Usinagem CNC: Dominando o Processamento de Aço para Peças de Alta Qualidade

Todos sabemos que a usinagem CNC é uma das melhores maneiras de produzir peças. E a maioria das peças é feita de aço. Então, para mudar as propriedades do aço e torná-lo mais fácil de usinar, alguns tratamentos e processos adicionais geralmente são feitos antes que a usinagem seja completa.

Endurecer o material antes da usinagem aumenta o tempo de usinagem e desgaste da ferramenta, mas o aço pode ser tratado após a usinagem para aumentar a resistência ou dureza do produto acabado. Então, como o aço é processado em peças de aço usando usinagem CNC? Abaixo estão 3 técnicas padrão de processamento de aço.

Usinagem CNC de Materiais de Aço — Tratamento Térmico

Tratamento térmico refere-se a vários processos diferentes que envolvem manipular a temperatura do aço para mudar suas propriedades de material.

Recozimento é usado para reduzir dureza e aumentar ductilidade, tornando o aço mais fácil de trabalhar. O processo de recozimento aquece lentamente o aço à temperatura desejada por algum tempo. O tempo e temperatura necessários dependem da liga específica e diminuem com o aumento do teor de carbono. Finalmente, o aço é resfriado lentamente em um forno ou cercado por material isolante.

Normalização alivia tensões internas no aço enquanto mantém maior resistência e dureza que o aço recozido. Durante a normalização, o aço é aquecido a uma alta temperatura e então resfriado a uma temperatura adequada para melhorar a dureza do aço.

Têmpera, não apenas endurece o aço e aumenta sua resistência, mas também o torna mais frágil. O processo de endurecimento envolve aquecer lentamente o aço, mergulhá-lo em altas temperaturas, e então resfriá-lo rapidamente imergindo o aço em um líquido como água, óleo ou solução de salmoura.

Revenimento pode ser usado para aliviar parte da fragilidade que vem com o endurecimento do aço. O revenimento do aço é quase idêntico à normalização: é primeiro aquecido lentamente a uma temperatura selecionada, e então o aço é resfriado ao ar. A diferença é que o revenimento é realizado a uma temperatura mais baixa que outros processos, o que reduz a fragilidade e dureza do aço revenido.

Usinagem CNC de Materiais de Aço — Endurecimento por Precipitação

O endurecimento por precipitação aumenta a resistência ao escoamento do aço. A principal diferença entre aços de endurecimento por precipitação é que eles contêm elementos como cobre, alumínio, fósforo ou titânio, que não apenas aumentam a resistência do aço mas também mantêm tenacidade suficiente, uma classe de aços inoxidáveis de alta resistência, referidos como aços PH.

Para ativar as propriedades de endurecimento por precipitação, o aço é primeiro tratado em solução e depois envelhecido. O processo de envelhecimento aquece o material por um período prolongado, causando a precipitação dos elementos adicionados — formando partículas sólidas de diferentes tamanhos — que aumentam a resistência do material.

17-4PH (também conhecido como aço 630) é um exemplo comum de grau de aço inoxidável de endurecimento por precipitação. Esta liga contém 17% de cromo e 4% de níquel, e 4% de cobre, que auxilia o endurecimento por precipitação. Devido à sua dureza adicionada, resistência e alta resistência à corrosão, 17-4PH é usado em plataformas de heliponto, pás de turbina e barris de resíduos nucleares.

Usinagem CNC de Materiais de Aço — Trabalho a Frio

Mudanças também podem mudar as propriedades do aço sem aplicar muito calor. Por exemplo, aço trabalhado a frio é tornado mais forte através do processo de endurecimento por trabalho. O endurecimento por trabalho ocorre quando um metal sofre deformação plástica.

Isso pode ser feito intencionalmente martelando, laminando ou estirando o metal. O endurecimento por trabalho também pode ocorrer acidentalmente durante a usinagem se a ferramenta de corte ou peça de trabalho ficar muito quente. O trabalho a frio também melhora a usinabilidade do aço. Aço doce é muito adequado para trabalho a frio.

Se você está fazendo peças de aço, esteja ciente destas coisas!

• Ao projetar peças de aço, é importante ter em mente as propriedades únicas do material. Características que o tornam adequado para sua aplicação podem exigir algumas considerações adicionais de design para fabricação (DFM).
• Usinar aço leva mais tempo que outros materiais mais macios como alumínio ou latão devido à dureza do material, e você pode proteger suas peças e ferramentas reduzindo velocidades do fuso e taxas de avanço.
• Ao decidir qual aço usar, não apenas dureza e resistência mas também diferenças em usinabilidade devem ser consideradas. Por exemplo, aço inoxidável leva cerca de duas vezes mais tempo para processar que aço carbono. Ao decidir sobre diferentes graus, também é necessário considerar quais propriedades são mais importantes e quais ligas de aço estão prontamente disponíveis. Graus comuns, como 304 ou aço inoxidável 316, estão disponíveis em uma gama mais ampla de tamanhos de estoque e requerem menos tempo para encontrar e obter.