FeaturesBlogEbooksChangelogHelp CenterAjuda🇧🇷LoginTestar grátis
Sign up

Materiais industriais e suas propriedades de usinagem

Confira nesse artigo os principais materiais para usinagem, suas propriedades e aplicações, para auxiliar na sua decisão do material a escolher.

Postado em
23/5/2024

A usinagem é essencial na indústria moderna, possibilitando a criação de peças precisas a partir de diversos tipos de matéria-prima. 

Escolher o material certo é fundamental para garantir a eficiência do processo, a qualidade do produto final e a durabilidade das ferramentas de corte. 

Cada tipo de matéria-prima tem características únicas que influenciam diretamente sua usinabilidade, ou seja, a facilidade com que pode ser trabalhada.

Neste artigo, vamos explorar os principais materiais usados na usinagem, discutindo suas propriedades e como essas características afetam o processo de fabricação. 

Desde os aços mais comuns até materiais mais desafiadores, como titânio e compósitos, forneceremos informações valiosas para ajudar você a tomar decisões informadas na sua produção.

Nosso objetivo é oferecer uma visão completa sobre as diferentes opções de matéria-prima e suas propriedades de usinagem, ajudando você a escolher a mais adequada para sua aplicação específica. 

Seja você engenheiro, operador de máquinas ou gestor de produção, este guia servirá para otimizar seus processos e aumentar a eficiência da sua linha de produção.

Conheça o conceito de usinagem

A usinagem é um processo de fabricação que remove material de uma peça bruta para criar um produto final com dimensões e formas precisas. 

Realizado com ferramentas de corte, essa etapa pode ser manual ou automatizado, usando máquinas como tornos, fresadoras e centros de usinagem CNC (Controle Numérico Computadorizado). 

É fundamental na produção de componentes para várias indústrias, incluindo automotiva, aeroespacial, eletrônica e médica.

Diversos métodos são empregados nesse processo, cada um adequado para diferentes operações e materiais. Os mais comuns incluem torneamento, fresamento, furação e retificação. 

No torneamento, a peça gira enquanto uma ferramenta de corte a ajusta. No fresamento, uma ferramenta rotativa remove material à medida que se move ao longo da peça. 

A furação cria furos com brocas, enquanto a retificação usa um rebolo abrasivo para um acabamento preciso.

A escolha da usinagem depende de fatores como o tipo de material, a forma e as dimensões desejadas do produto final, além das tolerâncias necessárias. 

Esse processo é valorizado por sua capacidade de produzir peças com alta precisão e acabamento de qualidade, essencial para aplicações onde a precisão é crucial. 

Além disso, permite a fabricação de peças complexas, que seriam difíceis ou impossíveis de produzir por outros métodos como fundição ou moldagem.

Como a escolha do material afeta a produção?

A escolha do material é crucial na usinagem, influenciando diretamente a eficiência, qualidade e custo da produção. 

Cada material tem propriedades físicas e mecânicas específicas que afetam a facilidade de usinagem, a vida útil das ferramentas, o tempo de produção e a qualidade final do produto.

O aço carbono é amplamente utilizado devido à sua durabilidade e facilidade de corte. Porém, diferentes graus de aço carbono variam em dureza e resistência, impactando a velocidade de corte e o desgaste das ferramentas. 

Aços com alto teor de carbono são mais duros e resistentes, mas exigem ferramentas mais robustas e ajustes precisos para evitar desgaste prematuro e garantir um bom acabamento.

O alumínio, conhecido por sua leveza e excelente usinabilidade, permite altas velocidades de corte e menor desgaste das ferramentas, resultando em tempos de produção mais curtos e custos operacionais reduzidos. 

No entanto, é mais suscetível a deformações e danos, requerendo cuidados na fixação e manipulação das peças.

Materiais exóticos como o titânio e superligas apresentam desafios maiores. O titânio, com alta resistência à tração e baixa condutividade térmica, pode causar acúmulo de calor na ferramenta e desgaste acelerado. 

Processar esses materiais demanda técnicas avançadas, lubrificantes especializados e ferramentas de alta qualidade para manter a eficiência e precisão.

Além das propriedades físicas e mecânicas, a escolha do material também afeta os requisitos de pós-processamento e acabamento. Plásticos e compósitos podem precisar de tratamentos específicos para melhorar a resistência ao desgaste ou a aparência estética do produto final. 

Considerar todos esses fatores é essencial para otimizar a produção e garantir que o produto final atenda às especificações desejadas.

Tipos de aço utilizados na usinagem

Agora que mostramos o conceito de usinagem e como a escolha dos materiais influência na produção, vamos detalhar as características e aplicações dos diferentes tipos de materiais.

Aço carbono

O aço carbono é amplamente empregado na usinagem devido à sua composição principal de ferro e carbono, com adição de pequenas quantidades de outros elementos. 

Aço inoxidável

O aço inoxidável é conhecido por sua excelente resistência à corrosão, devido ao alto teor de cromo. 

Existem várias classes, cada uma com características distintas:

  1. Aços austeníticos (Série 300):
    • boa usinabilidade;
    • alta resistência à corrosão;
    • utilizados em equipamentos de processamento de alimentos, utensílios de cozinha e aplicações médicas.
  2. Aços martensíticos (Série 400):
    • alta dureza e resistência ao desgaste;
    • menor resistência à corrosão em comparação aos austeníticos;
    • usados em facas, lâminas e peças de válvulas.
  3. Aços ferríticos:
    • boa resistência à corrosão e usinabilidade;
    • menor custo em comparação aos austeníticos;
    • utilizados em sistemas de escapamento de automóveis e equipamentos de lavagem.

Aço ferramenta

O aço ferramenta é especialmente desenvolvido para a fabricação de ferramentas de corte, moldes e matrizes. 

Reconhecido por sua elevada dureza, resistência ao desgaste e habilidade de manter uma borda de corte afiada, esse tipo de aço é crucial na indústria. 

Ele se divide em várias categorias:

  1. Aço de alto carbono e alto cromo:
    • excelente resistência ao desgaste;
    • utilizado em matrizes de corte e ferramentas de corte;
    • exige técnicas de usinagem específicas devido à sua alta dureza.
  2. Aços rápidos (HSS):
    • mantêm a dureza em altas temperaturas;
    • usados em brocas, fresas e ferramentas de torneamento;
    • podem ser usinados a altas velocidades de corte.
  3. Aço de trabalhos a quente:
    • resistente a altas temperaturas e choques térmicos;
    • utilizado em moldes de fundição e ferramentas de forjamento;
    • requer ferramentas de corte robustas e refrigeração adequada durante a usinagem.

Vale ressaltar que a escolha do tipo de aço certo para a usinagem depende da aplicação específica, das exigências de resistência e durabilidade, e das condições de usinagem. 

Compreender as propriedades e vantagens de cada tipo de aço é essencial para otimizar o processo produtivo e garantir a qualidade do produto final. 

Essa abordagem proporcionará estratégias mais robustas e exigirá menos investimentos, dependendo das necessidades de cada indústria.

Como ele é aplicada na usinagem?

A seguir, trouxemos algumas das aplicações mais comuns do aço na usinagem em diversas indústrias. Confira!

Indústria automotiva

Na indústria automotiva, o aço é um material fundamental para a fabricação de uma ampla gama de componentes. Algumas das principais aplicações incluem:

  1. Eixos e engrenagens:
    • aços de médio e alto carbono são usados para fabricar eixos e engrenagens devido à sua resistência e durabilidade;
    • a usinagem precisa desses componentes é crucial para garantir o funcionamento eficiente e seguro dos veículos.
  2. Blocos de motor e componentes de transmissão:
    • aços de baixa e média liga são frequentemente usados para blocos de motor, cabeçotes e outros componentes críticos;
    • a usinagem de precisão garante a conformidade com especificações rigorosas e a longevidade das peças.
  3. Sistemas de suspensão e chassi:
    • aços de alta resistência são usados em sistemas de suspensão e componentes de chassi para suportar cargas e impactos;
    • a usinagem permite a criação de componentes com formas complexas e tolerâncias apertadas.

Indústria aeroespacial

A usinagem de aço na indústria aeroespacial requer precisão extrema e materiais de alta qualidade para garantir a segurança e o desempenho das aeronaves. 

Algumas aplicações incluem:

  1. Estruturas de fuselagem:
    • aços inoxidáveis e de alta resistência são usados em estruturas de fuselagem e componentes estruturais;
    • a usinagem de alta precisão é essencial para garantir a integridade estrutural e a segurança.
  2. Trem de pouso:
    • componentes do trem de pouso são frequentemente feitos de aços de alta resistência devido à necessidade de suportar altas cargas e impactos durante a decolagem e pouso;
    • a usinagem precisa é crucial para a confiabilidade e durabilidade desses componentes.
  3. Componentes de motores:
    • aços ferramenta e superligas de aço são usados em componentes de motores devido à sua capacidade de manter a resistência em altas temperaturas;
    • a usinagem desses materiais requer técnicas avançadas e ferramentas especializadas.

Indústria de ferramentas e moldes

A produção de ferramentas e moldes é outra área onde o aço desempenha um papel crucial devido à sua durabilidade e resistência ao desgaste:

  1. Ferramentas de corte:
    • aços rápidos (hss) e aços de alta dureza são usados para fabricar brocas, fresas, lâminas e outras ferramentas de corte;
    • a usinagem precisa é necessária para garantir que as ferramentas mantenham um corte afiado e eficiente.
  2. Moldes e Matrizes:
    • aços ferramenta são usados na fabricação de moldes de injeção, matrizes de estampo e outros equipamentos de moldagem;
    • a usinagem de alta precisão garante a produção de peças com formas complexas e acabamentos de alta qualidade.

Equipamentos industriais

Na fabricação de equipamentos industriais, o aço é amplamente utilizado devido à sua robustez e capacidade de suportar condições adversas:

  1. Máquinas e equipamentos pesados:
    • aços de alta resistência são usados em componentes de máquinas, como engrenagens, eixos e estruturas;
    • a usinagem precisa garante o desempenho eficiente e a longa vida útil dos equipamentos.
  2. Equipamentos de processamento e manufatura:
    • aços inoxidáveis são usados em equipamentos que requerem resistência à corrosão, como tanques de processamento e linhas de produção;
    • a usinagem desses componentes deve garantir superfícies lisas e conformidade com especificações rigorosas.
Conheça nosso case de sucesso: Portuense - Indústria de alimentos!

Alumínio - características, propriedades e aplicações 

o alumínio é um dos materiais mais populares na usinagem devido às suas características únicas e à versatilidade que oferece em várias aplicações industriais. 

Esse é um metal leve é conhecido por sua facilidade de usinagem, alta resistência à corrosão e excelente relação resistência/peso. 

Vamos explorar um pouco mais sobre esse assunto, mostrando as principais características e aplicações desse material. 

Características do alumínio

  1. Leveza:
    • O alumínio é aproximadamente um terço do peso do aço, tornando-o ideal para aplicações onde a redução de peso é crucial, como na indústria aeroespacial e automotiva.
  2. Condutividade térmica e elétrica:
    • possui excelente condutividade térmica e elétrica, o que o torna adequado para componentes eletrônicos e aplicações de dissipação de calor.
  3. Resistência à corrosão:
    • forma uma camada de óxido protetora que resiste à corrosão, aumentando a durabilidade em ambientes agressivos.
  4. Ductilidade:
    • é altamente maleável, permitindo a criação de peças complexas e detalhadas através de processos de usinagem.

Propriedades de usinagem do alumínio

  1. Facilidade de corte:
    • o alumínio é relativamente macio em comparação com outros metais, facilitando o corte e a conformação durante a usinagem. Isso permite o uso de velocidades de corte mais altas e reduz o desgaste das ferramentas.
  2. Velocidade de usinagem:
    • Devido à sua maciez, o alumínio pode ser usinado a altas velocidades, aumentando a eficiência e reduz o tempo de produção.
  3. Desgaste de ferramentas:
    • a usinagem do alumínio causa menos desgaste nas ferramentas em comparação com materiais mais duros, como aço e titânio, resultando em uma vida útil mais longa das ferramentas de corte.
  4. Acabamento superficial:
    • o alumínio tende a produzir acabamentos superficiais suaves e de alta qualidade, o que é benéfico para aplicações que requerem precisão e estética.

Aplicações comuns do alumínio na usinagem

  1. Indústria aeroespacial:
    • componentes estruturais, como fuselagens, asas e partes de motores, são frequentemente usinados a partir de ligas de alumínio devido à combinação de leveza e resistência;
    • a usinagem precisa garante que as peças atendam às especificações rigorosas e suportem as condições extremas do voo.
  2. Indústria Automotiva:
    • peças como blocos de motor, cabeçotes de cilindro e componentes de transmissão são usinados a partir de alumínio para reduzir o peso e melhorar a eficiência de combustível;
    • a capacidade de usinar peças complexas com alta precisão é essencial para o desempenho e a segurança dos veículos.
  3. Componentes eletrônicos:
    • o alumínio é amplamente usado em dissipadores de calor, carcaças e outras partes eletrônicas devido à sua excelente condutividade térmica e elétrica;
    • a usinagem de precisão permite a criação de componentes com tolerâncias apertadas e acabamentos de alta qualidade.
  4. Construção civil:
    • estruturas e elementos arquitetônicos, como janelas, portas e fachadas, são frequentemente fabricados a partir de alumínio;
    • a resistência à corrosão e a facilidade de usinagem permitem criar peças duráveis e esteticamente agradáveis.
  5. Indústria de Embalagens:
    • O alumínio é utilizado na fabricação de embalagens leves e duráveis, como latas de bebidas e recipientes de alimentos.
    • A usinagem permite a produção de embalagens com formas precisas e acabamento suave, garantindo a qualidade do produto final.

Titânio - características, propriedades e aplicações 

O titânio é um material altamente valorizado em várias indústrias devido à sua combinação única de propriedades, incluindo alta resistência, baixa densidade e excelente resistência à corrosão. 

No entanto, ele apresenta desafios específicos que exigem técnicas avançadas e ferramentas especializadas. 

Separamos as características, propriedades e aplicações do titânio na usinagem para você conferir. São eles:

Características do titânio

  1. Alta resistência:
    • O titânio possui uma das mais altas relações resistência-peso entre os metais, tornando-o ideal para aplicações que requerem materiais leves, mas extremamente fortes.
  2. Baixa densidade:
    • com aproximadamente 60% da densidade do aço, o titânio oferece uma significativa redução de peso sem comprometer a resistência estrutural.
  3. Resistência à corrosão:
    • forma uma camada de óxido protetora que resiste à corrosão, mesmo em ambientes severos, como água salgada e ácidos.
  4. Biocompatibilidade:
    • é biocompatível, o que significa que não é rejeitado pelo corpo humano, tornando-o ideal para aplicações médicas, como implantes.

Propriedades de usinagem do titânio

  1. Tendência a se deformar:
    • o titânio tem uma baixa condutividade térmica, o que pode causar acúmulo de calor na área de corte, levando à deformação do material e desgaste acelerado das ferramentas.
  2. Desgaste acelerado de ferramentas:
    • a alta resistência e a tendência a endurecer sob condições de usinagem (endurecimento por trabalho) resultam em um desgaste significativo das ferramentas de corte.
  3. Necessidade de velocidades de corte baixas:
    • para evitar superaquecimento e desgaste prematuro das ferramentas, é necessário usinar o titânio a velocidades de corte mais baixas e com a aplicação de refrigerantes adequados.
  4. Requisitos de ferramentas especiais:
    • ferramentas de corte feitas de materiais como carboneto de tungstênio e revestimentos de diamante são frequentemente usadas para aumentar a vida útil das ferramentas e melhorar a eficiência de usinagem.

Aplicações comuns do titânio na usinagem

  1. Indústria aeroespacial:
    • o titânio é amplamente utilizado em componentes de aeronaves, como fuselagens, asas, trem de pouso e motores, devido à sua alta resistência e leveza;
    • a usinagem precisa desses componentes é crucial para atender às rigorosas especificações de segurança e desempenho da indústria aeroespacial.
  2. Medicina (implantes):
    • a biocompatibilidade do titânio o torna ideal para implantes médicos, incluindo próteses ortopédicas, placas, parafusos e dispositivos dentários;
    • a usinagem de alta precisão garante que os implantes atendam aos requisitos específicos de cada paciente, proporcionando conforto e funcionalidade.
  3. Indústria química e de processamento:
    • Equipamentos como trocadores de calor, reatores e tubos em plantas químicas são frequentemente feitos de titânio devido à sua resistência à corrosão em ambientes agressivos;
    • A usinagem precisa é necessária para fabricar componentes complexos e duráveis que suportem condições extremas.
  4. Indústria automotiva:
    • em veículos de alto desempenho, como carros de corrida, o titânio é usado para componentes como válvulas, molas de suspensão e sistemas de escape, devido à sua combinação de leveza e resistência;
    • a usinagem precisa desses componentes é essencial para otimizar o desempenho do veículo.
  5. Indústria militar e de defesa:
    • o titânio é usado em veículos blindados, equipamentos de proteção e componentes de armamento devido à sua alta resistência e durabilidade;
    • a usinagem precisa garante que os componentes atendam às rigorosas exigências de resistência e confiabilidade.

Outros materiais importantes que podem ser usados

Além do aço, alumínio e titânio, uma variedade de outros materiais desempenham um papel crucial na usinagem, cada um com suas próprias propriedades e aplicações específicas. 

A título de conhecimento, apresentamos os principais, junto com suas características e propriedades.

Ligas de níquel

  1. Características:
    • ligas de níquel, como inconel e monel, são conhecidas por sua resistência excepcional a altas temperaturas e à corrosão;
    • elas mantêm sua resistência e estabilidade estrutural em ambientes extremos, tornando-as ideais para aplicações aeroespaciais e de turbinas.
  2. Propriedades de usinagem
    • são difíceis de usinar devido à sua dureza e tendência a endurecer durante o corte (endurecimento por trabalho);
    • requerem ferramentas de corte de alta qualidade, como aquelas feitas de carboneto ou revestidas com PVD (Deposição Física de Vapor).
  3. Aplicações:
    • Componentes de motores a jato, turbinas a gás, equipamentos de processamento químico e indústrias marítimas.

Ligas de Cobre

  1. Características:
    • o cobre e suas ligas, como o latão e o bronze, são conhecidos por sua excelente condutividade térmica e elétrica;
    • eles também possuem boa resistência à corrosão e são relativamente fáceis de usinar.
  2. Propriedades de usinagem:
    • o cobre puro é macio e pode ser usinado a altas velocidades, mas pode ser pegajoso, exigindo lubrificação adequada;
    • as ligas de cobre, como o latão, oferecem melhor usinabilidade e são frequentemente usadas em aplicações que requerem acabamento superficial de alta qualidade.
  3. Aplicações:
    • componentes elétricos, trocadores de calor, conectores, e peças decorativas.

Plásticos de engenharia

  1. Características:
    • plásticos de engenharia, como PEEK (Polieteretercetona), PTFE (Politetrafluoretileno) e Nylon, oferecem uma combinação de leveza, resistência química e boas propriedades mecânicas;
    • eles são frequentemente escolhidos por sua resistência ao desgaste e baixo coeficiente de fricção.
  2. Propriedades de usinagem:some text
    • são relativamente fáceis de usinar, mas requerem ferramentas afiadas e parâmetros de corte específicos para evitar derretimento ou deformação;
    • a usinagem a seco é comum, embora em alguns casos lubrificação mínima possa ser necessária.
  3. Aplicações:
    • componentes médicos, peças de máquinas, engrenagens, mancais e isolantes elétricos.

Compósitos

  1. Características:
    • materiais compósitos, como fibra de carbono e fibra de vidro, combinam uma matriz de polímero com fibras de reforço para fornecer alta resistência e rigidez com baixo peso;
    • eles são altamente resistentes à corrosão e possuem excelente estabilidade dimensional.
  2. Propriedades de usinagem:
    • A usinagem de compósitos pode ser desafiadora devido à abrasividade das fibras, que pode causar desgaste rápido das ferramentas;
    • Requerem ferramentas de corte especiais, como aquelas com revestimento de diamante, e parâmetros de usinagem ajustados para minimizar delaminação e fraturas.
  3. Aplicações:
    • Indústria aeroespacial, automotiva, esportiva e de construção civil (painéis, tubos, componentes estruturais).

Conclusão

Exploramos diversas propriedades e aplicações de materiais comuns na usinagem, como aço, alumínio, titânio e outros. 

Cada material apresenta desafios específicos de usinagem, exigindo ferramentas especializadas e ajustes nos parâmetros de corte para garantir eficiência e precisão. 

Se sua empresa está envolvida na usinagem e busca otimizar seus processos produtivos, entender as propriedades e aplicações dos diferentes materiais é um passo crucial. 

Não deixe de acompanhar nosso blog para mais insights e informações sobre as melhores estratégias e outras tendências industriais.

Anterior
Veja as últimas notícias
Próximo
Veja as últimas notícias
url
url
url
url
url
url
url
url
url
url
url
url
url
url
url
url
url
url
url
url
url
url
url
url
url
url
url
url
url
url
url
url
url
url
url
url
url
url
url
url
url
url
url
url
url
url
url
url
url
url
url
url
url
url
url
url
url
url
url
url
url
url
url
url
url
url
url
url
url
url
url
url
url
url
url
url
url
url
url
url
url
url
url
url
url
url
url
url
url
url
url
url
url
url
url
url
url
url
url
url