Top 5 Técnicas de Corte para Ligas de Níquel de Alta Temperatura

Níquel e suas ligas primas são difíceis de cortar, mas a resistência à corrosão e força do níquel o tornam ideal para tantas aplicações, incluindo aeroespacial e outras indústrias de manufatura chave. Obtenha conselhos claros e concisos sobre como trabalhar com este material vital — e como tirar o máximo proveito de suas ferramentas de corte.

Como número 28 na tabela periódica, o níquel foi isolado pela primeira vez em 1751. Seu nome vem da crença de mineiros alemães de que o metal marrom-avermelhado, conhecido então como "kupfernickel" (que se traduz como "cobre do diabo") os estava deixando doentes. Na realidade, sua doença era causada pela alta quantidade de arsênio contida no minério que estavam removendo 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, usado em uma ampla variedade de aços, aços inoxidáveis e superligas. É resistente, resistente à corrosão e exibe excelentes propriedades de força e impacto. 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 terrivelmente difícil de tornear ou fresar, embora ligas de níquel como Ni-Span-C 902 e Monel K-500 tenham classificações de usinabilidade de 15 por cento ou menos. Aqui estão algumas coisas que você deve saber se está atualmente trabalhando com, ou prestes a trabalhar com, este material desafiador.

1. Mantenha Suas Ferramentas de Corte para Ligas de Níquel Revestidas e Afiadas

Níquel e suas várias ligas tendem a endurecer por trabalho durante a usinagem. Existem várias maneiras de combater isso. Primeiro, a ferramenta de corte deve ter um ângulo de ataque positivo e aresta afiada. Como é menos frágil que o metal duro, o aço rápido (HSS) pode funcionar bem, embora as velocidades de corte neste caso devam ser mantidas bastante baixas, tipicamente em 100 pés de superfície por minuto ou menos como ponto de partida.

Dependendo da liga, um metal duro de grau premium tenaz revestido com PVD geralmente fornecerá a melhor vida útil da ferramenta e produtividade, embora alguns fornecedores de ferramentas de corte sugiram cerâmica ou cermet como alternativa — esteja aberto às suas recomendações. CBN pode ser usado em 17-4 PH endurecido e ligas similares tratadas termicamente. Use um plaquete redondo ou um com ângulo de ataque positivo onde possível para minimizar entalhe. Fresas de topo de hélice variável e flauta variável ajudam a quebrar as harmônicas que levam à vibração. Se usando HSS, brocas devem ter uma aresta de cinzel afiada e uma ponta split de 135 graus. Mantenha as ferramentas afiadas e substitua-as mais cedo do que tarde antes que o desastre aconteça.

2. Mantenha-se Rígido no Corte de Ligas 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 contendo níquel. Para operações de fresamento, um porta-ferramenta shrink-fit é frequentemente a primeira escolha, com porta-ferramentas de fresamento hidráulicos ou mecânicos chegando em um segundo próximo. Deixe os porta-ferramentas side-lock no estoque de ferramentas. Similarmente, fixação hidráulica deve ser usada sempre que possível, mesmo que signifique investir em novos tornos e mandris. Saliências devem ser mantidas no mínimo para evitar deflexão da ferramenta e a vibração que vem com ela. Este pode ser um bom momento para investigar ferramentas de alargamento com amortecimento de vibração, e se sua máquina-ferramenta estiver equipada, certifique-se de entender e engajar suas funções anti-vibração.

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3. Para Ajudar a Vida Útil da Ferramenta, Seja Agressivo com Avanços e Velocidades

Tendo problemas com vida útil da ferramenta? Seu primeiro instinto pode ser aliviar o avanço e diminuir a velocidade do fuso. Má ideia. Todos os fabricantes de ferramentas de corte fornecem velocidades de superfície recomendadas, profundidades de corte e faixas de taxa de avanço. Quando o problema ataca, é frequentemente uma boa ideia mirar no limite superior desses parâmetros e cortar mais agressivamente, não menos. Fazer isso, no entanto, primeiro depende dos pontos mencionados acima — uma configuração rígida — bem como usando o grau correto de ferramenta de corte. Acima de tudo, aprenda a identificar modos de falha — entalhe na linha de profundidade de corte e aresta de acúmulo (BUE) são comuns com materiais à base de níquel, ambos os quais levam a falha catastrófica da ferramenta se não forem abordados em tempo hábil.

4. Tome a Trajetória de Ferramenta Certa

Estratégias de programação adequadas são primordiais. Trajetórias trocoidais fornecem cargas de cavaco consistentes e previnem choque na ferramenta de corte e peça alike. Como ligas à base de níquel são resistentes, avanços laterais (stepovers) devem estar bem abaixo do raio da ferramenta de fresamento e taxas de avanço relativamente altas. Inversamente, a profundidade mínima de corte para torneamento não deve ser menor que o raio de ponta da ferramenta, e preferencialmente várias vezes isso se possível. Técnicas de fresamento de alto avanço usando geometrias de ferramenta de corte estilo botão direcionam forças para cima no fuso, minimizando deflexão. Entrar e sair do corte em rampa é eficaz tanto em tornos CNC quanto em centros de usinagem. Evite permanecer nos cantos.

5. Encontre a 'Zona Goldilocks': Documente Seus Parâmetros e Condições de Corte

Encontrar o ponto ideal para usinar ligas ricas em níquel requer alguma tentativa e erro. Você pode evitar falhas inesperadas desenvolvendo um processo previsível e testado, mas isso, por sua vez, exige documentar quais ferramentas, graus, revestimentos e parâmetros de corte foram tentados, e os resultados para cada um. Dê passos de bebê. Não tenha medo de ir além das recomendações do fabricante, mas certifique-se de que o processo está estável antes de se afastar da máquina. Se você tem, use a função de gerenciamento de vida útil da ferramenta da sua máquina-ferramenta ou estoque de ferramentas para monitorar quanto tempo uma ferramenta esteve no corte — se não, documente a vida útil da ferramenta da maneira antiga, usando caneta e papel. Se você conseguir 15 minutos de um plaquete, considere-se sortudo. Usinagem de níquel não é hora para conhecimento tribal, segredos do segundo turno, ou mudanças de processo não controladas. Documente.

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