Usinagem Inconel
Diferentes metais e ligas são compatíveis para usinagem CNC; O Inconel é uma dessas ligas de usinagem. Disponível em diferentes graus, é adequado para aplicações que exigem alta resistência mecânica, calor extremo e ambientes corrosivos.
As ligas de Inconel, também conhecidas como "Superligas", oferecem alta resistência, tenacidade e resistência à corrosão. No entanto, são difíceis de usinar devido à sua tenacidade e propriedade de encruamento.
Portanto, a usinagem do Inconel requer uma compreensão de suas propriedades, classes de usinagem, opções de ferramentas e potenciais desafios.
O que é liga Inconel?
liga de inconel
Inconel é uma liga de níquel (Ni) e cromo (Cr) com elementos adicionais como ferro, molibdênio e carbono em pequenas quantidades. Além disso, é um metal projetado que oferece alta resistência em temperaturas elevadas e resistência à oxidação e corrosão.
De acordo com o grau específico de Inconel, a proporção de níquel, cromo e outros metais constituintes varia, o que também afeta as propriedades da liga. O teor de níquel varia de 45 a 75%, o de cromo de 14 a 31%, o de molibdênio de 0 a 17% e assim por diante.
Você pode usar os graus Inconel 625, 718, 600 e X-750 como Materiais de usinagem CNC. Sua alta resistência à tração e resistência à fadiga os tornam úteis em diversas aplicações, incluindo aeroespacial, marítima, automotiva e processamento químico.
O Inconel é difícil de usinar?
Sim, o Inconel é um material difícil de usinar em comparação com aço inoxidável, alumínio, cobre e titânio. O alto endurecimento por trabalho, a geração excessiva de calor, a alta força de corte e a dureza do Inconel dificultam sua usinagem. No entanto, isso não significa que você não possa usinar esta liga em peças complexas.
De acordo com o Índice AISI, ele tem uma classificação de usinabilidade de 12%, significativamente menor do que a do aço inoxidável, de 70%, e a das ligas de titânio, de 15 a 35%.
Para usinar ligas de Inconel, você precisa de ferramentas de corte de metal duro ou ferramentas com revestimento duro como TiAlN. Além disso, é essencial definir a força de corte, a profundidade, a taxa de avanço e a velocidade de corte corretas.
O que torna a usinagem de Inconel desafiadora?
Como a usinabilidade do Inconel é relativamente menor do que a de outros metais e ligas, são necessárias considerações cuidadosas, tecnologias avançadas e experiência para usinagem de Inconel.
Vamos dar uma olhada nos principais desafios e quais fatores os causam.
Endurecimento de trabalho
Devido à baixa condutividade térmica, as ligas de Inconel acumulam calor e tendem a encruar rapidamente em alta velocidade. À medida que o encruamento se torna mais difícil de usinar.
Altas Forças de Corte
A tenacidade do Inconel exige forças de corte mais elevadas, o que contribui para a deformação plástica, e o material pode se desintegrar ou compactar durante a remoção de cavacos. Além disso, forças mais elevadas também aceleram o desgaste da ferramenta.
Geração Excessiva de Calor
Como o Inconel mantém a estabilidade em altas temperaturas e não se transfere, uma quantidade imensa de calor é gerada e se acumula na ferramenta e na peça. Como resultado, dificulta a usinagem. Você precisa de ferramentas especiais e um sistema de refrigeração eficaz.
Deflexão do material de trabalho
Outro desafio na usinagem com Inconel é o risco de deflexão da peça, o que causa imprecisões dimensionais, acabamento superficial insatisfatório e até mesmo o fracasso do projeto. Portanto, entenda a dinâmica da máquina e as altas forças de corte para fixar o material com segurança.
Quais são as classes de Inconel para usinagem CNC?
Ligas de usinagem Inconel
Alguns tipos de Inconel são mais usináveis do que outros. O que diferencia um tipo do outro é a proporção de níquel, cromo e outros constituintes na composição da liga.
Vamos discutir os graus comuns de usinagem de Inconel: Inconel 625, Inconel 600 e Inconel 718.
Liga Inconel 600
Esta liga contém mais de 72% de níquel e 14 a 17% de cromo. O alto teor de níquel a torna altamente resistente à oxidação em condições operacionais adversas. Consequentemente, as microestruturas austeníticas contribuem para a estabilidade térmica.
O alto teor de níquel também aumenta o encruamento durante a usinagem. Portanto, a usinagem com Inconel 600 requer lubrificação adequada e ferramentas especializadas.
Além disso, a resistência, a resistência à corrosão e a boa soldabilidade tornam o aço Inconel 600 compatível com estampagem e outros processos de conformação de metais. As peças estampadas de Inconel 600 exigem ferramentas de matriz rígida e podem ser moldadas em peças complexas de chapa metálica.
- Vantagens: Boas propriedades de fabricação e estrutura austenítica dura.
- Desafios de usinagem: Alta taxa de endurecimento e acúmulo de calor na área de usinagem.
Liga Inconel 625
Além de níquel (≥58%) e cromo (23%), molibdênio, nióbio e titânio são adicionados durante a fundição do Inconel 625. Como resultado, o Inconel 625 se torna mais resistente que o 600, oferecendo excelente resistência à fadiga e à fluência.
Consequentemente, a usinagem do Inconel 625 é mais desafiadora devido à inclusão de nióbio duro na composição. O desgaste da ferramenta pode ser rápido, portanto, utilize uma taxa de avanço e velocidade de corte otimizadas.
- Vantagens: Resistência superior, excelente resistência à fadiga em ambientes agressivos e boa soldabilidade.
- Desafios de usinagem: O desgaste rápido da ferramenta devido aos carbonetos de nióbio e molibdênio e a ductilidade dificultam o controle da remoção de cavacos.
Liga Inconel 718
A liga Inco 718 contém uma quantidade menor de níquel do que as ligas 600 e 625, cerca de 50-55%, seguida por ~20% de cromo e ~5.5% de Nb + Ta. Ela proporciona alta resistência mecânica em temperaturas elevadas, de até 705 °C. Posteriormente, essa liga também é conhecida como inconel aeroespacial devido à sua resistência superior em altas temperaturas.
Comparando a usinabilidade do Inconel 625 com a do Inconel 718, o Inconel 718 também é mais desafiador de usinar. Ele causa alto encruamento durante a usinagem. Portanto, você precisa de estratégias de usinagem agressivas, como uma configuração rígida, alta força de corte e ferramentas de metal duro.
- Vantagens: Ele mantém a resistência até ~705 °C e é adequado para uso aeroespacial e de serviço pesado.
- Desafios de usinagem: Taxa de endurecimento maior que 600 requer configurações rígidas e corte agressivo
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Processos de usinagem CNC Inconel
As ligas de Inconel são compatíveis com diversos processos de usinagem CNC, incluindo fresamento, torneamento, furação e eletroerosão. Cada um desses processos tem a capacidade de realizar múltiplas operações para moldar a peça de Inconel.
Vamos discutir quatro principais processos de usinagem CNC Inconel:
Fresamento CNC Inconel
Moagem de Inconel
Fresadoras CNC ou centros de usinagem são utilizados para fresamento de Inconel, que podem realizar múltiplas operações e criar formas 3D complexas. Alto avanço por dente com engate radial da ferramenta é recomendado para Inconel. Fresagem CNC. Consequentemente, a fresagem realiza faceamento, perfilamento, ranhuramento, rosqueamento, etc.
Você pode usar fresas de topo de metal duro com revestimento PVD de TiAlN ou AlTiN para peças de Inconel. Isso ajuda a manter a dureza da ferramenta em altas temperaturas de corte.
A complexidade das peças depende dos eixos e das capacidades gerais da máquina. Fresagem CNC de 3 eixos cria formas 3D simples, enquanto um centro de fresamento CNC de 5 eixos cria peças de superliga que são complexas com características internas intrincadas.
Torneamento CNC Inconel
Torneamento Inconel
O ajuste CNC é para peças cilíndricas, como eixos, hastes, ressaltos e perfis. Envolve a remoção de material de uma barra de Inconel em rotação usando um programa controlado por computador. O torneamento pode realizar múltiplas operações de usinagem com ferramentas de corte transversal, como fresas de ponta única, brocas, barras de mandrilar, Ferramentas de ranhura CNC, e alargadores.
Para torneamento de Inconel, use velocidades de corte moderadas, avanços mais lentos e profundidades de corte menores. No entanto, você pode aumentar a profundidade de corte enquanto torna a superfície mais áspera. Enquanto isso, use pastilhas com arestas vivas para passes de acabamento.
Perfuração CNC Inconel
Ferramentas de perfuração para Inconel
A perfuração com Inconel requer brocas de revestimento longas e duras, com um fluxo de refrigeração e mecanismo de cavacos eficazes. Os fabricantes de Inconel normalmente utilizam brocas de metal duro com refrigeração interna. Você pode iniciar a perfuração com um avanço de 60 a 85 pés superficiais por metro (SFM), mas reduza o avanço e a velocidade para furos profundos.
Além disso, se você precisar de operações adicionais em furos perfurados, como rosqueamento, rosqueamento, mandrilamento e alargamento, use máquinas CNC em vez de manuais.
Usinagem Inconel EDM
Peças de Inconel cortadas por eletroerosão
A usinagem por eletroerosão envolve um processo de remoção de material sem contato, permitindo cortar, moldar e furar ligas duras de Inconel. Em vez disso, a eletroerosão utiliza uma descarga elétrica precisa que derrete o material sem contato direto das ferramentas de corte com a peça de trabalho.
Você pode escolher a eletroerosão Inconel para criar microformas, pequenos furos, cavidades profundas e entalhes 2D. Ao contrário do fresamento e torneamento, não há problema de desgaste da ferramenta.
Melhores práticas para usinagem Inconel
Como o Inconel não é um material facilmente usinável, ele requer diversas considerações sobre ferramentas, variáveis de usinagem, processo de remoção de material e configuração rígida.
Utilizamos as seguintes práticas recomendadas para usinagem de Inconel:
- Monitore o desgaste das ferramentas regularmente: O desgaste das ferramentas afeta a formação de cavacos e reduz a precisão. Portanto, inspecione-as regularmente e substitua-as se necessário.
- Inconel solubilizado: Aqueça a liga e resfrie-a instantaneamente, o que refina as estruturas dos grãos, reduz o estresse da ferramenta e melhora o controle de cavacos.
- Use ferramentas de corte de cerâmica: Uma das melhores maneiras de reduzir o encruamento é usar ferramentas cerâmicas. Elas permitem o corte contínuo do material Inconel.
- Manter uma alimentação consistente: O movimento repetitivo da ferramenta causa maior geração de calor e leva ao endurecimento por trabalho, portanto, evite furação pica-pau e mantenha um avanço constante e contínuo durante a furação.
- Escolha a geometria correta da ferramenta: Utilize ferramentas afiadas, de ângulo positivo e com bordas resistentes. Elas podem minimizar as forças de corte e evitar o endurecimento por trabalho.
- Considere o pós-processamento: Com base no requisito de precisão, acabamento de superfície e propriedades mecânicas, considere o pós-processamento como Serviços de usinagem de retificação CNC, e tratamentos térmicos.
- Use refrigerante de alta pressão: Um fluxo contínuo de refrigerante é essencial durante a usinagem de Inconel para evitar o acúmulo de calor e melhorar a evacuação dos cavacos, garantir uma configuração rígida minimizando o balanço da ferramenta e uma fixação estável do trabalho.
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Ferramentas para usinagem de Inconel
Como mencionado anteriormente, devido ao rápido endurecimento e à baixa usinabilidade do Inconel, você precisa de ferramentas especializadas com revestimento duro.
A tabela abaixo descreve as ferramentas comuns para usinagem de inconel:
| Tipo de ferramenta | Grau de material | Revestimentos típicos | Usado para? |
| Carboneto (sólido e indexável) | Carboneto submicrométrico/alto teor de Co | PVD AlTiN / TiAlN / AlCrN; CVD TiCN/TiN | Fresamento e torneamento em geral. |
| Cerâmica (Al₂O₃, SiAlON) | Cerâmica reforçada com bigodes | Geralmente sem revestimento ou sobrecapas de Al₂O₃ | Desbaste contínuo de alta velocidade. Requer uma configuração rígida para evitar interrupções. |
| CBN (inserções de PCBN) | Nitreto de boro cúbico | Geralmente graus de CBN não revestidos/especializados | Acabamento de alto desgaste em alguns graus de Inconel, mas caro e requer rigidez. |
| PCD (diamante) | diamante policristalino | N/A (diamante) | Não recomendado, pois reage quimicamente/desgasta-se rapidamente em ligas de Ni. |
Aplicações da usinagem CNC Inconel
Itens Inconel usinados em CNC
As peças Inconel usinadas em CNC são usadas em todos os setores, incluindo aeroespacial, automotivo, energia e gás, marítimo, energia nuclear e processamento químico.
A tabela abaixo descreve por que a usinagem de inconel é benéfica nesses setores, com exemplos:
| Expertise | Por que usinagem Inconel? | Exemplos de aplicação |
| Indústria aeroespacial | Alta resistência, resistência à oxidação em altas temperaturas e resistência à fluência | Componentes de exaustão e bicos, discos de turbina, carcaças de atuadores, palhetas de turbina, etc. |
| Turbinas de energia/gás | Resistência mecânica, resiste à oxidação e suporta calor extremo. | Lâminas de turbina, componentes de rotor, revestimentos de câmara de combustão, fixadores e palhetas estacionárias. |
| Processamento químico | Resiste à corrosão por pites e produtos químicos agressivos | Componentes internos do reator, impulsores, eixos e carcaças de bombas, válvulas, flanges |
| Marítimo | Resiste à corrosão da água do mar, controla a bioincrustação e suporta tensões cíclicas | Fixadores submarinos, conectores de riser, corpos de válvulas, ferramentas para águas profundas |
| Energia nuclear | Alta tolerância térmica, estabilidade dimensional e resistência. | Componentes da haste de controle, eixos de bomba, fixadores, hastes de válvula, conexões |
| Motorsport | Resistência extrema ao calor e à corrosão, tolerâncias rigorosas | Coletores de escape, válvulas de descarga, protetores térmicos, fixadores, suportes de alta temperatura |
| Produtos para uso Médico | Biocompatível (graus como 718) e excelente estabilidade mecânica | Acessórios para instrumentos cirúrgicos, acessórios de esterilização e acessórios personalizados |
Leia mais: Máquinas CNC de 5 eixos
Custos de usinagem de Inconel
Os custos de usinagem de Inconel são normalmente mais altos do que os de usinagem de alumínio, aço, cobre e outros materiais com maior usinabilidade. Um projeto de usinagem simples pode custar mais de US$ 1000, sendo muito mais caro para peças de Inconel complexas e de grande porte.
No entanto, o custo exato da usinagem pode variar dependendo de fatores como tipo de liga, processo de usinagem, taxa de endurecimento, equipamento usado no processo, ferramentas necessárias, etc.
Precisa de peças de usinagem de Inconel? Entre em contato com a Boda
Como discutimos, a usinagem de ligas de Inconel exige um profundo conhecimento de suas propriedades e estratégias para lidar com a baixa usinabilidade. Portanto, você precisa de experiência e máquinas CNC avançadas para fabricar as peças de Inconel com precisão.
At Boda, temos mais de uma década de experiência no manuseio de ligas de Inconel e outros materiais de difícil usinagem. Serviços de usinagem CNC abrange o planejamento detalhado do processo de usinagem e ferramentas para fornecer resultados precisos.
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Conclusão
A usinagem com Inconel é desafiadora em comparação com outros materiais CNC. Os principais problemas são o alto endurecimento, o nível de dureza, as ferramentas e as variáveis de usinagem. Resolver esses problemas pode proporcionar tempos de ciclo rápidos, a precisão e o acabamento desejados, além de aumentar a vida útil da ferramenta.
Você precisa usar ferramentas especiais com revestimento rígido, avanço e velocidade ideais e um sistema de resfriamento contínuo. Assim, você pode cortar, fresar, tornear e furar as ligas de Inconel sem problemas.
Se você estiver terceirizando as peças de usinagem de inconel, avalie as capacidades de fabricantes de usinagem CNC antes do contrato, como as ligas de inconel que podem usinar, a precisão que podem oferecer, a complexidade e as implicações de custo.
Perguntas Frequentes
Por que o Inconel é difícil de usinar?
A baixa condutividade térmica do Inconel acumula calor durante a usinagem, o que causa encruamento e torna o material difícil de usinar.
Qual é a usinabilidade do Inconel?
O Inconel tem menor usinabilidade que o aço e o alumínio; tem 12% de usinabilidade AISI.
Quais materiais não podem ser usinados em CNC?
Materiais extremamente frágeis e abrasivos não podem ser usinados em CNC, como algumas cerâmicas e vidros. Além disso, materiais muito macios, como espuma, não podem ser usinados.
O Inconel 625 é difícil de usinar?
Sim, o Inconel 625 é difícil de usinar devido à sua dureza e encruamento. No entanto, ele pode ser usinado com ferramentas de metal duro com revestimento duro.
Quais são as desvantagens do Inconel?
Baixa usinabilidade, desgaste rápido da ferramenta, risco de ferramentas cegas, propriedades de transferência de calor ruins e custo do material são as desvantagens do Inconel.