Rugosidade superficial de usinagem CNC:técnicas para acabamento superior

Qual é a rugosidade superficial das peças usinadas CNC?

A rugosidade superficial das peças usinadas CNC é a textura média da superfície da peça após as operações de usinagem. É usado para quantificar os detalhes finos da superfície do material e é denotado por ‘Ra’ (média de rugosidade). A rugosidade superficial de uma peça CNC influencia significativamente suas propriedades físicas e desempenho. No entanto, os maquinistas controlam a rugosidade da superfície das peças usinadas CNC por meio da seleção meticulosa de ferramentas e da otimização de parâmetros como taxa de avanço, velocidade de corte e profundidade de corte.

Rugosidades superficiais típicas obtidas por usinagem CNC

A rugosidade superficial de uma peça nem sempre é aleatória após o processo de usinagem CNC porque várias aplicações exigem peças CNC com rugosidade superficial variável para garantir ajuste e funcionamento perfeitos. Abaixo está a rugosidade superficial típica da usinagem CNC:

3,2 μmRa

Este é um acabamento de máquina comercial padrão compatível com a maioria das peças de consumo. Embora tenha marcas de corte visíveis, 3,2 µm Ra é a rugosidade de superfície padrão que os maquinistas aplicam na peça CNC.

É a rugosidade superficial ideal para peças usinadas expostas a vibrações, tensões e cargas. Além disso, é recomendado para combinar superfícies móveis onde a carga é leve e o movimento é lento.

1,6 μmRa

1,6 µm é o nível de rugosidade padrão da indústria para aplicações gerais. Possui marcas de corte ligeiramente visíveis e é ideal para componentes de máquinas ou peças mecânicas onde o acabamento superficial influencia o desempenho de forma menos crítica. É uma rugosidade superficial perfeita para superfícies de movimento lento e de suporte de carga leve, em vez de peças de rotação rápida e aquelas expostas a vibrações intensas.

0,8 μmRa

Um Ra de 0,8 µm é uma rugosidade de superfície consideravelmente alta que requer um controle extremamente rigoroso. Embora custe mais, é adequado para peças sujeitas a concentração de tensões, especialmente em aplicações automotivas e eletrônicas de consumo. Além disso, também pode ser utilizado para rolamentos em casos que envolvam movimentos ocasionais e cargas leves.

0,4 μmRa

Essa rugosidade superficial é mais adequada para peças CNC de alta precisão para aplicações que exigem estética e suavidade. Assemelha-se quase a um acabamento espelhado em nível microscópico. Os desenvolvedores de produtos escolhem uma rugosidade superficial Ra de 0,4 µm para componentes de rotação rápida, incluindo eixos e rolamentos. No entanto, muitas vezes requer mais esforço de usinagem e controle de qualidade, afetando significativamente os custos e o tempo de produção.

Diferentes métodos de acabamento superficial de usinagem CNC

Os projetistas de produtos empregam diferentes acabamentos de usinagem CNC de acordo com suas vantagens exclusivas e os requisitos das aplicações pretendidas. Abaixo estão estas opções de acabamento de superfície comumente usadas, metais e materiais não metálicos:

1. Métodos de Acabamento Mecânico

1.1 Conforme usinado

O acabamento usinado refere-se à aparência superficial das peças usinadas assim que o processo de fabricação é concluído. As peças geralmente apresentam defeitos superficiais, como pequenas marcas de ferramentas. Peças usinadas com acabamento conforme usinado têm rugosidade superficial média de 3,2 µm.

Observe que as técnicas de pós-processamento, como alisamento e polimento, podem comprometer as tolerâncias dimensionais da superfície usinada.

1.2 Jateamento de esferas

Este popular e econômico acabamento metálico CNC fornece um acabamento superficial acetinado ou fosco para peças que não requerem um acabamento brilhante. O jateamento de esferas envolve bombardear a superfície das peças CNC com milhões de minúsculas esferas de vidro através de uma pistola de ar pressurizada em uma câmara fechada para eliminar defeitos e imperfeições.

1.3 Escovação

É um método de acabamento superficial de precisão que cria uma textura uniforme e direcional na superfície de peças CNC usando cerdas finas ou meios abrasivos. O acabamento escovado é particularmente adequado para realçar o brilho natural de peças de alumínio, cobre e aço inoxidável, sem necessariamente dar-lhes um alto brilho de polimento.

1.4 Jateamento de areia

O jateamento de areia ou abrasivo é um acabamento mecânico que limpa, suaviza ou modela as superfícies das peças, impulsionando meios abrasivos, como areia, em alta velocidade contra ela. É adequado para remover contaminantes, adicionar padrões ou preparar a superfície para pintura ou revestimento.

1.5 Polimento

O polimento é um acabamento superficial mecânico de usinagem CNC que envolve o uso de abrasivos ou compostos de polimento para obter um acabamento reflexivo de alto brilho na superfície de diferentes peças. Os maquinistas usam ferramentas rotativas, como rodas ou almofadas de polimento, durante o processo de polimento. Os designers de produtos costumam polir peças médicas, componentes de processamento de alimentos e itens de luxo porque oferecem benefícios estéticos, protetores e funcionais.

1.6 serrilhado

Este acabamento de superfície personalizado cria uma textura padronizada na superfície da peça metálica CNC pressionando uma ferramenta padronizada contra a superfície da peça rotativa. O processo de serrilhado cria um padrão firmemente controlado e uniforme para melhor aparência ou aprimoramento de aderência em peças metálicas, incluindo latão, aço e alumínio.

1.7 Moagem

Este acabamento de superfície usinada envolve o uso de uma roda abrasiva para livrar a superfície das peças usinadas de material adicional. Proporciona um acabamento uniforme e mais liso, principalmente em materiais que acumulam grandes quantidades de contaminantes.

2. Métodos de Acabamento Químico

2.1 Passivação

É um tratamento de acabamento químico padrão usado para melhorar a resistência à corrosão de peças usinadas. O processo de passivação envolve a imersão do material em um banho químico que remove o ferro de sua superfície, proporcionando um acabamento liso e brilhante.

2.2 Revestimento de conversão química

Também conhecido como revestimento de cromato, é um acabamento superficial de usinagem CNC que envolve a imersão de um metal como zinco, cádmio, alumínio ou magnésio em ácido crômico ou outras soluções de cromo. Esta solução reage com a superfície metálica para criar uma camada protetora que melhora a adesão da tinta e fornece isolamento elétrico e resistência à corrosão.

2.3 Galvanização

A galvanização ou revestimento de zinco é um método de tratamento de superfície que envolve a imersão de um substrato sólido, como o aço, em uma solução de zinco fundido para revesti-lo com diferentes camadas de liga de zinco-ferro e zinco metálico. Este tratamento de acabamento econômico cria uma camada protetora na superfície das peças usinadas, evitando corrosão e ferrugem.

2.4 Revestimento de óxido preto

Este processo de revestimento de conversão cria uma camada de magnetita em metais ferrosos através de uma reação química entre os sais oxidantes na solução de óxido preto e o ferro na superfície do metal. O acabamento de revestimento de óxido preto fornece uma superfície não reflexiva e resistente à corrosão em produtos arquitetônicos e de consumo.

Polimento a vapor 2,5

Este acabamento superficial de precisão derrete a superfície das peças plásticas CNC com vapor químico para obter um acabamento liso e brilhante. Os fabricantes utilizam técnicas de polimento a vapor para materiais termoplásticos, como PC e acrílico. Ele fornece acabamento de alto brilho ou clareza óptica para aplicações como luzes automotivas e dispositivos médicos.

3. Métodos de Acabamento Elétrico/Eletroquímico

3.1 Anodização

É um método eletroquímico que melhora a camada natural de óxido nas superfícies dos metais, principalmente do alumínio. A anodização aumenta a resistência à corrosão, a resistência ao desgaste e a dureza da superfície das peças metálicas, ao mesmo tempo que permite peças coloridas por razões estéticas.

3.2 Galvanoplastia

Este processo de acabamento superficial personalizado permite a deposição de um revestimento metálico em uma peça por meio de corrente elétrica. A galvanoplastia ajuda a controlar eficazmente a espessura e a composição da camada depositada, melhorando a condutividade elétrica, o apelo estético e as propriedades de resistência à corrosão.

3.3 Niquelagem eletrolítica

Também é chamado de revestimento de níquel fósforo. Envolve a deposição de uma camada uniforme de liga de níquel-fósforo na superfície superior de metais como aço ou alumínio. O substrato sólido é imerso em uma solução aquosa com sais de níquel e agentes redutores de fósforo. O revestimento de níquel eletrolítico oferece uma distribuição uniforme do revestimento, boa adesão e propriedades de resistência à corrosão.

3.4 Eletropolimento

O eletropolimento é um método de acabamento eletroquímico padrão que dissolve a camada externa dos materiais para eliminar irregularidades da superfície, proporcionando uma superfície mais brilhante e lisa. Melhora a capacidade de limpeza e a resistência à corrosão das peças metálicas.

3.5 Revestimento em Pó

O método de revestimento em pó envolve o revestimento de um substrato sólido com pó seco de fluxo livre. O pó seco (polímero termoplástico ou termofixo) é pulverizado eletrostaticamente e curado em altas temperaturas sob luz UV ou calor. Este acabamento metálico CNC funciona melhor com materiais metálicos.

4. Métodos de Acabamento Térmico

4.1 Recozimento

O recozimento é um processo de acabamento metálico CNC que envolve aquecer um material até recristalizar e, em seguida, colocá-lo na areia para esfriar gradualmente ou resfriá-lo até a temperatura ambiente no forno. Embora o processo de resfriamento seja lento, ele ajuda a reduzir a dureza do metal, aumenta sua elasticidade e melhora sua capacidade de trabalho a frio.

4.2 Tratamento térmico

Envolve uma série de processos usados para modificar a microestrutura dos materiais para melhorar suas propriedades físicas e mecânicas, incluindo ductilidade, resistência e dureza.

4.3 Têmpera

Este processo de tratamento térmico envolve a exposição do metal a altas temperaturas abaixo do ponto crítico e mantida antes do resfriamento para atingir um equilíbrio entre tenacidade e dureza nos metais após o endurecimento.

Como escolher os tratamentos de superfície corretos para peças usinadas CNC?

Para escolher com sucesso um tratamento de superfície que corresponda à parte usinada CNC dos requisitos de projeto e aplicação, aqui estão alguns fatores a serem avaliados cuidadosamente:

Material

Normalmente, os materiais das peças usinadas respondem de maneira diferente ao acabamento superficial específico da usinagem CNC. As peças de alumínio, por exemplo, são compatíveis com anodização e revestimento em pó para melhorar a estética e a resistência à corrosão. Ao mesmo tempo, a passivação é normalmente utilizável em peças de aço inoxidável para resistência à corrosão e maior vida útil, e o aço é compatível com óxido preto ou galvanização.

Funcionalidade

Cada peça usinada CNC tem uma finalidade ou aplicação específica. Portanto, um acabamento superficial compatível deve ser escolhido com base em diferentes funções para atender aos requisitos de design e desempenho. Você pode ter que escolher um acabamento de superfície como chapeamento ou anodização para peças expostas a substâncias ou ambientes corrosivos.

Além disso, métodos de endurecimento ou acabamento térmico, como revenido ou recozimento, podem ser adequados se a peça for exposta a aplicações de alto desgaste. A galvanoplastia de peças usinadas com revestimentos condutores como cobre, prata ou ouro pode ser adequada para melhorar a condutividade em componentes eletrônicos.

Estética

A aparência desejada da peça CNC determina a escolha do acabamento superficial. Os tratamentos de acabamento de superfície oferecem uma ampla gama de efeitos visuais, desde fosco e acetinado até acabamento de alto brilho. Acabamentos de usinagem CNC, como polimento e galvanoplastia, proporcionam um acabamento de alto brilho, enquanto o revestimento em pó, o jateamento e o jato de areia oferecem um acabamento uniforme fosco ou acetinado.

Custo

Os processos de acabamento superficial de precisão geralmente variam em termos de custos. Por exemplo, peças com revestimento em pó custarão mais do que tinta normal. Mas é econômico para tiragens de produção maiores. Portanto, equilibrar todos os parâmetros, incluindo custos, tempo e função, seria o melhor para alcançar os melhores resultados.

Tempo de entrega

Alguns acabamentos de usinagem CNC demoram mais para serem alcançados do que outros. Por exemplo, você pode precisar escolher um acabamento superficial de metal mais rápido, como polimento, ao trabalhar com um prazo de entrega mais curto. No entanto, você pode querer usar um acabamento de alta qualidade, como anodização, se tiver mais tempo e precisar de peças com acabamento superficial mais preciso e polido.

Métodos para medir o acabamento superficial da usinagem CNC

Os fabricantes empregam diferentes métodos de medição de acabamento superficial de usinagem CNC para determinar se o grau de acabamento superficial alcançado permite que as peças atendam aos requisitos específicos de acabamento superficial e critérios de desempenho. Cada técnica fornece informações sobre as irregularidades da superfície, textura e qualidade geral. Esses métodos de medição incluem:

• Inspeção visual:embora subjetiva, a inspeção visual de peças usinadas ajuda a identificar rapidamente falhas superficiais significativas.
• Profilômetros:Os perfilômetros envolvem traçar uma caneta sobre a superfície da peça para produzir um perfil detalhado que pode ser avaliado para avaliar as propriedades da superfície.
• Testadores de Rugosidade de Superfície:Esses dispositivos quantificam as microirregularidades na superfície das peças usinadas, indicando um valor quantitativo de rugosidade.

O acabamento superficial da usinagem CNC aumenta a qualidade e a funcionalidade das peças para atender às especificações dos clientes e aos padrões da indústria. Embora esses métodos de acabamento tenham princípios variados e forneçam resultados únicos, compreender os fundamentos dessas diferentes técnicas o ajudará a tomar decisões informadas sobre a combinação ideal para o seu projeto.