"Aço" você mesmo para este guia detalhado de materiais CNC

Em setores que exigem peças duráveis ​​e de alto desempenho, como as indústrias automotiva, aeroespacial e robótica, o aço e o alumínio tendem a ser os materiais de escolha para muitas aplicações. No entanto, aço e alumínio têm características físicas e preços muito diferentes, por isso é muito importante determinar qual é mais adequado para uma determinada peça.

Um desses fatores determinantes é tipicamente o método de fabricação, que nessas indústrias geralmente é a usinagem CNC. Ao usinar uma peça de metal, existem várias razões principais pelas quais o aço pode ser uma escolha de material mais apropriada do que o alumínio. Enquanto o alumínio é incrivelmente leve, o aço é muito mais forte. Além disso, o alumínio tende a ser muito mais caro.

No entanto, a escolha não se resume apenas ao alumínio versus aço. O aço é, na verdade, uma família de materiais, e é importante avaliar cuidadosamente os diferentes aços – e suas respectivas vantagens e limitações – durante o processo de seleção do material. Aqui estão quatro dos tipos de aço mais comumente usinados e o que as equipes de produto devem saber sobre cada um.

1. aço 4140

O aço 4140 é usado em vários setores devido à sua alta resistência à fadiga, tenacidade geral e resistência à abrasão e impacto. A composição química do 4140 o torna particularmente forte, resistente, dúctil e endurecível. Além disso, o cromo e o molibdênio contribuem para a resistência à corrosão, e o teor de manganês e carbono aumenta ainda mais a temperabilidade enquanto promove a desoxidação. É considerado altamente versátil e facilmente usinável, e pode ser usado para muitas peças de aço de uso geral.

O aço 4140 é muito mais resistente do que o aço carbono comum, por isso requer mais força para uma conformação efetiva. Além disso, ao usinar o aço 4140, o recozimento é mais importante do que com aços simples de baixo carbono. Embora muitas vezes seja endurecido por têmpera, o 4140 não é facilmente soldado e exigirá tratamento térmico pré e pós-soldagem para evitar rachaduras, além de estar atento ao uso de um material de enchimento compatível.

4140 exige um custo de material ligeiramente mais alto do que o aço carbono puro sem liga, bem como um custo de usinagem substancialmente mais alto. No entanto, por ser tão forte e durável, é considerado altamente econômico.

Especificações mecânicas:

• Tratamento térmico:temperado a óleo, têmpera a 540°C, redondo de 25 mm
• Resistência à tração final:1140 MPa
• Alongamento no intervalo:18%
• Módulo de elasticidade:205 GPa
• Dureza:35 HRC

2. aço 1018

O aço 1018 é um aço carbono de uso geral composto de ferro, carbono, manganês, fósforo e enxofre. O aço 1018 tem excelente soldabilidade, mas não é tão duro quanto alguns outros aços.

O principal benefício do aço 1018 é sua trabalhabilidade. É muito fácil de moldar, forjar, soldar e trabalhar a quente, o que o torna favorável para peças que exigem dobras severas ou outros recursos finos. Como tal, o aço 1018 é frequentemente usado para aplicações como eixos, fusos, pinos ou hastes. Também é considerado uma boa escolha para peças cementadas.

Embora o aço 1018 possa ser soldado, a soldagem não é recomendada quando o aço foi carbonitretado e cementado. Esta é uma limitação que as equipes de fabricação devem estar cientes ao trabalhar com aço 1018. Devido à textura relativamente macia do material, também pode ser difícil de terminar.

A usinabilidade, resistência e precisão do aço 1018 vêm com um alto preço. É mais caro do que alguns aços comparáveis, mas é muito mais adequado para usinagem CNC do que esses aços semelhantes.

Especificações mecânicas:

• Tirado a frio
• Resistência à tração final:440 MPa
• Alongamento no intervalo:15%
• Módulo de elasticidade:200 GPa
• Dureza:71 HRB

3. aço 1045

O aço 1045 é composto de ferro, carbono, silicone, manganês e enxofre ou fósforo. É um aço de médio carbono projetado para resistência e dureza. Sua precisão de tamanho, retidão e concentricidade o tornam especialmente adequado para aplicações de alta velocidade. É frequentemente usado para fazer parafusos, pinos, engrenagens, eixos e eixos.

1045 é frequentemente selecionado por sua força relativa e resistência ao impacto. O aço 1045 mede 54 no teste de impacto Izod. Também é altamente usinável e pode ser soldado mais facilmente do que aços de alto carbono ou alta liga, seja na condição estirada a frio ou normalizada.

No entanto, como o 1045 é um aço de média resistência à tração e média temperabilidade, não é adequado para aplicações que exijam um material de altíssima resistência. Para aplicações que exigem mais resistência e resistência ao desgaste do que os aços macios, mas menos resistência do que os aços mais duros, o 1045 pode ser uma boa opção.

O aço 1045 pode ser endurecido por chama ou indução nas condições laminadas e normalizadas. No entanto, não responde favoravelmente à nitretação, pois não possui os elementos de liga necessários.

O aço 1045 é mais caro e oferece maior resistência do que o aço 1018, mas muito da mesma soldabilidade e usinabilidade, contribuindo para seu maior custo.

Especificações mecânicas:

• Tirado a frio
• Resistência à tração final:625 MPa
• Alongamento no intervalo:12%
• Módulo de elasticidade:206 GPa
• Dureza:88 HRB

4. aço 4130

Considerado um aço de baixo carbono, o aço 4130 é composto por ferro, carbono, cromo, manganês, molibdênio, fósforo, silício e enxofre. 4130 é um aço excepcionalmente resistente que é relativamente fácil de tratar termicamente e altamente trabalhável.

O aço 4130 oferece um módulo de elasticidade maior do que a maioria dos outros aços de resistência última semelhante, o que permite suportar altas tensões. Esta qualidade torna o aço 4130 especialmente favorável como aço estrutural, utilizado para diversas aplicações de construção. Por todas essas razões, o 4130 é frequentemente usado na criação de equipamentos de fabricação, máquinas para britagem de rochas e produtos de solda por resistência. O aço 4130 é adequado para uma variedade de processos de tratamento térmico.

Embora o aço 4130 seja altamente tratável termicamente, pode ser um desafio soldar. Sua alta temperabilidade dificulta a seleção de um metal de adição compatível que tenha resistência comparável. Uma compreensão das propriedades do 4130 e das propriedades de qualquer metal de adição é necessária para soldar com sucesso este aço.

O aço 4130 é um aço de custo relativamente baixo, tanto em termos de custo de matéria-prima quanto de custo de corte. É, em muitos aspectos, comparável ao aço inoxidável de aeronaves em suas propriedades físicas, mas tem um preço muito mais baixo, tornando-o uma opção desejável para muitas equipes de produtos.

Especificações mecânicas:

• Temperatura em água a 855°C, têmpera a 450°C, redondo de 25mm
• Resistência à tração final:993 MPa
• Alongamento no intervalo:18,5%
• Módulo de elasticidade:205 GPa
• Dureza:31 HRC

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A usinagem CNC é um processo de fabricação altamente versátil que permite a criação rápida de peças resistentes e funcionais feitas de inúmeros materiais, incluindo aços. No entanto, determinar o melhor aço – ou outro metal ou plástico – para um determinado projeto pode ser desafiador e demorado, principalmente quando confrontado com tantas opções.

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