Guia de seleção de ferramentas de corte:metais ferrosos vs. não ferrosos

Faz diferença se um material metalúrgico é ferroso ou não ferroso? O fator mais importante é entender como qualquer material funciona com suas ferramentas de corte em suas máquinas - e isso importa, encontre fabricantes de ferramentas com conhecimento em metalurgia. Descubra o que você precisa saber sobre as principais diferenças nos tipos de metal para usinagem.

Peça a qualquer maquinista para definir a palavra “ferroso” e você provavelmente ouvirá a mesma resposta:metais ferrosos são aqueles que enferrujam – aço carbono, ferro fundido, aço ferramenta e assim por diante. Esta afirmação, embora verdadeira, é incompleta, pois a definição metalúrgica é mais específica e abrange uma gama muito mais ampla de metais.

“Resumindo, materiais ferrosos contêm ferro”, diz Aaron Schade, gerente de programa do Knowledge Center Americas da Kennametal. “É claro que isso inclui ferro fundido e aço, mas você também está olhando para metais que normalmente não enferrujam, como aço inoxidável e a maioria das superligas.”

Mas olhando de outra forma, o grupo de materiais não ferrosos inclui alumínio, cobre, latão, plástico e compósitos, e qualquer coisa que não esteja neste grupo pode ser classificada como ferrosa. Mas, sejam ferrosos ou não ferrosos, ambos contêm uma enorme variedade de materiais que exigem uma ampla variedade de recursos de design, velocidades e alimentações diferentes, explica Schade.

Um purista pode argumentar que muitas ligas de alumínio e até mesmo alguns cobres e bronzes são, portanto, ferrosos porque também contêm pequenas quantidades de ferro. Mas isso é provavelmente uma simplificação excessiva. Não é apenas se o ferro está presente:é a quantidade de ferro, observa Schade.

Os metais não ferrosos não contêm uma base de ferro ou quantidades significativas de ferro. Por exemplo, o aço inoxidável 316 contém cerca de 62 a 72 por cento de ferro; O Inconel 718 é uma base de níquel, mas ainda contém 17% de ferro e o alumínio 6061-T6 contém apenas um máximo de 0,7% de ferro. É por isso que Schade diz que é difícil fazer declarações abrangentes sobre um tópico tão profundamente técnico.

“O mais relevante é identificar quais ferramentas funcionam melhor para um determinado material, independentemente de sua nomenclatura”, diz Schade.

Binky Sargent, gerente de análise de materiais da Kennametal, concorda. “Seja ferroso ou não ferroso, inox 304 ou 6061-T6, o mais importante a se considerar é como a ferramenta de corte interage com o material”, diz ela. “Você precisa saber como o cavaco é formado e as maneiras mais eficazes de removê-lo da zona de trabalho, qual efeito as propriedades térmicas e químicas do material terão na ferramenta e a forma do recurso da peça em relação à forma e geometria do cortador”.

Essencialmente, a seleção adequada da ferramenta depende muito mais do que a classificação metalúrgica do material da peça.

Metais Ferrosos x Não Ferrosos:Selecionando a Ferramenta de Corte Certa

A Kennametal e outros fabricantes de ferramentas de corte evitam “ferrosos versus não ferrosos” e, em vez disso, baseiam seus agrupamentos de materiais em características metalúrgicas como dureza, resistência, ductilidade, condutividade térmica e composição química. São esses atributos que determinam qual ferramenta de corte é mais eficaz na usinagem de um determinado material e como melhor aplicá-la. A lista a seguir descreve cada uma das categorias da Kennametal, juntamente com algumas diretrizes básicas sobre a seleção de ferramentas de corte:

Aço :P1 – P6

Aços de baixo carbono, como 1018 e A36, se enquadram na categoria P1, enquanto P6 inclui PH (endurecimento por precipitação) e aços inoxidáveis ​​da série 400 (440C, 15-5 e 17-4, para citar alguns). Entre eles estão os aços para ferramentas (D2, S7), aços para moldes (P20) e várias ligas de aço (4340, 8620, etc.). De um modo geral, uma ferramenta de metal duro revestida com óxido de alumínio de inclinação positiva funciona bem nos metais P1 e P2 mais macios, enquanto uma com maior preparação de aresta (pense em K-lands) e uma inclinação mais negativa é preferida à medida que a dureza aumenta.

Aço inoxidável:M1 – M3

Diferentemente dos aços inoxidáveis ​​ferríticos e martensíticos encontrados no grupo P, os aços inoxidáveis ​​do tipo M1 e M2 são austeníticos (ou seja, possuem estrutura cristalina cúbica de face centrada), enquanto os aços duplex M3 (Nitronic é um deles) possuem uma estrutura bifásica. microestrutura que inclui ferritas, tornando-as muito resistentes. Os aços inoxidáveis ​​e duplex também contêm pelo menos 10,5% de cromo, assim como níquel e outros elementos desafiadores. Como regra, use uma ferramenta com cobertura CVD de inclinação positiva com preparação de aresta mínima, avanços moderados e profundidades de corte mais baixas.

Precisa de ajuda com usinagem de níquel? Leia “ 5 dicas de corte de metal para ligas de alta temperatura à base de níquel .”

Ferro fundido:K1 – K3

O ferro é encontrado em tudo, desde tampas de bueiros, que usam K1 ou ferro fundido cinzento, até discos de freio, que usam CGI, ou ferro grafite compactado, que é um metal K2, até as morsas encontradas nos centros de usinagem da oficina. Os tornos usam um ferro dúctil de grau K3, que também é conhecido por seu nome comercial “Dura-Bar”. Todos os ferros são de cavacos curtos e abrasivos que tornam as ferramentas de corte de cerâmica e PCBN de topo plano (zero a negativo) a primeira escolha. O metal duro com cobertura CVD faz um bom trabalho em todos os ferros, exceto nos mais duros.

Não ferrosos:N1 – N7

Como aponta Schade da Kennametal, não ferroso é qualquer material que não contenha ferro – principalmente. A designação N1 a N3 inclui todos os alumínios, desde o onipresente 6061-T6 até o eutético e muito abrasivo Al-12Si.

N4 significa ligas à base de cobre, latão e zinco, que é uma lista considerável de metais de usinagem livre. N5 embora N7 contém tudo, desde plástico e borracha até grafite e CFRP.

Do ponto de vista da ferramenta de corte, a maioria desses materiais usina bem com um metal duro ou PCD altamente positivo, geralmente sem revestimento, ou inserto de diamante policristalino, embora plásticos macios e borrachas possam cortar melhor com uma broca HSS muito afiada.

Superligas:S1 – S4

Como o nome indica, a série S de ligas de alta temperatura está entre os materiais mais difíceis de usinar e inclui:

• S1:A286, que é à base de ferro ou liga S1
• S2:Stellite que contém cobalto
• S3:Inconel 625 e Monel são superligas com alto teor de níquel
• S4:Titânio, como Ti6Al-4V, é o material mais comum

Cavacos longos e fibrosos são a regra, assim como entalhes de profundidade de corte, endurecimento por trabalho e arestas postiças. São necessárias ferramentas de corte afiadas e de inclinação positiva, juntamente com velocidades de corte mais lentas e uma configuração rígida. Para maior produtividade, considere as ferramentas de corte de cerâmica, com exceção do titânio, devido à sua reatividade química.

Materiais endurecidos:H1 – H4

Uma vez que o aço ferramenta, aço inoxidável com pH e aços de alto carbono tenham sido endurecidos por meio de tratamento térmico, muitas vezes é necessário mudar de uma ferramenta de corte de metal duro para uma feita de cerâmica ou “PCBN”, que significa nitreto de boro cúbico policristalino.

As profundidades de corte e as velocidades de corte também devem ser reduzidas, de modo a mitigar a extrema resistência ao desgaste e abrasividade dos materiais endurecidos H1 (até 48 HRC) a H4 (superior a 60 HRC). Tal como acontece com as superligas, quanto mais rígida a configuração, melhor.

Critérios para seleção de ferramentas de corte semelhantes entre fabricantes de ferramentas

Brian Hoefler, engenheiro de aplicação corporativa da Seco Tools e Sandvik Machining Solutions, usa descrições de materiais ligeiramente diferentes das da Kennametal, mas os critérios básicos para a seleção de ferramentas de corte são os mesmos.

“A usinabilidade de qualquer material depende em grande parte de sua microestrutura, condutividade térmica, teor de carbono, presença de elementos de liga como molibdênio e tungstênio e uma série de outras variáveis”, diz Hoefler.

No final das contas, a escolha da ferramenta certa normalmente se resume a qual material, geometria e revestimento da ferramenta de corte é mais eficaz para quebrar as ligações metalúrgicas do material da peça enquanto suporta o calor e a abrasividade gerados durante a usinagem.

“Em caso de dúvida, comunique-se com um fornecedor experiente de ferramentas de corte para obter ajuda”, diz Hoefler. “Não importa o que você está cortando, as chances são excelentes de que haja uma solução produtiva e econômica disponível.”

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