Top 5 Desafios da Metalurgia e Soluções de Especialistas

Há muito a saber sobre metalurgia. Quando surgem problemas, o que você faz? Conversamos com os especialistas que têm em média mais de 20 anos de experiência para descobrir as melhores soluções para problemas comuns de metalurgia e usinagem.

Quais são os principais desafios da metalurgia por aí? Recentemente conversamos com três especialistas em metalurgia da MSC, Ray Gavin, Terry Stahl e Don Branum, para descobrir que tipos de desafios de usinagem, ferramentas e processos seus clientes experimentam — e como eles os ajudam a encontrar maneiras de superar os problemas. Especialistas em metalurgia da MSC trabalham de perto com seus clientes designados para encontrar as melhores soluções agnósticas de fornecedor para problemas em usinagem, ferramentas, manutenção de fluidos e produtividade.

Aqui está uma visão geral das cinco principais áreas em que os especialistas em metalurgia da MSC veem problemas regularmente.

1. Materiais de Metalurgia

Um amplo espectro de materiais à base de metal estão em uso na manufatura hoje, incluindo: ferros fundidos e dúcteis, aço baixo carbono, aço liga, aço para ferramentas, aço cementado, aço inoxidável, superligas e ligas de alta temperatura. Cada uma dessas categorias de materiais usina de forma diferente com base em suas estruturas. Frequentemente, especialistas em metalurgia ajudam a selecionar o substrato de metal duro adequado, revestimentos, plaquete ou geometria de metal duro sólido com a preparação de aresta correta, garantindo que tenham a melhor ferramenta para uma operação.

"Um dos grandes problemas que vejo é que os clientes podem saber que precisam de um certo tipo de ferramenta de corte, mas não necessariamente percebem que precisam do grau certo projetado para cortar titânio ou Inconel ou outros aços duros", diz Terry Stahl, especialista em metalurgia da MSC baseado em San Antonio. Stahl está no negócio de metalurgia há mais de 30 anos — com 22 anos em aeroespacial. Stahl atende muitos fabricantes médicos no leste do Texas e regiões do norte da Louisiana. Seus clientes usam muitas superligas. Esses metais duros são onde a maioria dos especialistas vê seus clientes tendo problemas.

"Alguns clientes estão queimando suas fresas de topo e queimando seus plaquetes porque não estão rodando eles corretamente [para o material que estão usando]", diz Stahl. "Principalmente vemos problemas de programação. Frequentemente vemos muitas operações extras que eles não precisam, então podemos ajudá-los a eliminar algumas das etapas."

Ao cortar trajetórias de ferramenta e etapas operacionais desnecessárias, Stahl diz que eles podem ajudar a aumentar a vida útil da ferramenta — e reduzir o tempo que leva para fazer peças.

"Em muitas oficinas, consegui ajudar a reduzir drasticamente suas horas extras", diz Stahl. "Como? Reduzindo o tempo de ciclo e aumentando as peças onde eles não precisam gastar 10 horas por semana para obter a mesma quantidade."

2. Limpeza de Fluido de Corte e Fluidos de Corte

Fluido de corte limpo com concentração adequada realmente aumenta e estabiliza a vida útil da ferramenta, os especialistas encontram. Concentração correta e manutenção mensal do fluido de corte aumentarão a vida útil da ferramenta, eliminarão espuma, cheiros ou dermatite prejudicial à pele.

Para obter uma melhor compreensão dos problemas de fluido de corte, aqui está um exemplo do mundo real de Ray Gavin, que atende a região Sudeste na Flórida. Gavin tem 40 anos de experiência em usinagem e metalurgia.

Um de seus clientes, um fabricante aeroespacial em Orlando, roda uma operação 24/7 e estava tendo um problema de duas partes com fluido de corte. Primeiro, as peças estavam ficando manchadas de um resíduo à base de óleo dentro da máquina — e segundo, eles então tinham que levar essas peças a uma estação de lavagem para limpar as peças tingidas de óleo.

"Trouxemos um fluido de corte sintético e testamos por três meses em uma máquina bem usada que eles faziam muitas peças", diz Gavin. "Foi muito bem: Eles não tiveram dermatite, não tiveram marcas ou manchas nas peças mais, e então descobriram que conseguiam tirar as peças da máquina muito mais limpas."

O vidro do capô da máquina também estava mais limpo. Eles agora podiam ver as peças sendo feitas muito mais facilmente. O resíduo de óleo foi embora — completamente. Um dos melhores resultados deste teste, segundo Gavin, foi que este fabricante foi capaz de pular e eliminar um processo inteiro. A operação de lavagem e sopro para limpar as peças não era mais necessária. Economizou à empresa cerca de 20 minutos por peça apenas na operação de limpeza — e eles faziam isso cerca de cinco vezes por dia em um dia de 24 horas — economizando cerca de $100 por dia, ou $36.500 por ano.

O sucesso do teste inicial levou a um projeto maior que implementou o mesmo fluido de corte sintético em aproximadamente 20 máquinas CNC. O resultado? Economia de custos em toda a linha de $40.000 por ano em fluido de corte, porque precisavam menos fluido do que antes — bem como economia de $6.000 por ano em manutenção de sump, já que estava muito mais limpo — e $4.000 economizados em gestão de resíduos.

O que o futuro trará para os fluidos? Leia "O Futuro dos Fluidos de Metalurgia, Lubrificantes de Máquina e Fluidos de Corte."

3. Fixação e Fixação de Peça

Tempo de preparação e o uso de fixação podem ser consumidores de tempo. Tempos de preparação mais curtos geram vantagens de custo. Aplicações de torneamento e fresamento podem ser convertidas para fixação de troca rápida e precisa com alta repetibilidade e precisão para garantir produtividade de alta qualidade, os especialistas encontram.

"Mais e mais produção em menos tempo" é o mantra. A busca por maior produtividade é a força motriz por trás desta tendência de solução.

"Quanto mais rígida sua fixação de peça, mais precisas suas peças serão", diz Stahl. "Além disso, você pode rodar em velocidades e avanços mais altos... Fixação de peça é um grande negócio, especialmente na área de fresamento — é grande no torneamento também, mas há muita pressão lateral no fresamento das ferramentas de corte."

4. Tecnologia e Inovação em Metalurgia

O ritmo da mudança é difícil de acompanhar para muitas oficinas. Felizmente, a tecnologia pode ajudar os clientes a compensar os desafios na lacuna de habilidades, se souberem como aproveitar a tecnologia. Especialistas em metalurgia, com parceiros-chave de ferramentas e usinagem, podem ajudar a mostrar aos clientes como usar a inovação a seu favor. Se uma oficina não consegue contratar operadores suficientes, inovação e tecnologia podem ajudar.

"A tecnologia está mudando tão rápido, e os clientes contam conosco para ajudar a mostrar a eles as últimas inovações em ferramentas da indústria", diz Stahl.

Como a tecnologia e inovação estão mudando a usinagem para os clientes? Para um, está permitindo que eles usem ferramentas mais integradas com funcionalidade mais profunda. Por exemplo, Stahl diz que ele frequentemente consegue ajudar clientes que têm máquinas de 5 eixos a encontrar uma ferramenta que faz múltiplas tarefas — o que ajuda a produção e economiza tempo. Existem brocas por aí, por exemplo, que podem furar, escarear e chanfrar, explica Stahl. No passado, essas eram três ferramentas separadas.

"Nós olhamos as coisas objetivamente — e não estamos ligados a um fabricante", diz Branum. "Nenhum fabricante vai ter o melhor de tudo."

5. Melhorias de Processo e Programação

Mudar processos de usinagem ou ferramentas em direção a uma taxa de remoção de metal mais alta pode realmente fazer a diferença no resultado final. Ao melhorar a produtividade com as trajetórias de ferramenta adequadas, profundidades de corte, velocidades e avanços, graus de metal duro e geometrias, custos podem ser reduzidos — e mais horas podem ser colocadas de volta na produção de peças.

Aqui estão vários exemplos que mostram impacto no resultado final e melhoria de processo com mudanças muitas vezes muito simples em ferramentas ou abordagens.

Um cliente de óleo e gás que estava fazendo uma peça de 8,5 polegadas de diâmetro percebeu uma melhoria de processo de 877 por cento — com economia de custo de $891.000 por ano — ao mudar de um plaquete de corte de metal duro para um de cerâmica. O cliente foi de 80 pés de superfície por minuto com plaquete de metal duro para 625 pés de superfície por minuto com a ferramenta cerâmica.

"Foi muito tempo economizado", diz Branum, que também está baseado na região Sudeste, no Alabama — e está com a MSC há nove anos. "A maior economia de tempo foi melhorando o tempo de ciclo porque podíamos rodar a peça muito mais rápido — em uma metragem de superfície mais alta."

Aqui está outra experiência de cliente. Um fabricante aeroespacial tem um departamento de rebarbação de cinco pessoas que estava realizando manualmente a rebarbação em peças, diz Gavin. Pode não parecer muito ir de cinco minutos de rebarbação manual para um minuto de rebarbação com uma roda convoluta — mas o tempo pode somar. Esta oficina estava fazendo cerca de 3.600 peças por ano, então a cinco minutos por peça, o fabricante estava gastando aproximadamente 18.000 minutos em rebarbação por ano — e agora poderia rebarbar em 3.600 minutos por 12 meses com a roda, economizando à empresa cerca de $20.000 por ano, segundo Gavin.

A mesma oficina aeroespacial também faz peças fundidas em U que precisavam de rebarbação. O mesmo departamento de rebarbação de cinco pessoas rebarbava manualmente estas fundições a uma taxa de cerca de 15 minutos — mas Gavin os fez tentar uma roda de cerdas com filamentos, e o tempo caiu para cinco minutos. Então, o fabricante economizou 10 minutos por peça — e o tempo economizado liberou seu departamento de rebarbação cerca de 65 por cento — ou 900 horas. Também mostrou uma economia de custo de cerca de $51.000.

Em qual área da metalurgia você tem mais problemas hoje? Compartilhe suas histórias.