Na fabricação contemporânea, a capacidade de um torno CNC trabalhar com uma variedade de materiais certamente demonstra seu valor. Seja você trabalhando com peças automotivas, motores de nova energia ou componentes complexos em diversas indústrias, compreender os materiais que um torno CNC é capaz de processar ajudará no planejamento da produção e na prevenção de erros custosos. A variedade de materiais com os quais é possível trabalhar é maior do que a maioria das pessoas imagina, abrangendo desde metais comuns e ligas especiais até materiais não metálicos. Para entender melhor os tipos de materiais adequados para tornos CNC, vamos examinar alguns dos materiais mais comuns e como trabalhá-los para obter resultados ideais.
Os metais são os mais utilizados em máquinas de torno CNC devido à resistência e versatilidade. Os metais mais comuns para usinagem são aço, alumínio e cobre, sendo que cada um é adequado para trabalhos específicos em razão das características únicas de cada um.
O aço é conhecido pela sua durabilidade. Entre os diferentes tipos de aço, como: aço carbono e aço-liga, o aço carbono é o mais utilizado. É resistente e barato, ideal para componentes comuns como: engrenagens, eixos e até tambores de freio de veículos comerciais. As máquinas de torno CNC funcionam excelentemente com aço carbono, alcançando formas com precisão dimensional próxima da tolerância de 0,01 mm. Outras formas de aço-liga, que contêm elementos como: cromo ou níquel, são mais resistentes. São destinadas a componentes como: sistemas hidráulicos submetidos a pressões extremas e desgaste. As máquinas de torno CNC não cortam o aço-liga aleatoriamente; escolhem o tipo de corte apropriado para cada tipo de aço, garantindo que o material não seja danificado.
As máquinas-ferramenta CNC de torneamento também funcionam muito bem com alumínio, especialmente para aplicações no setor de novas energias. As propriedades leves do alumínio tornam-no perfeito para carcaças de motores e outros componentes de veículos de nova energia. Por ser essencial para a eficiência energética, ajuda a aumentar a autonomia dos veículos. O alumínio também tende a ser mais macio que a maioria das ligas não ferrosas, o que permite velocidades mais altas do fuso e, consequentemente, tempos de ciclo mais curtos. Por exemplo, a máquina CNC de torneamento usada para fabricar carcaças de motores de alumínio pode formar a caixa externa e furar os orifícios necessários ao mesmo tempo, eliminando a necessidade de operações secundárias. É por essas razões que os fabricantes mantêm máquinas CNC de torneamento para componentes de alumínio.
Assim como a usinagem CNC, os tornos CNC funcionam bem com cobre e suas ligas (latão e bronze). Isso é especialmente útil para conectores elétricos e térmicos, e trocadores de calor feitos de cobre. Peças decorativas e certos tipos de válvulas podem ser fabricados em latão, que é uma liga de cobre e zinco. Seu bom acabamento superficial é um bônus adicional. O fato de esses componentes serem maleáveis é uma vantagem adicional, pois conseguem suportar o processo de corte sem rachar. Além disso, a precisão do torno CNC é de grande importância, já que os componentes de cobre precisam ter tolerâncias rigorosas em relação a outras peças no sistema elétrico.
Além de metais, os tornos CNC podem processar diversos materiais não metálicos. Isso é valioso para indústrias que utilizam componentes não metálicos, mais leves e resistentes à corrosão. Os principais materiais não metálicos são plásticos, madeira e grafite.
Entre muitos materiais não metálicos úteis, os plásticos são amplamente utilizados porque são leves, baratos e estão disponíveis em vários tipos. Alguns dos plásticos que podem ser processados com máquinas de torno CNC são ABS, PP e náilon. O ABS é usado para componentes como engrenagens plásticas e carcaças de pequenos dispositivos devido à sua resistência e ao seu poder de absorção de impactos. O PP é usado para tubos e recipientes flexíveis e resistentes a produtos químicos. As máquinas de torno CNC precisam ter mais cuidado com a velocidade ao trabalhar com plásticos. Isso porque o calor gerado por cortes rápidos pode derreter ou deformar o plástico. No entanto, com as configurações adequadas, as máquinas de torno CNC podem criar peças plásticas precisas e lisas que atendem às especificações de design desejadas. Como exemplo, máquinas de torno CNC são usadas na fabricação de conexões plásticas para equipamentos de nova energia, garantindo um selamento hermético.
Você pode pensar que madeira seria um material estranho para um torno CNC, mas é ideal para fabricar peças personalizadas ou ornamentais. Carvalho e bordo são alguns dos melhores tipos de madeira dura porque são estáveis e lisos. Tornos CNC podem produzir peças de madeira como cabos personalizados para ferramentas, corrimãos ou até pernas de mesa em madeira. Tornos CNC são muito precisos, portanto as peças são todas uniformes, o que é essencial para a produção em massa. Em vez de tornear à mão, um torno CNC pode produzir peças de madeira idênticas mais rapidamente porque não se cansa.
O grafite é bem trabalhado em máquinas de torno CNC, especialmente na indústria fotovoltaica (energia solar). O grafite de grau fotovoltaico é usado para fabricar tubos guia, cujas paredes internas precisam ser lisas para controlar a fusão do silício e manter o campo térmico. Esses tubos têm de 300-500 mm de diâmetro e de 400-600 mm de comprimento — dimensões que as máquinas de torno CNC conseguem lidar com facilidade. São projetadas para fazer cortes lentos e estáveis, evitando que o grafite frágil se quebre, resultando em um tubo com a exata lisura necessária para equipamentos solares. Por isso, a maioria dos fabricantes no setor fotovoltaico utiliza máquinas de torno CNC para componentes de grafite.
Para a fabricação de alta precisão e aeroespacial, onde o padrão industrial ainda é considerado convencional, os materiais exigidos são mais especializados. Isso porque essas indústrias precisam utilizar materiais de grau que possam suportar condições adversas. Embora seja necessária uma configuração mais cuidadosa, para esses materiais extremamente resistentes, máquinas torno CNC avançadas são mais do que capazes.
As ligas de titânio são super resistentes, leves e resistentes à corrosão. Isso é ideal para peças aeroespaciais, como fixadores de aeronaves e componentes de motores. O único problema com o titânio é que ele é muito duro e cortá-lo pode ser um desafio. Para peças aeroespaciais de titânio, os tornos CNC devem possuir ferramentas de corte de carboneto específicas e operar em velocidades mais baixas para que nem a ferramenta nem o titânio superaqueçam. Mesmo com esses ajustes, o torno CNC pode produzir peças precisas dentro dos requisitos rigorosos da indústria aeroespacial. Um exemplo disso é a produção de parafusos de titânio para aeronaves. O torno CNC alcança uma tolerância de 0,005 mm, necessária para os parafusos.
Além dos mencionados, máquinas-ferramenta CNC também são utilizadas para o processamento personalizado de ligas resistentes a altas temperaturas, como Inconel, Hastelloy ou outras ligas especiais, todas com excelentes propriedades de resistência mecânica em temperaturas superiores a 1000°C. Essas ligas são utilizadas na fabricação de componentes para motores a jato ou usinas de energia. A principal dificuldade no processamento dessas ligas reside no fato de serem muito duras, gerarem calor excessivo durante o corte e desgastarem rapidamente as ferramentas de corte. A máquina-ferramenta CNC é equipada com trocadores de calor e utiliza ferramentas feitas de materiais ultra duros, como nitreto cúbico de boro (CBN). Alguns operadores de máquinas-ferramenta CNC oferecem sistemas customizados projetados especialmente para usinar essas ligas. Essa engenharia personalizada abrange todos os componentes do sistema, visando garantir um usinagem suave das ligas. Esse tipo de engenharia personalizada permite aos fabricantes usinar as ligas refratárias sem comprometer a qualidade do acabamento.
Compreender os materiais que podem ser processados em uma máquina CNC lathe é metade da batalha. Você também precisa definir os parâmetros corretos e obter as ferramentas de corte adequadas para o material selecionado. Algumas etapas práticas podem gerar os resultados desejados.
A ferramenta de corte escolhida deve corresponder ao material que está sendo cortado. Para ferramentas de corte de metal duro (que são resistentes e adequadas para cortar a maioria dos metais, incluindo Aço e Alumínio, e outras ligas), funcionam eficazmente em metais. Para cortar não metais (que incluem plástico e madeira), utilize ferramentas de corte de aço rápido (HSS), que são mais afiadas e menos propensas a danificar o material cortado. Para ligas resistentes (que incluem titânio), escolha ferramentas de CBN ou revestidas com diamante, que conseguem cortar e são resistentes à abrasão. Escolher a ferramenta errada danificará a peça e lentamente destruirá a máquina CNC lathe.
Por último, as configurações de velocidade e avanço do CNC também devem ser ajustadas para o material que está sendo cortado. A taxa de avanço do torno CNC refere-se à velocidade e força com que a ferramenta é aplicada ao material durante o corte, e a velocidade refere-se à taxa na qual o material gira. Velocidades de corte mais baixas funcionam apenas em metais mais macios, como o alumínio, enquanto velocidades mais altas são mais eficientes (acabamento suave) e produtivas (corte mais rápido); já velocidades mais altas são adequadas para metais mais duros, como o titânio. Para trabalhos com alumínio, a velocidade do torno CNC é de 2000 RPM e, para trabalhos com titânio, é de 500 RPM.
O próximo passo é preparar os materiais antes do uso. Para metais como aço e cobre, isso inclui a limpeza de sujeira, ferrugem e outras impurezas. Impurezas podem danificar as ferramentas da máquina de torno CNC e resultar em irregularidades no corte. Para não metais como grafite, a máquina funciona melhor quando o material já está pré-dimensionado. Isso minimiza o tempo de corte e aumenta a eficiência. Pode ser necessário tratamento térmico para certos materiais, como aço liga, para facilitar o corte. Esses passos ajudam a garantir que o torno CNC opere com eficiência e produza componentes de qualidade.
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