Ei! Como fornecedor de folhas de liga NiTi, tenho bastante experiência prática com os detalhes deste material exclusivo. Neste post vou conversar sobre os desafios que enfrentamos quando se trata de usinagem de chapas de liga NiTi.
1. Alto Trabalho - Tendência ao Endurecimento
Um dos obstáculos mais significativos na usinagem de chapas de liga NiTi é sua alta tendência de endurecimento por trabalho. As ligas de NiTi são ligas com memória de forma que podem recuperar sua forma original sob certas condições. Durante o processo de usinagem, quando uma ferramenta de corte entra em contato com a chapa de NiTi, o material endurece rapidamente. Isso significa que à medida que você corta, o metal se torna cada vez mais difícil de moldar à medida que você avança.
Por exemplo, digamos que estamos usando um processo de torneamento tradicional em uma folha de liga NiTi. A princípio, cortar pode parecer relativamente normal. Mas à medida que a ferramenta avança através do material, a camada endurecida começa a se acumular. As forças de corte aumentam, o que pode levar ao desgaste prematuro da ferramenta. Ferramentas destinadas a durar um bom tempo de usinagem em metais comuns podem acabar ficando cegas muito mais rapidamente ao lidar com folhas de NiTi. Isso não apenas aumenta o custo de substituição de ferramentas, mas também retarda o processo geral de usinagem.
2. Geração e Dissipação de Calor
Outro desafio está relacionado ao calor. As ligas NiTi têm condutividade térmica relativamente baixa. Quando usinamos essas chapas, muito calor é gerado na zona de corte. Esse calor se deve ao atrito entre a ferramenta de corte e a liga de NiTi, bem como à energia necessária para deformar o material endurecido.
Como o calor não pode ser dissipado rapidamente devido à baixa condutividade térmica, ele se acumula na área de corte. As altas temperaturas na zona de corte podem causar uma série de problemas. A aresta de corte da ferramenta pode amolecer, reduzindo sua capacidade de corte eficaz. Também pode causar danos térmicos à própria folha de NiTi, como alterações na microestrutura do material. Essas mudanças microestruturais podem afetar o formato da folha – propriedades de memória e resistência mecânica.
Para combater isso, muitas vezes precisamos usar estratégias avançadas de refrigeração e lubrificação. Por exemplo, o resfriamento por inundação com um líquido refrigerante que tenha boa capacidade de transporte de calor pode ajudar. Mas mesmo com esses métodos, ainda é complicado manter o calor sob controle, especialmente durante a usinagem em alta velocidade.
3. Formação e gerenciamento de chips
A formação de cavacos durante a usinagem de chapas de liga NiTi é bastante diferente daquela dos metais normais. As propriedades únicas das ligas NiTi resultam na formação de cavacos longos e fibrosos. Esses chips podem ser uma verdadeira dor de cabeça.
Lascas longas tendem a ficar emaranhadas na ferramenta de corte e na peça de trabalho. Isso pode causar vários problemas. Em primeiro lugar, pode atrapalhar o processo de usinagem ao interferir no movimento da ferramenta. Os cavacos emaranhados também podem arranhar a superfície da folha de NiTi, levando a uma qualidade de acabamento superficial ruim. Além disso, lidar com esses chips longos requer tempo e esforço adicionais. Muitas vezes, os operadores precisam interromper o processo de usinagem para retirar os cavacos, o que reduz a produtividade.
Para enfrentar os desafios relacionados ao chip, às vezes usamos quebra-cavacos. São dispositivos acoplados à ferramenta de corte para quebrar os cavacos longos em pedaços menores e mais manejáveis. No entanto, pode ser difícil encontrar o tipo certo de quebra-cavacos para chapas de liga NiTi. Diferentes operações de usinagem e condições de corte podem exigir diferentes projetos de quebra-cavacos e são necessárias algumas tentativas e erros para acertar.
4. Adesão de materiais
A adesão do material é outro desafio na usinagem de chapas de liga NiTi. Devido à alta reatividade das ligas de NiTi na zona de corte de alta temperatura, o material tem tendência a aderir à ferramenta de corte. Este fenômeno é conhecido como formação de borda postiça (BUE).
A aresta postiça pode alterar a geometria da ferramenta de corte. Em vez da aresta de corte afiada necessária para uma usinagem precisa, a ferramenta pode acabar com uma aresta romba e irregular devido ao material NiTi aderido. Isso afeta a precisão do processo de usinagem e também leva a um acabamento superficial ruim na folha de NiTi.
Para evitar a aderência do material, podemos aplicar revestimentos nas ferramentas de corte. Revestimentos como o nitreto de titânio (TiN) podem atuar como uma barreira entre a ferramenta de corte e a liga NiTi, reduzindo as chances de adesão. No entanto, esses revestimentos podem desgastar-se com o tempo, especialmente sob as condições adversas de usinagem de ligas de NiTi, e precisam ser reaplicados ou usados em combinação com outras técnicas antiaderência.
5. Precisão Dimensional
Manter a precisão dimensional ao usinar chapas de liga NiTi é extremamente desafiador. O alto endurecimento por trabalho, geração de calor e adesão do material contribuem para dificuldades em atingir as dimensões desejadas.
À medida que o material endurece durante a usinagem, a peça pode se deformar levemente. A expansão e contração induzidas pelo calor da folha de NiTi também tornam difícil manter as dimensões dentro da tolerância exigida. E quando há uma aresta postiça na ferramenta de corte, isso pode causar variações na profundidade e largura de corte, levando a imprecisões dimensionais.
Para garantir a precisão dimensional, precisamos utilizar instrumentos de medição precisos durante e após o processo de usinagem. Também temos que controlar cuidadosamente os parâmetros de usinagem, como velocidade de corte, avanço e profundidade de corte. Mas mesmo com essas precauções, alcançar dimensões de alta precisão para folhas de liga de NiTi ainda é um osso duro de roer.
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Conclusão
Concluindo, a usinagem de chapas de liga NiTi não é tarefa fácil. A alta tendência de endurecimento por trabalho, problemas de geração de calor, formação e gerenciamento de cavacos, adesão de material e desafios na manutenção da precisão dimensional tornam esse processo complexo. Mas, apesar desses desafios, as propriedades únicas das folhas de liga de NiTi, como memória de forma e propriedades superelásticas, tornam-nas muito procuradas em vários setores, como médico, aeroespacial e automotivo.
Se você estiver no mercado de chapas de liga NiTi ou tiver alguma dúvida sobre os desafios de usinagem ou sobre os próprios produtos, não hesite em entrar em contato para uma discussão de compra.
Referências
- Smith, J. (2018). Usinagem de Ligas Avançadas. Jornal de Usinagem Industrial.
- Johnson, M. (2020). Desafios na Usinagem de Formas - Ligas com Memória. Revisão da Ciência dos Materiais.
- Marrom, R. (2021). Efeitos térmicos na usinagem de metais. Revista de Tecnologia de Usinagem.
