Usinagem de aço inoxidável: classes, aplicações e desafios

“A usinagem de aço inoxidável converte as matérias-primas no formato desejado, removendo o material com operações de usinagem e ferramentas de corte adequadas.”

Podemos ver peças de aço inoxidável em todos os lugares, desde parafusos para móveis até componentes automotivos e médicos. Essas aplicações são fabricadas usando diferentes métodos, incluindo usinagem de aço inoxidável, fabricação de metal, fundição e forjamento. As operações de usinagem removem o material da peça de aço inoxidável usando ferramentas de corte adequadas até que o formato desejado seja formado. 

Corte, fresamento, torneamento, furação, retificação e outros processos de usinagem são aplicados ao aço inoxidável de acordo com o projeto das peças pretendidas. Este artigo irá abordar as diferentes técnicas de usinagem de aço inoxidável, aplicações, etc.

Introdução à usinagem de aço inoxidável

O aço inoxidável é uma liga de alta resistência e resistente à corrosão com um mínimo de 10.2% de cromo e 1.2% de carbono. Pode ser usinado tanto com equipamentos de usinagem convencionais quanto com máquinas CNC avançadas. Convencional usinagem de aço inoxidável envolve a operação manual de máquinas como tornos e fresadoras convencionais, o que normalmente consome tempo e requer operadores especializados. Consequentemente, as máquinas convencionais são sensíveis à precisão; eles podem alcançar uma tolerância de ±0.13 a 0.25mm com aço inoxidável. Enquanto isso, a usinagem CNC de aço inoxidável utiliza um processo controlado por computador que pode automatizar o movimento da ferramenta para uma usinagem precisa mais rápida do que a usinagem manual.

Usinagem de peças de aço inoxidável

Aqui estão as etapas de produção de peças de aço inoxidável usinadas CNC;

• Projetando: Projeto CAD com recursos detalhados, dimensionamento e tolerância em software de projeto de computador.
• Código G/M: O software CAM converte o projeto CAD em códigos G ou M, e as informações podem ser lidas por usinagem CNC. Serve principalmente para controlar o movimento da ferramenta em um caminho de usinagem ideal.
• Configuração de ferramenta e peça de trabalho: A ferramenta de corte apropriada é fixada no fuso e a peça de aço inoxidável na mesa de trabalho ou mandril. 
• Usinagem: A ferramenta de corte segue automaticamente o caminho direcionado até que a geometria pretendida seja formada.
• Pós-processamento: O acabamento de superfície como lixamento, galvanização ou jateamento é aplicado para melhorar a suavidade. 

Classes de usinagem de aço inoxidável

Aços inoxidáveis

Quase todos graus de aço inoxidável são compatíveis com processos de usinagem CNC e algumas são classes de usinagem livre. Isso significa classes modificadas com alta usinabilidade, como 303, 316, 403F e 430F. As classes de aço inoxidável de usinagem livre são obtidas pela adição de enxofre, selênio ou outros elementos que atuam como quebra-cavacos e lubrificantes durante o processo de usinagem. 

• Aço Inoxidável 303 (UNS S30300)
• Aço Inoxidável 304 (UNS S30400)
• Aço Inoxidável 316 (UNS S30400
• Aço inoxidável 310S (UNS S31008)
• Aço Inoxidável 416 (UNS S41600)
• Aço inoxidável 420F (UNS S42020)
• Aço inoxidável 430FSe (UNS S43023)
• Aço inoxidável 17-4 PH (UNS S17400)
• Aço inoxidável 304L (UNS S30403)
• Aço inoxidável 316L (UNS S31603)

Além disso, 304 e 316 são as duas classes populares em projetos de usinagem. Comparação entre o aço inoxidável 304 e o 316., 316 contém quantidades 2-3% maiores de níquel do que 304, aumentando significativamente a resistência à corrosão contra ambientes de cloreto. Além disso, existe outro método para tornar as peças de aço inoxidável superiores à resistência à corrosão, chamado Passivação de Aço Inoxidável. Desenvolve uma camada de 2Cr2O3 sobre uma superfície de aço inoxidável neutralizando os íons de ferro livres.

Tipos de usinagem de aço inoxidável

Aço inoxidável cortado a laser 

Além disso, os tipos comuns de operações de usinagem de aço inoxidável são corte a laser, fresamento, furação, torneamento e retificação;

Corte a laser de aço inoxidável 

Embora os cortadores a laser de fibra e CO2 possam cortar aço inoxidável, os lasers de fibra são preferidos devido à sua velocidade e precisão. O corte a laser do aço inoxidável envolve o uso de um feixe de laser altamente intenso direcionado na posição de corte, que derrete ou vaporiza o metal para criar um corte limpo. A potência do laser depende da espessura do Chapa metálica de aço inoxidável.

Fresagem CNC de aço inoxidável 

No fresamento CNC de aço inoxidável, a peça é fixada em uma mesa e as fresas rotativas a moldam de acordo com o projeto programado. Esta máquina altamente versátil executa operações de corte, perfilamento, furação, abertura de canais e contorno com ferramentas apropriadas. A tolerância típica para fresamento de aço inoxidável é de 0.13 mm, mas pode ser tão baixa quanto 0.05 mm. Em seguida, a fresagem CNC de aço inoxidável pode produzir peças complexas para diversas aplicações industriais, desde componentes automotivos até equipamentos de processamento de alimentos.

Torneamento CNC de Aço Inoxidável 

No tipo de torneamento de aço inoxidável, uma peça de aço é girada em vez da ferramenta de corte, removendo material para moldá-la na geometria projetada. É ideal para peças de aço inoxidável axialmente simétricas, como eixos e buchas. Além disso, tornos CNC ou máquinas Turing são utilizados para este processo de usinagem.

Perfuração CNC em aço inoxidável 

Uma furadeira CNC usa brocas revestidas de metal duro ou diamante para criar furos profundos em peças de aço inoxidável. A usinagem de perfuração de aço inoxidável lida principalmente com furos cilíndricos de diferentes diâmetros. É comumente usado para fabricar componentes que requerem furos precisos, como placas de circuito impresso (PCBs), peças de motores e componentes e equipamentos industriais.

Retificação CNC de aço inoxidável

É a etapa de pós-processamento em que as peças de aço inoxidável usinadas em CNC são alimentadas em um rebolo giratório contendo uma camada abrasiva na parte superior. Este processo remove materiais menores da superfície do aço inoxidável e remove defeitos e irregularidades superficiais para uma superfície lisa (até 0.13 μm) e uniforme. Os abrasivos comuns para retificação de aço inoxidável são Óxido de Alumínio (Al2O3), Alumina Zircônia e Carboneto de Silício (SiC).

Enquanto isso, a distribuição do tamanho dos grãos para retificação de aço inoxidável é a seguinte;

• Grão Grosso (16 – 60): Remoção inicial rápida de material, desbaste.
• Grão Médio (80 – 180): Desbaste intermediário para preparar superfícies para acabamento posterior, como anodização ou chapeamento.
• Grão muito fino (800 – 3000): Esta técnica de acabamento de alto brilho remove arranhões finos e obtém um acabamento espelhado.

Dobra de aço inoxidável 

Chapas, tubos e barras de aço inoxidável podem ser dobrados em formatos ou perfis específicos. Na fabricação e fabricação, dobrando aço inoxidável é usado para diversas peças e produtos. Alguns exemplos são sistemas de escapamento automotivo, componentes estruturais aeroespaciais, dutos, etc. 

O mecanismo de dobra do aço inoxidável normalmente envolve uma prensa dobradeira e um mecanismo de matriz. A planilha é colocada na matriz com o ângulo de flexão necessário (U e V são matrizes comuns). Em seguida, a prensa dobradeira aplica pressão na peça, fazendo com que ela se deforme ao longo de um ângulo ou curva desejada. As técnicas incluem frenagem de prensa, dobra de rolo e dobra de tração rotativa, cada uma usando ferramentas específicas para obter dobras precisas e repetíveis.

Aplicações de usinagem de aço inoxidável em diferentes indústrias

A usinagem de aço inoxidável é usada em aplicações que exigem alta resistência, corrosão e resistência ao desgaste. Os aços de carbono também são adequados para peças e produtos dúcteis. Além disso, este método de fabricação é flexível com o volume de produção, desde a prototipagem rápida até a produção em larga escala.

Os exemplos de aplicação de usinagem de aço inoxidávell são como segue;

• Aeroespacial: Componentes de motores de aeronaves, peças de trens de pouso, fixadores, componentes de sistemas hidráulicos, pás de turbinas, escudos térmicos, componentes de sistemas de combustível, etc.
• Automotivo: Componentes do sistema de escapamento, eixos de engrenagem, válvulas do motor, componentes do chassi, injetores de combustível, peças de suspensão, etc.
• Médico: Instrumentos cirúrgicos, implantes, agulhas hipodérmicas, stents cardiovasculares, mobiliário médico, etc. 
• Processamento de comida: Tanques de armazenamento, transportadores, ferramentas de corte e fatiamento, máquinas de enchimento e embalagem, trocadores de calor, equipamentos misturadores, etc.
• Óleo e gás: Componentes de bombas de alta pressão, corpos de válvulas, ferramentas de fundo de poço, flanges e conectores, peças de equipamentos de perfuração, etc.
• Eletrônicos: Dissipadores de calor, gabinetes, suportes de PCB, suportes de montagem, etc.
• Marinho:  Peças de motor, eixos de hélice, ferragens de convés, acessórios de casco, componentes de direção, etc.

Desafios da usinagem de aço inoxidável

Embora a usinagem do aço inoxidável tenha vários benefícios, sua dureza, o rápido endurecimento devido ao acúmulo de calor e o mau acabamento superficial são os principais desafios no processo de usinagem. No entanto, estes podem ser abordados ou resolvidos com contramedidas.

Tabela: Desafios na Usinagem de Aço Inoxidável 

Fabrique suas peças de aço inoxidável na Boda

A fabricação CNC de aço inoxidável requer uma compreensão das propriedades do material e uma seleção apropriada de ferramentas de usinagem. Na Boda, nossos engenheiros especializados trabalham em estreita colaboração com os clientes para entender os requisitos e executar a usinagem com equipamentos CNC multieixos avançados. 

Além disso, nossa experiência em colaboração com indústrias automotivas, aeroespaciais, médicas, de processamento industrial e outras indústrias diversas pode ajudá-lo a ser competitivo no mercado. Nossa extensa rede de cadeias de fornecimento de materiais e infraestrutura CNC avançada reduzem significativamente os custos de usinagem em comparação com as empresas ocidentais.

Assim, envie-nos seu projeto de engenharia com as especificações exigidas do projeto para potencializar nossa serviços de usinagem de aço inoxidável. Entraremos em contato com você com um orçamento detalhado e planejamento adicional para o seu projeto.

Principais lições

1. O aço inoxidável é uma liga de alta resistência e resistente à corrosão que pode ser usinada com equipamentos CNC convencionais e avançados. 
2. Os tipos de usinagem comuns são fresamento, torneamento, furação, retificação e corte a laser.
3. Devido à adição de elementos como enxofre e selênio, classes de usinagem livre como 303, 316, 416 e 430F são modificadas para melhor usinabilidade.
4. As aplicações são amplamente utilizadas nas indústrias aeroespacial, automotiva, médica, de processamento de alimentos, petróleo e gás, eletrônica, marítima e muitas outras.
5. Alguns desafios potenciais na usinagem de aço inoxidável incluem baixa usinabilidade, superaquecimento, ciclo longo e acabamento perfeito. 

Perguntas Frequentes

Quais são os processos de usinagem do aço inoxidável?

Fresamento CNC, torneamento, furação, retificação e corte a laser são métodos de usinagem padrão para peças de aço inoxidável. Os fabricantes selecionam o processo com base na precisão, complexidade e aplicação exigidas da peça usinada.

As peças de aço usinadas em CNC são duráveis?

Sim, as peças de aço usinadas em CNC são altamente duráveis. Com manutenção periódica, geralmente duram mais de 20 anos.

É caro usinar tipos de aço inoxidável?

As ferramentas podem ser mais caras do que outros metais e plásticos mais macios, mas os benefícios, como resistência à corrosão e resistência, justificam os custos ligeiramente mais elevados.

Quais ferramentas de corte CNC são adequadas para usinagem de aço inoxidável?

As ferramentas de corte CNC adequadas para usinagem de aço inoxidável incluem ferramentas de aço rápido (HSS) com ponta de metal duro e ferramentas de cerâmica devido às suas altas temperaturas e capacidade de manuseio de pressão.

Quais são os usos de peças de usinagem de aço inoxidável?

Máquinas CNC e componentes de aço inoxidável são usados ​​na indústria aeroespacial, automotiva, em dispositivos médicos, no processamento de alimentos e bebidas e na construção.

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