Usinagem CNC de Aço: 3 Técnicas Essenciais de Pré e Pós-Processamento

Para alterar as propriedades do aço e torná-lo mais fácil de usinar, tratamentos adicionais são geralmente realizados antes da usinagem completa. Endurecer o material antes aumenta o tempo de usinagem e o desgaste da ferramenta, mas o aço pode ser tratado após a usinagem para aumentar a resistência ou dureza do produto final. A seguir, 3 técnicas comuns de processamento para aço.

1. Tratamento Térmico

Tratamento térmico refere-se a vários processos que manipulam a temperatura do aço para alterar suas propriedades materiais.

Recozimento: usado para reduzir dureza e aumentar ductilidade, facilitando o trabalho. O processo aquece lentamente o aço à temperatura desejada por um período. Tempo e temperatura dependem da liga específica e diminuem com o aumento do teor de carbono. Finalmente, o aço é resfriado lentamente em forno ou cercado por material isolante.

Normalização: alivia tensões internas mantendo maior resistência e dureza que o aço recozido. O aço é aquecido a alta temperatura e resfriado em temperatura adequada para melhorar a dureza.

Têmpera: endurece o aço, aumenta resistência, mas torna-o mais frágil. Envolve aquecimento lento, imersão em alta temperatura e resfriamento rápido mergulhando em líquido (água, óleo ou salmoura).

Revenimento: alivia parte da fragilidade da têmpera. Quase idêntico à normalização: aquece lentamente a temperatura selecionada e resfria ao ar. Diferença: realizado em temperatura mais baixa, reduzindo fragilidade e dureza.

2. Endurecimento por Precipitação

Aumenta o limite de escoamento do aço. A diferença principal é que contêm elementos como cobre, alumínio, fósforo ou titânio, que aumentam a resistência mantendo tenacidade suficiente — classe de aços inoxidáveis de alta resistência, chamados aços PH.

Para ativar, o aço passa por tratamento de solução e envelhecimento. O envelhecimento aquece o material por período prolongado, fazendo os elementos precipitarem — formando partículas sólidas de diferentes tamanhos — que aumentam a resistência.

17-4PH (também 630) é exemplo comum de aço inoxidável com endurecimento por precipitação. Contém 17% cromo, 4% níquel e 4% cobre, que auxilia a precipitação. Devido à dureza, resistência e alta resistência à corrosão, usado em plataformas de helideque, pás de turbina e barris de resíduos nucleares.

3. Trabalho a Frio

Mudanças também alteram propriedades sem muito calor. Aço trabalhado a frio torna-se mais forte através de encruamento. Ocorre quando metal sofre deformação plástica, intencionalmente por martelamento, laminação ou trefilação. Também pode ocorrer involuntariamente durante usinagem se ferramenta ou peça superaquecer. Trabalho a frio também melhora a usinabilidade. Aço doce é muito adequado.

Considerações de Projeto para Estruturas de Aço

Ao projetar peças de aço, lembre-se das propriedades únicas do material. Características adequadas para sua aplicação podem exigir considerações adicionais de DFM (Design para Manufatura).

Usinar aço leva mais tempo que materiais mais macios como alumínio ou latão devido à dureza. Proteja peças e ferramentas reduzindo velocidades do fuso e avanços.

Ao escolher o aço, considere não apenas dureza e resistência, mas também diferenças de usinabilidade. Por exemplo, aço inoxidável leva cerca de duas vezes mais tempo que aço carbono. Considere quais propriedades são mais importantes e quais ligas estão disponíveis. Graus comuns como 304 ou 316 têm maior variedade de tamanhos em estoque e exigem menos tempo para aquisição.