Entendendo a Usinagem de Grafite: Considerações Essenciais e Boas Práticas

O Que é Usinagem de Grafite?

A usinagem de grafite é o processo de usinar grafite, um material condutor elétrico, resistente ao calor e corrosão, autolubrificante e lubrificante a seco. Apesar das propriedades extraordinárias, a usinagem deste material não é tão comum quanto a de outros materiais devido às suas propriedades especiais.

Para usinar grafite, deve considerar-se, além das propriedades do material, a afiação, número de flautas, revestimentos das ferramentas de corte e as técnicas de usinagem — todos fatores determinantes para o sucesso ou falha.

Nos trabalhos de usinagem, os elementos principais são: peças de trabalho de diversos materiais, ferramentas de corte em diferentes formas para acomodar diversos cortes, e técnicas adequadas. Só com estes elementos preparados é que se alcançam os produtos requeridos.

Ao contrário de metais como aço, alumínio ou outras ligas, que possuem propriedades que os tornam fáceis de usinar sem dificuldade quando os elementos acima estão preparados, a usinagem de grafite deve atender a padrões mais elevados para que o material seja cortado corretamente sem fratura ou geração excessiva de pó.

O Que é Grafite?

O grafite é um alótropo do carbono, uma das formas em que o carbono se apresenta (outra sendo o diamante). Cada forma tem características próprias para diferentes usos.

Entre todas as formas de alótropos do carbono, o grafite destaca-se por propriedades estáveis, condutoras, macias e quebradiças, e versáteis:

• Estável: resistente ao calor e corrosão, pode ser usinado em condições de calor extremo; produtos de grafite duram muito sem ferrugem.
• Condutor: condutor elétrico, adequado para operações acionadas eletricamente, ampliando o leque de aplicações.
• Macio e quebradiço: devido à microestrutura, é mais macio e quebradiço que outros alótropos ou metais. Isso torna a escolha de ferramentas e técnicas crítica, pois o consumo excessivo na usinagem pode superar os lucros.
• Versátil: com estabilidade e condutividade, é reconhecido como material versátil, adequado tanto a ambientes severos de usinagem quanto a operações acionadas eletricamente.

Qual Ferramenta é Adequada para Usinagem de Grafite?

Dois parâmetros são essenciais na escolha da ferramenta de corte: afiação da lâmina e revestimentos.

Afiação da lâmina

Deve ser considerada em conjunto com as técnicas de corte, devido às propriedades do grafite. Como é macio e quebradiço, se a ferramenta for cega, empurrará a superfície do material em vez de cortá-lo, facilitando a fratura e dificultando a geometria requerida. Com ferramenta cega e carga de cavaco pesada, os cavacos fazem a ferramenta desviar, deformando o produto. Em contraste, lâmina afiada corta com carga de cavaco leve e avanço menor, produzindo peças satisfatórias.

Revestimentos

As ferramentas perdem afiação com o uso. Além do reafiação, o revestimento protege a ferramenta mesmo quando cega. O revestimento é uma camada externa adicionada para reforçar a ferramenta. O mais comum para grafite é o revestimento de diamante CVD (Deposição Química de Vapor).

Existem outros revestimentos de diamante, mas o CVD forma a camada mais espessa, criando a proteção mais forte e permitindo maior vida útil da ferramenta.

O Que Considerar ao Usinar Grafite?

Técnicas de usinagem

A usinagem de grafite requer tempo e esforço. Além das ferramentas certas, exige carga de cavaco leve e avanço menor. Carga de cavaco e avanço estão inter-relacionados: quando ambos são altos (velocidade e avanço elevados), produzem muitos cavacos que causam desvio da ferramenta. Para evitar mau funcionamento, a carga deve permanecer leve e o avanço baixo, reduzindo a produção de cavacos ao mínimo.

Fatores internos

Relacionam-se ao material (grafite). Em ambientes húmidos, os poros do grafite absorvem humidade e reagem com o pó gerado no contacto com a ferramenta, criando uma pasta abrasiva que bloqueia o corte suave. Antes de usinar, o grafite deve estar seco, mantendo o interior livre de humidade e estável durante a usinagem.

Fatores externos

A humidade deve ser evitada, o que indica que o grafite tem autolubrificação. Por outro lado, o fluido de corte usado na usinagem normal não é recomendado para grafite, pois reagiria com a propriedade abrasiva do material.