Usinagem CNC - Vários Processos Comuns de Usinagem de Aço

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

1. Tratamento térmico

O tratamento térmico refere-se a vários processos diferentes que envolvem a manipulação da temperatura do aço para alterar suas propriedades do material.

Recozimento, utilizado para reduzir a dureza e aumentar a ductilidade, tornando o aço mais fácil de trabalhar. O processo de recozimento aquece lentamente o aço até a temperatura desejada por um período de tempo. O tempo e a 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, que alivia as tensões internas no aço, mantendo maior resistência e dureza do que o aço recozido. Durante a normalização, o aço é aquecido a uma alta temperatura e depois resfriado a uma temperatura adequada para melhorar a dureza do aço.

Têmpera, que não apenas endurece o aço e aumenta sua resistência, mas também o torna mais quebradiço. O processo de endurecimento envolve o aquecimento lento do aço, embebendo-o em altas temperaturas e, em seguida, resfriando-o rapidamente por imersão do aço em um líquido como água, óleo ou solução de salmoura.

Têmpera, que pode ser usada para aliviar um pouco da fragilidade que vem com o endurecimento do aço. A têmpera do aço é quase idêntica à normalização:primeiro é aquecido lentamente a uma temperatura selecionada e, em seguida, o aço é resfriado a ar. A diferença é que o revenimento é realizado a uma temperatura mais baixa do que outros processos, o que reduz a fragilidade e a dureza do aço temperado.

2. Endurecimento por precipitação

O endurecimento por precipitação aumenta a resistência ao escoamento do aço. A principal diferença entre os aços endurecidos por precipitação é que eles contêm elementos como cobre, alumínio, fósforo ou titânio, que não apenas aumentam a resistência do aço, mas também mantêm a tenacidade suficiente, uma classe de aços inoxidáveis ​​de alta resistência, conhecidos como PH aços. Para ativar as propriedades de endurecimento por precipitação, o aço é primeiro tratado com solução e depois endurecido por envelhecimento. O processo de envelhecimento aquece o material por um longo período de tempo, fazendo com que os elementos adicionados precipitem – 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 endurecimento por precipitação de aço inoxidável. Esta liga contém 17% de cromo e 4% de níquel e 4% de cobre, o que ajuda no endurecimento por precipitação. Devido à sua dureza, resistência e alta resistência à corrosão, o 17-4PH é usado em plataformas de helipontos, pás de turbinas e barris de resíduos nucleares.

3. Trabalho a Frio

As alterações também podem alterar as propriedades do aço sem aplicar muito calor. Por exemplo, o aço trabalhado a frio torna-se mais forte através do processo de encruamento. O encruamento ocorre quando um metal sofre deformação plástica. Isso pode ser feito intencionalmente martelando, rolando ou puxando o metal. O endurecimento do trabalho também pode ocorrer involuntariamente durante a usinagem se a ferramenta de corte ou a peça de trabalho ficarem muito quentes. O trabalho a frio também melhora a usinabilidade do aço. O aço macio é muito adequado para trabalho a frio.

Considerações de projeto de estrutura de aço

Ao projetar peças de aço, é importante ter em mente as propriedades únicas do material. Os recursos que o tornam adequado para sua aplicação podem exigir algumas considerações adicionais de projeto para fabricação (DFM).

A usinagem de aço leva mais tempo do que outros materiais mais macios, como alumínio ou latão, devido à dureza do material, e você pode proteger suas peças e ferramentas reduzindo as velocidades do fuso e as taxas de avanço.

Ao decidir qual aço usar, não apenas dureza e resistência, mas também diferenças na usinabilidade devem ser consideradas. Por exemplo, o aço inoxidável leva cerca de duas vezes mais tempo para processar do que o aço carbono. Ao decidir sobre diferentes graus, também é necessário considerar quais propriedades são mais importantes e quais ligas de aço estão prontamente disponíveis. Classes comuns, como 304 ou aço inoxidável 316, estão disponíveis em uma ampla variedade de tamanhos de estoque e exigem menos tempo para encontrar e fornecer.