alongamento na Ruptura (%): 12
Dureza (Brinell): 170
Densidade (g cm⁻³): 7,87

Aço 1215

Este grau de aço contém ferro, carbono, manganês, fósforo e enxofre. Devido ao teor de enxofre relativamente alto deste grau de aço, é considerado aço de livre usinagem. Além disso, muitos o chamam de estoque de parafuso por causa de seu uso em processos de máquina de parafuso automáticos.

O aço 1215 forma cavacos pequenos durante a usinagem, permitindo taxas de usinagem mais altas e evitando emaranhamento em máquinas. No entanto, não é muito soldável. Além disso, não é tão forte quanto outros graus estirados a frio por causa de seu teor de carbono relativamente baixo.

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

Propriedades Mecânicas

Resistência à Tração de Escoamento (MPa): 415
Módulo de Cisalhamento (GPa): 80
Alongamento na Ruptura (%): 10
Dureza (Brinell): 167
Densidade (g cm⁻³): 7,87

Benefícios e Desafios de Peças CNC de Aço

Usinar peças de aço corretamente requer muita experiência e habilidade para produzir resultados confiáveis sempre. Embora seja um dos materiais mais exigentes para trabalhar, os benefícios que você obtém ao usar aço frequentemente superam os desafios.

Benefícios

A maioria das peças CNC de aço 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 impactam a usinabilidade para usinagem CNC de aço.

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

Desafios

Apesar dos numerosos benefícios, existem alguns desafios ao usinar peças de aço com CNC. Por um lado, nem todas as peças de aço são prontamente usináveis. Então, isso significa que pode ser difícil usar alguns graus de aço para projetos geometricamente complexos.

Além disso, graus de aço têm diferentes sensibilidades ao calor. Alguns graus são inadequados para peças CNC de aço que serão amplamente expostas ao calor, pois podem derreter e deformar.

Acabamentos de Superfície e Opções de Pós-processamento para Peças de Aço

Como o nome implica, acabamentos de superfície 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.

Pintura em Pó

O acabamento em pintura em pó envolve depositar 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 CNC de aço.

Cementação

A cementação endurece 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 melhora a resistência das peças CNC de aço ao desgaste.

Niquelagem

Este acabamento de superfície envolve eletrodeposição de metal de aço adicionando uma fina camada de níquel, cerca de 0,1 mm. Isso pode melhorar a resistência das peças de aço à corrosão e ao desgaste.

Retificação

A retificação ajuda a suavizar a superfície do aço, removendo irregularidades. Fabricantes fazem isso usando uma roda de retificação.

Usinagem de Aço vs. Alumínio: Qual 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 aço e alumínio. Fabricantes frequentemente têm que escolher entre apenas estes dois. Abaixo está uma comparação da usinagem CNC de aço e usinagem CNC de alumínio.

Usinagem de Aço vs. Alumínio: Usinabilidade

A usinabilidade depende de uma variedade de fatores, incluindo a dureza e resistência do metal. Geralmente, quanto mais duro um metal, menor sua usinabilidade. Esse princípio vale para o alumínio também.

O aço tem uma faixa de dureza Brinell mais alta (80 a 600) que o alumínio (cerca de 15). Da mesma forma, o aço tem maior resistência à tração e ao escoamento que o alumínio. Portanto, o aço é mais forte, mas menos usinável.

Usinagem de Aço vs. Alumínio: Velocidade

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

Usinagem de Aço vs. Alumínio: Custo

Muitas vezes, a decisão entre aço e alumínio se resume ao custo. Isso é especialmente verdadeiro 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 que a de alumínio.

Qual Você Deve Escolher?

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

Aplicações de Peças CNC de Aço

Peças CNC de aço estão presentes em muitas indústrias hoje, incluindo as indústrias 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

Peças CNC de aço são comuns em várias indústrias hoje. Antes da usinagem CNC de aço, os fabricantes devem decidir sobre um grau de aço. Isso envolve avaliar as várias propriedades com as necessidades do projeto. Após considerar todos os fatores, 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, torneamento, retificação, EDM e EDM a fio de aço CNC.

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