Quais são as propriedades do titânio que afectam a maquinabilidade?
O titânio é conhecido pelas suas caraterísticas invulgares, que têm um impacto considerável na maquinabilidade. A compreensão destas caraterísticas é fundamental para operações de maquinação eficazes. Aqui está uma visão geral da maquinação de titânio, abrangendo problemas e práticas recomendadas.
Baixa condutividade térmica
O titânio tem uma condutividade térmica muito baixa, o que significa que o calor criado durante o corte não se dissipa de forma eficiente. Em vez disso, concentra-se perto da aresta de corte, resultando em temperaturas de maquinação superiores a 1.093°C. Este calor pode acelerar o desgaste da ferramenta e possivelmente distorcer a aresta de corte.
Alta Reatividade Química
O titânio é quimicamente reativo, especialmente a altas temperaturas, o que pode causar escoriações e soldaduras entre o material e a ferramenta de corte. Este contacto pode causar falhas prematuras da ferramenta e lascamento.
Alta dureza
Muitas ligas de titânio, como a Ti-6Al-4V, têm níveis de dureza elevados (até 40 HRC), o que as torna mais difíceis de processar do que as ligas de titânio puro. A dureza aumenta com o endurecimento por trabalho durante a maquinagem, complicando o processo de corte.
Baixo módulo de elasticidade
O módulo de elasticidade inferior do titânio contribui para a sua flexibilidade, ou “elasticidade”, o que faz com que se desvie sob pressões de corte. Se não forem fornecidos apoio e rigidez suficientes, este comportamento pode causar vibrações e erros na maquinagem.
Quais são os diferentes métodos de corte de titânio?
O corte de titânio, que é conhecido pela sua elevada relação força/peso e resistência à corrosão, coloca desafios distintos devido à sua dureza e baixa condutividade térmica. A escolha do procedimento de corte correto é fundamental para alcançar a precisão e manter a integridade do material. Abaixo estão listados vários processos bem sucedidos de corte de titânio.
Corte manual
Serras de arco, tesouras e outras ferramentas manuais podem ser úteis para pequenos trabalhos. Como o titânio é muito duro, este método não é tão bom para trabalhos maiores porque requer muito trabalho e tempo. Ao cortar à mão, utilizar ferramentas com pontas de carboneto pode tornar o trabalho mais rápido.
Corte com serra
A utilização de serras de fita com lâminas com ponta de carboneto permite efetuar cortes precisos. Para evitar o sobreaquecimento e o desgaste da ferramenta, mantenha a velocidade de corte moderada e utilize líquidos de refrigeração adequados.
Corte a laser
O corte a laser proporciona uma excelente precisão e é perfeito para formas complicadas. Cria poucas zonas afectadas pelo calor, mantendo as caraterísticas do material. No entanto, pode não ser adequado para cortar peças maiores de titânio.
Corte por plasma.
Este processo derrete e remove o material utilizando um jato de alta velocidade de plasma ionizado. É útil para cortar chapas de titânio mais espessas, mas pode produzir uma zona afetada pelo calor maior do que o corte a laser.
Corte por jato de água
O corte por jato de água, que utiliza um fluxo de água a alta pressão combinado com partículas abrasivas, é um procedimento a frio que remove as zonas afectadas pelo calor. É adequado para cortar grandes peças de titânio, preservando a integridade estrutural do material.
Fresagem e torneamento
O titânio pode ser cortado utilizando equipamento de fresagem e torneamento CNC, que são particularmente úteis para formas complicadas. A utilização de ferramentas de metal duro com revestimentos adequados, como o nitreto de alumínio e titânio (TiAlN), pode melhorar a vida útil e o desempenho da ferramenta. Para reduzir a acumulação de calor, mantenha as velocidades de corte baixas e as taxas de avanço elevadas.
Serragem a frio
As serras a frio cortam metal utilizando uma lâmina de serra circular, transferindo o calor gerado pelo corte para as aparas produzidas pela lâmina de serra, mantendo a lâmina e o material a ser cortado frios. Esta abordagem é boa para cortar titânio, reduzindo a deformação induzida pelo calor.（Wikipedia）
Usinagem por ultra-sons
Para cortar titânio, esta nova técnica utiliza vibrações ultra-sónicas e uma pasta abrasiva. É adequada para cortar formas complicadas e ligas de titânio difíceis de maquinar.
Corte por electroerosão a fio
A maquinagem por descarga eléctrica de fio (EDM) é uma técnica de corte de titânio que utiliza um fio fino e condutor de eletricidade. É extremamente precisa e capaz de manter tolerâncias apertadas, o que a torna perfeita para produtos complexos.
Dicas para um corte bem sucedido de titânio
Ao cortar titânio, é essencial concentrar-se nas quatro práticas-chave seguintes para obter resultados óptimos.
Selecionar ferramentas de corte adequadas
Utilize ferramentas específicas para titânio, como as feitas de carboneto ou aço rápido revestido com nitreto de alumínio e titânio (TiAlN). Estes materiais podem suportar as altas temperaturas e o stress envolvidos no corte de titânio.
Otimizar os parâmetros de corte
Manter velocidades de corte moderadas e taxas de avanço elevadas para reduzir a acumulação de calor e o endurecimento por trabalho. Para operações de desbaste, sugere-se uma velocidade de corte de 60 m/min.
Garantir um arrefecimento adequado
Utilize líquido de refrigeração de alta pressão para dispersar eficazmente o calor e permitir a evacuação das aparas. Este método reduz o perigo de desgaste da ferramenta e de danos materiais.
Manter a rigidez e a estabilidade
Fixe bem a peça de trabalho e utilize configurações de máquina sólidas para reduzir as vibrações, que podem causar vibrações da ferramenta e uma fraca suavidade da superfície. Ferramentas de corte mais curtas também podem ajudar a reduzir a deflexão.
FAQS
O titânio é difícil de cortar?
Sim, o titânio é frequentemente considerado difícil de cortar devido a várias qualidades intrínsecas e problemas relacionados com o material. No entanto, com a máquina-ferramenta e a abordagem de maquinação corretas, o titânio pode ser facilmente cortado.
Que ferramentas de material são melhores para cortar titânio?
As ferramentas com ponta de carboneto são ideais para o corte de titânio devido à sua dureza e resistência ao calor. As ferramentas com revestimento de diamante são muito úteis, especialmente para cortes precisos.
O titânio pode ser cortado manualmente?
O corte manual é possível, mas é moroso devido à dureza do titânio. As lâminas com ponta de carboneto e os líquidos de refrigeração podem ajudar a aumentar a eficiência.
O corte do titânio afecta as suas propriedades?
O corte incorreto pode causar endurecimento por trabalho e tensões residuais, o que pode enfraquecer as suas qualidades mecânicas. A utilização dos métodos e definições de corte corretos ajuda a manter a pureza do material.
Conclusão
Para ser bom no corte de titânio, é necessário saber como funciona e como utilizar as ferramentas corretas. Pode contornar os problemas e garantir que os seus projectos de titânio são de alta qualidade, escolhendo as ferramentas certas, afinando as definições de corte e certificando-se de que arrefecem corretamente.
