5 dicas de corte de metal para ligas de alta temperatura à base de níquel

O níquel e seus primos de liga são difíceis de cortar, mas a resistência e a resistência à corrosão do níquel o tornam ideal para muitas aplicações, inclusive na indústria aeroespacial e em outras indústrias importantes. Receba conselhos claros e concisos sobre como trabalhar com esse material vital e como aproveitar ao máximo suas ferramentas de corte.

Como número 28 na tabela periódica, o níquel foi isolado pela primeira vez em 1751. Seu nome vem da crença dos mineiros alemães de que o metal marrom-avermelhado, conhecido então como “kupfernickel” (que se traduz em “cobre do diabo”) estava deixando-os doentes . Na realidade, sua doença foi causada pela alta quantidade de arsênico contida no minério que estavam retirando das minas de cobalto da Suécia.

O níquel é um metal extremamente importante. Junto com o cromo, é um dos mais essenciais de todos os elementos de liga, utilizado em uma ampla variedade de aços, aços inoxidáveis ​​e superligas. É resistente, resistente à corrosão e apresenta excelentes propriedades de resistência e impacto. Os tipos comuns de ligas de níquel incluem Inconel, Hastelloy, Waspaloy, aços inoxidáveis, incluindo 304, 316 e 17-4 – e outros. Dada uma ferramenta afiada e os parâmetros de corte corretos, o níquel puro não é muito difícil de tornear ou fresar, embora as ligas de níquel, como Ni-Span-C 902 e Monel K-500, tenham classificações de usinabilidade de 15% ou menos. Aqui estão algumas coisas que você deve saber se estiver trabalhando ou prestes a trabalhar com esse material desafiador.

1. Mantenha suas ferramentas de corte de metal para ligas de níquel revestidas e afiadas

O níquel e suas várias ligas tendem a endurecer durante a usinagem. Existem várias maneiras de combater isso. Primeiro, a ferramenta de corte deve ter uma inclinação positiva e uma aresta viva. Por ser menos quebradiço que o metal duro, o aço de alta velocidade pode funcionar bem, embora as velocidades de corte neste caso devam ser mantidas bem baixas, normalmente a 100 pés de superfície por minuto ou menos como ponto de partida.

Dependendo da liga, um metal duro resistente com cobertura PVD de classe premium geralmente fornecerá a melhor vida útil e produtividade da ferramenta, embora alguns fornecedores de ferramentas de corte sugiram cerâmica ou cermet como alternativa – esteja aberto às suas recomendações. O CBN pode ser usado em ligas 17-4 PH endurecidas e similares tratadas termicamente. Use uma pastilha redonda ou com um ângulo de ataque positivo sempre que possível para minimizar o entalhe. Fresas de topo de hélice variável e canal variável ajudam a quebrar os harmônicos que levam à vibração. Se estiver usando HSS, as brocas devem ter uma borda de cinzel afiada e uma ponta dividida de 135 graus. Mantenha as ferramentas afiadas e substitua-as o quanto antes, antes que ocorra um desastre.

2. Mantenha-se rígido em seu corte de liga de níquel

Tornar as configurações o mais rígidas possível é um bom conselho para qualquer aplicação de usinagem, mas especialmente para metais super-resistentes, como níquel e ligas de níquel. Para operações de fresamento, um suporte de ajuste por contração geralmente é a primeira escolha, com mandris de fresamento hidráulicos ou mecânicos em segundo lugar. Deixe os suportes da trava lateral no berço de ferramentas. Da mesma forma, o suporte hidráulico deve ser usado sempre que possível, mesmo que isso signifique investir em novas morsas e mandris. As saliências devem ser mantidas ao mínimo para evitar a deflexão da ferramenta e a vibração que a acompanha. Este pode ser um bom momento para investigar ferramentas de mandrilar que amortecem a vibração e, se sua máquina-ferramenta estiver equipada, certifique-se de entender e ativar suas funções antivibração.

Quer saber mais sobre metais de alta temperatura usados ​​nas indústrias de aviação? Leia “4 materiais aeroespaciais que estão decolando.”

3. Para ajudar na vida útil da ferramenta, seja agressivo com feeds e velocidades

Problemas com a vida útil da ferramenta? Seu primeiro instinto pode ser aliviar a alimentação e desacelerar o fuso. Péssima ideia. Todos os fabricantes de ferramentas de corte fornecem velocidades de superfície recomendadas, profundidades de corte e faixas de avanço. Quando ocorre um problema, geralmente é uma boa ideia buscar a extremidade superior desses parâmetros e cortar de forma mais agressiva, não menos. Fazer isso, no entanto, primeiro depende dos pontos mencionados - uma configuração rígida - bem como usar a classe correta da ferramenta de corte. Acima de tudo, aprenda a identificar os modos de falha - entalhes na profundidade da linha de corte e aresta postiça (BUE) são comuns com materiais à base de níquel, os quais levam a falhas catastróficas da ferramenta se não forem resolvidos em tempo hábil.

4. Pegue o caminho de ferramenta certo

Estratégias de programação adequadas são primordiais. Percursos trocóides fornecem cargas de cavacos consistentes e evitam choques na ferramenta de corte e na peça de trabalho. Como as ligas à base de níquel são resistentes, os passos devem ser bem abaixo do raio da ferramenta de fresamento e as taxas de avanço relativamente altas. Por outro lado, a profundidade mínima de corte para torneamento não deve ser menor que o raio da ponta da ferramenta e, de preferência, várias vezes, se possível. Técnicas de fresamento de alto avanço usando estilo de botão e geometrias de ferramenta de corte comparáveis ​​direcionam as forças para cima no fuso, minimizando a deflexão. A entrada e saída do corte em rampa é eficaz em tornos CNC e centros de usinagem. Evite morar em cantos.

5. Encontre a zona 'Goldilocks':documente seus parâmetros e condições de corte

Encontrar o ponto ideal para usinar ligas ricas em níquel requer algumas tentativas e erros. Você pode evitar falhas inesperadas desenvolvendo um processo previsível e testado, mas isso, por sua vez, exige documentar quais ferramentas, classes, revestimentos e parâmetros de corte foram testados e os resultados de cada um. Dê passos de bebê. Não tenha medo de ir além das recomendações do fabricante, mas certifique-se de que o processo esteja estável antes de se afastar da máquina. Se você tiver, use a função de gerenciamento de vida útil de sua máquina-ferramenta ou berço de ferramentas para monitorar quanto tempo uma ferramenta está no corte - caso contrário, documente a vida útil da ferramenta à moda antiga, usando caneta e papel. Se você conseguir tirar 15 minutos de uma inserção, considere-se afortunado. A usinagem de níquel não é tempo para conhecimento tribal, segredos de segundo turno ou mudanças descontroladas de processo. Obtenha a documentação.

Que tipos de problemas ou problemas você encontrou ao cortar níquel ou suas ligas? Compartilhe sua experiência.