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Como podemos ajudar você a alcançar melhor quebra de cavacos?

A usinagem de aços inoxidáveis e dúplex é um desafio devido à alta resistência do material e a quebra de cavacos está intimamente relacionada à microestrutura. Em nosso processo de trabalho a quente, garantimos que o material tenha uma microestrutura nivelada e otimizada ao longo de todo o comprimento da barra.

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A formação de cavacos é um dos aspectos mais cruciais em qualquer atividade de usinagem. A quebra de cavacos mal gerenciada pode danificar a peça de trabalho, a ferramenta de corte e até mesmo representar um grande perigo ao operador. Então, por que a quebra de cavacos é difícil ao usinar aços inoxidáveis austeníticos e dúplex em comparação com outros materiais?

Tenacidade e ductilidade

Os aços inoxidáveis austeníticos e dúplex são conhecidos por ter alta tenacidade e ductilidade, e isso deve-se principalmente à alta elasticidade da estrutura de fase austenítica (FCC) do material. Alta ductilidade geralmente ocasiona quebra de cavacos ruim, com cavacos longos e contínuos que podem envolver a peça de trabalho ou a ferramenta.

Baixa condutividade térmica

Comparados com aços carbonos, aços inoxidáveis têm aproximadamente um terço das propriedades de condutividade térmica. Uma quantidade consideravelmente menor de calor sai do processo de corte junto com o cavaco e mais calor é transferido para a matriz de inserção, exigindo uma velocidade de corte inferior para materiais de aço inoxidável, em relação aos aços carbono. A baixa condutividade térmica também gera bordas armadas, onde o material se esfrega na matriz de inserção. Isso arranca o revestimento da matriz de inserção, deteriorando a borda da matriz.

Alto limite de elasticidade

Aços inoxidáveis austeníticos e aços carbono normais para usinagem são bem semelhantes em termos de resistência do material. Mas os aços inoxidáveis dúplex são cerca de duas vezes mais resistentes que os aços inoxidáveis austeníticos ou ferríticos regulares. A usinagem de dúplex produz cavacos resistentes e duros, o que pode causar martelagem de cavacos na matriz de inserção e criar altas forças de corte. O alto limite de elasticidade também limita a velocidade de avanço no material e a velocidade de corte.

Como podemos ajudar você a alcançar melhor quebra de cavacos?

Nosso conhecimento sobre materiais

A quebra de cavacos é sempre um desafio ao usinar aços inoxidáveis — especialmente aços inoxidáveis dúplex — devido à alta resistência do material. É aí que o nosso conhecimento sobre materiais vem à tona. Sabemos que muitas interrupções na máquina estão relacionadas à quebra de cavacos. Cavacos presos na ferramenta, na peça de trabalho ou na transportadora. Interrupções como essas normalmente são bem perigosas para o operador e podem levar tempo para resolver. Tempo que poderia ser gasto na execução da próxima peça ou talvez realizando manutenção em uma segunda máquina? Ter a quebra de cavacos sob controle representa redução de interrupções indesejadas e mais saída do processo de usinagem.

Consumo de energia

A quebra de cavacos, bem como o consumo de energia, estão intimamente relacionados à microestrutura. Em nosso processo de trabalho a quente, garantimos que o material tenha uma microestrutura nivelada e otimizada ao longo de todo o comprimento da barra. Nós usamos inclusões não metálicas para manipular a microestrutura, de modo que quando o material for aquecido na zona de corte, cederá a uma carga mecânica menor, permitindo que o cavaco quebre com mais facilidade. Isso oferecerá usinagem bem previsível, com o menor custo de energia possível. Uma microestrutura irregular do material afetaria diretamente a quebra de cavacos, a vida útil da ferramenta e resultaria em qualidade desigual do componente. Os materiais Sanmac® foram projetados e desenvolvidos para oferecer propriedades de quebra de cavacos melhores do que os produtos semelhantes disponíveis no mercado.

Informações gerais sobre a formação de cavacos

O processo de formação de cavacos implica que uma nova interface metálica é continuamente produzida entre o material da ferramenta e a peça de trabalho em forças de corte, ângulos e temperaturas variadas. Quando uma borda de corte realiza sua função de corte de metal de forma adequada, ela deforma a parte do material da peça de trabalho plasticamente e expulsa-a.

Os cavacos normalmente quebram em uma das três seguintes formas:

Legenda=Quebra automática: cavacos com tamanho ideal não representam ameaça à máquina e não danificarão da peça, o suporte da ferramenta ou a matriz de inserção

Legenda=Quebra contra a ferramenta: cavacos que quebram contra a ferramenta podem causar martelagem de cavacos e quebra da ferramenta

Legenda=Quebra contra a peça de trabalho: cavacos que quebram contra a peça de trabalho podem danificar o acabamento da superfície

Fatores que influenciam a quebra de cavacos

Materiais

Um material de rebarbação curta, como ferro fundido, normalmente é mais fácil de usinar. Para materiais inoxidáveis e dúplex com alta resistência mecânica e resistência à deformação, a quebra de cavacos é mais difícil.

Geometria da matriz de inserção

Com base na largura do espaço para cavacos e no design das geometrias micro e macro, o cavaco será aberto ou mais comprimido. Uma geometria de matriz de inserção aberta gera menos calor, mas oferece menor quebra de cavacos em velocidades de avanço moderadas. Um espaço para cavacos apertado aumenta a quebra de cavacos, mas gera mais calor pelo aumento da fricção.

Raio de bico

Um raio de bico menor oferece maior controle sobre os cavacos do que um raio de bico maior, mas é mais sensível ao calor e altas cargas mecânicas.

Ângulo de entrada

Dependendo do ângulo, o cavaco é direcionado de maneiras diferentes: em direção ao material ou para fora dele. Um ângulo de entrada baixo é mais desejável ao usinar materiais que geram entalhes, como aços inoxidáveis e, especialmente, materiais dúplex. O ponto negativo é que um ângulo de entrada baixo também reduz a boa formação de cavacos.

Profundidade de corte

Dependendo do material da peça de trabalho, uma profundidade de corte maior influenciará a quebra de cavacos, com a necessidade de forças maiores para quebrar e remover o cavaco. Em materiais inoxidáveis e dúplex, uma profundidade de corte de três milímetros é bem comum para aplicações médias.

Avanço

Em geral, um avanço maior criará cavacos mais resistentes e poderá, em alguns casos, ajudar a quebra e o controle de cavacos. Mas uma velocidade de avanço maior também gerará forças de corte maiores, exigindo máquina e ferramental resistentes e rígidos.

Velocidade de corte

Uma mudança na velocidade de corte pode influenciar o desempenho da quebra de cavacos, a fim de aumentar a temperatura, reduzindo a borda armada, mas também para alterar a direção do cavaco, devido a uma mudança no ponto de contato entre a matriz de inserção e o cavaco.

O impacto da quebra de cavacos ruim

Segurança do operador

A pessoa mais afetada pela quebra de cavacos ruim é o operador da máquina. É ele ou ela que deve remover os cavacos longos e filamentosos em torno da peça de trabalho ou do suporte da ferramenta e na transportadora de cavacos. Ter que fazer isso pode ser considerado normal ao usinar materiais inoxidáveis austeníticos e dúplex, mas na Sandvik não concordamos. Ao usar materiais Sanmac® em conjunto com o nosso ferramental e conhecimento sobre usinagem, a quebra de cavacos ruim pode ser minimizada. Isso não apenas proporcionará um ambiente de trabalho melhor para o operador, mas também reduzirá o tempo de inatividade da máquina para remover cavacos filamentosos.

Produtividade

Problemas com o controle de cavacos no processo de usinagem exigem que vários ajustes sejam feitos para lidar com a situação. Reduzir os parâmetros de usinagem para uma zona segura é o caminho natural, bem como usar matrizes de inserção mais seguras, porém menos produtivas, no processo de corte. Tubo isso afeta a produtividade geral e o rendimento do material.

Produção segura

Uma quebra de cavacos ruim significa que o operador sempre deverá monitorar a máquina. Além dos cavacos ficarem presos na peça de trabalho e/ou na ferramenta, isso também afetará a vida útil da matriz de inserção, principalmente relacionada aos danos mecânicos na borda da matriz ao cortar novamente os cavacos filamentosos presos na peça de trabalho. Esse tipo de dano pode aparecer esporadicamente e pode causar quebra da matriz de inserção, o que afetará a superfície do componente. No pior dos casos, poderá ser necessário sucatear o componente e repetir o processo de usinagem do zero. Ao ter controle sobre a quebra de cavacos, o operador pode cuidar de outros tarefas, como preparar o próximo trabalho ou realizar manutenção em outra máquina. Segurança e previsibilidade no processo de usinagem são pré-requisitos para otimizar ainda mais os parâmetros da máquina e do ferramental.

Perda de rendimento e lucro

Pelos motivos mencionados acima, a quebra de cavacos ruim afeta a saída potencial do processo de usinagem em até 20%. Isso afetará negativamente o custo de produção por componente e, em última instância, o lucro bruto. Em um sistema de produção normal, um aumento de 20% na produtividade gerará um impacto de lucro bruto de quase 100% para todo o sistema.

Isso pode fazer a diferença entre ter recursos para investir em novas máquinas e adicionar outro turno para produzir mais peças, ou não.