O que é um veio maquinado?
Um veio maquinado é uma peça cilíndrica ou redonda que facilita a transferência de movimento de rotação e de potência. Estes são muito úteis em várias aplicações, incluindo automóveis e aviões. Os veios por medida são fabricados em barras que sofrem movimentos lineares necessários à precisão da máquina. Ambos os tipos de veios devem ser fabricados dentro de limites estreitos. Eles devem ser capazes de suportar cargas especiais e trabalhar eficientemente sob condições severas.
A produção de veios tem um longo historial. As provas mais antigas provêm de Persépolis, no Irão, onde as máquinas moldavam barras de metal em veios. Este processo evoluiu ao longo dos séculos. Ele atende às necessidades de indústrias como a automobilística, aeroespacial e de engenharia. Atualmente, são produzidos vários veios para diferentes aplicações, utilizando técnicas e materiais actuais.
Os veios maquinados utilizam a força de rotação, conferindo um binário que permite o funcionamento suave e a eficiência das máquinas. Os feitos à medida podem proporcionar o melhor movimento linear. Isto evita problemas como o esgotamento. Ambos os tipos são cruciais. Melhoram o desempenho e a funcionalidade das máquinas. Por isso, são essenciais em muitas áreas.
Processamento de veios maquinados à medida
O fabrico de eixos personalizados tem três vantagens principais. Têm dimensões exactas, precisão e um acabamento de superfície superior. O processo começa com a definição da utilização do veio. Isto inclui as condições a que será submetido e os requisitos do projeto. Isto é para garantir que cada um é exato e funciona conforme necessário.
Seleção de materiais
A escolha do material é fundamental. O alumínio, a fibra de carbono, o aço e o plástico são materiais utilizados para outros fins. Por exemplo, na indústria, as pessoas utilizam o aço porque é resistente. O alumínio é utilizado em veículos de recreio principalmente pela sua leveza.
Conceção e programação
Na fase de projeto, deve ser estabelecido o material utilizado para fabricar o veio, o seu diâmetro e comprimento. Em seguida, é produzida uma planta pormenorizada num software CAD. Após este processo de maquinagem, o software CAM é programado para gerar percursos de ferramentas e um programa CNC (código G).
Corte e modelação
Este material é cortado em forma utilizando serras ou lasers antes de ser maquinado à medida utilizando fresadoras CNC. O desbaste envolve o corte do material em peças mais pequenas e o seu torneamento com uma fresadora para as moldar com precisão.
Configuração da máquina
Para configurar uma máquina CNC, é necessário escolher um tipo de máquina adequado – uma fresadora ou um torno, preparar a peça de trabalho e selecionar as ferramentas de corte, entre outros aspectos. Trata-se de fixar as peças com dispositivos de fixação e de utilizar ferramentas de corte afiadas para garantir a precisão.
Processo de maquinação de veios
O torneamento CNC lida bem com peças cilíndricas. É ideal para o fabrico de veios personalizados. Deve também envolver um controlo e inspecções cuidadosos durante todo o processo. Estes controlos destinam-se a garantir a qualidade.
Tratamento térmico
Existem diferentes tipos de processos de tratamento térmico. O martelamento assegura que o veio pode suportar as mudanças de temperatura e ambientais durante a utilização.
Acabamento de superfícies
A superfície dos eixos pode ser melhorada através de técnicas de jato de areia, anodização ou passivação. Se isto for efectuado, os eixos servirão melhor o seu objetivo e terão sempre um bom aspeto. Isto também é feito por galvanoplastia. Os métodos satisfazem as especificações exigidas para diferentes aplicações.
Inspeção e controlo de qualidade
Para medir todos os veios personalizados, são utilizados micrómetros, calibradores, paquímetros, etc., para garantir que estão em conformidade com as tolerâncias desejadas.
Embalagem
Por fim, os eixos são cuidadosamente embalados. O objetivo é evitar danos durante o transporte. Devem chegar intactos ao seu destino para serem utilizados em diversas aplicações.
Variedades e aplicações de veios maquinados
Eixos ocos
Os veios ocos têm um orifício ou espaço no seu centro, permitindo a passagem rápida de fluidos, fios e outros elementos, tornando-os mais acessíveis para aplicações sensíveis ao peso, como carros de corrida e aviões. São mais leves do que os veios sólidos do mesmo tamanho. Também desempenham um papel importante em sistemas de transporte, bombas e dispositivos médicos. O seu peso reduzido ajuda as indústrias automóvel e aeroespacial. Melhora o desempenho e a eficiência do combustível.
Eixos roscados
Os veios roscados têm roscas interiores ou exteriores que coincidem com as suas contrapartes, como as porcas. Por exemplo, os veios roscados são melhores quando a montagem é frequentemente necessária, ou a desmontagem é comum em trabalhos eléctricos ou de canalização. Os fusos roscados, os parafusos de avanço e os dispositivos de fixação também utilizam veios roscados de forma adequada. No entanto, os ajustes devem ser precisos para montagens mecânicas. E os encaixes têm de ser seguros.
Eixos com chaveta
Os veios com chaveta possuem um corte único chamado rasgo de chaveta que mantém as rodas dentadas, as polias ou as engrenagens fixas. Uma vez instalado nos eixos com chaveta, o rasgo de chaveta impede que as peças girem ou saiam do lugar. Estas situações exigem equipamento de binário elevado, como motores e bombas. Por exemplo, os motores industriais podem ter veios com chaveta mantendo as engrenagens intactas. Isto facilita uma transmissão de energia suave e fiável.
Eixos estriados
Os veios estriados possuem ranhuras chamadas estrias que se encaixam precisamente nas estrias correspondentes encontradas em peças como rodas de polias ou engrenagens. Um ajuste firme permite que a potência flua suavemente através destas peças. É útil para o posicionamento e o binário. Por exemplo, nas transmissões de automóveis, todas as peças devem mover-se em conjunto. Isto deve-se aos veios estriados. Isto garante uma transmissão de energia eficiente. Estes são utilizados na indústria automóvel, entre outras, e em aplicações industriais e aeroespaciais.
Eixos cónicos
Os veios cónicos tornam-se mais finos ao longo do seu comprimento. Esta forma proporciona uma aderência firme a peças como polias, engrenagens e cubos de rodas de automóveis. Estes veios são frequentemente ajustados com um rasgo de chaveta ou feitos para encaixar de forma cónica, de modo a que os componentes permaneçam firmemente montados. Além disso, o design cónico também facilita a desmontagem e a montagem de várias peças. Isto ajuda a simplificar as substituições ou os trabalhos de manutenção. Por exemplo, num cubo de roda automóvel, um veio cónico assegura um encaixe perfeito, o que mantém a roda segura e estável.
Eixos sólidos
Os eixos sólidos são como pequenas barras de aço ou alumínio que foram esticadas em hastes longas. São básicos mas sólidos. Por isso, podem ser utilizados em aplicações de fraca potência ou de baixa velocidade. Estas incluem ferramentas manuais para electrodomésticos e pequenas máquinas. A sua estrutura robusta torna-os altamente duráveis quando utilizados em diferentes sistemas mecânicos.
Eixos escalonados
Os veios escalonados têm vários diâmetros ao longo do seu comprimento, o que lhes permite suportar rolamentos, engrenagens e polias, entre outras peças. Esta caraterística permite que as peças passem facilmente de uma gama de tamanhos para outra. Isto faz com que sejam amplamente utilizados em sistemas de transmissão de energia. A configuração escalonada aumenta a versatilidade, permitindo montagens mecânicas complexas.
Eixos de pistão
Estes pistões movem-se para trás e para a frente através das paredes do cilindro para gerar movimento. O movimento resultante de objectos grandes e pesados que deslizam para cima ou para baixo na haste é típico deste caso. O design da haste do pistão é robusto. Pode suportar forças pesadas resultantes destas utilizações. Por isso, proporciona um desempenho fiável.
Eixos sem-fim
O eixo do sem-fim tem no seu interior discos semelhantes a parafusos sem-fim. Estes podem rodar numa linha axial paralela ao seu movimento dentro do espaço do sem-fim. Os processadores de alimentos devem ser eficientes e sustentáveis. As roscas sem-fim são também mecanismos de acionamento adequados para a maioria dos ventiladores. A sua forma única permite uma transferência de movimento suave. Isto reduz o atrito desnecessário em sistemas mecânicos.
Eixos de engrenagem
Estas transmissões de potência são essenciais nos automóveis e noutros aparelhos em que as engrenagens têm um papel vital a desempenhar. Pode optar-se por veios de transmissão manuais ou automáticos. Isto permite-lhe percorrer longas distâncias a alta velocidade sem se desgastar.
Técnicas de fabrico de veios de precisão
Máquina de torneamento CNC
O torno CNC é muito rápido para maquinar peças torneadas cilíndricas. A máquina gira em torno do fuso do cabeçote móvel e perfura o material com uma ferramenta de corte fixa mantida por um carro de torre. É importante porque permite obter qualquer diâmetro e acabamento de superfície desejados. É preferida na produção de grandes volumes, uma vez que as suas ferramentas especializadas cortam o material a partir do eixo rotativo.
Fresadora CNC
Este processo utiliza um cortador rotativo para criar caraterísticas como estrias, planos e ranhuras de chaveta. Molda o veio estacionário numa forma e tamanho desejados. A ferramenta pode ser um dispositivo rotativo multiponto ou uma fresa de topo. Encaixa-se num suporte adaptador na cabeça de fresagem ou no carro da torre de uma máquina CNC. Os cortes de fresagem são sempre precisos e rectos no veio estacionário.
Máquinas de retificação CNC
Para garantir que os veios maquinados são lisos, a retificação CNC esfrega-os contra rodas ou discos abrasivos rotativos. Isto garante que os produtos acabados cumprem as tolerâncias dimensionais e os tamanhos especificados. Os veios de transmissão personalizados construídos desta forma têm de ter tolerâncias e dimensões definidas para funcionarem corretamente. Isto leva a um acabamento de boa qualidade.
Máquina de perfuração CNC
As sequências são produzidas em diferentes dimensões diamétricas ao longo dos veios utilizando também máquinas de perfuração CNC; estas ranhuras podem ser mais profundas, dependendo da sua utilização prevista. Com o seu baixo custo e simplicidade, forma bem orifícios e canais em veios personalizados.
Maquinação por Descarga Eléctrica (EDM)
A eletricidade é utilizada para remover parte ou a totalidade de uma peça de trabalho do metal. Isto cria pequenas caraterísticas chamadas componentes em metais como o aço, o cobre ou o alumínio. Este processo é designado por EDM. Torna inútil o conhecimento especializado na criação de caraterísticas complexas. Isto porque pode ser feito sem conhecimentos especiais das regras de design de fabrico. Em vez disso, basta um conhecimento básico de matemática, incluindo trigonometria. Este processo é utilizado para fazer pequenos traços em veios sólidos.
Materiais para maquinagem de peças de veios
Vários materiais com propriedades únicas produzem veios de precisão que correspondem a necessidades de aplicação específicas. Estes devem ser capazes de lidar com as exigências operacionais porque têm de ser sólidos e duradouros.
Alumínio
Sendo leve e resistente à corrosão, o alumínio é facilmente maquinável. Por exemplo, é ideal para aplicações de baixo peso, como nos sectores de alto desempenho e aeroespacial. Um exemplo seriam os carros de corrida, onde os veios de transmissão em alumínio são frequentemente instalados para reduzir o peso e aumentar a aceleração.
Aço inoxidável
Ideal para condições expostas à água ou a elementos corrosivos, o aço inoxidável é altamente resistente à corrosão. São comuns nos graus 304 e 316 em fábricas de produtos químicos e em ambientes marítimos, e não enferrujam facilmente quando sujeitos a ambientes agressivos.
Aço carbono
O aço-carbono também pode ser tratado termicamente para obter uma dureza extra, uma vez que possui uma excelente resistência à tração e maquinabilidade. Os veios de bombas e motores utilizam principalmente tipos de baixo carbono, sendo o tipo 1045 famoso por estas duas aplicações. Os aços com baixo teor de carbono oferecem uma boa resistência. Isto torna-os rentáveis. Os aços com elevado teor de carbono oferecem ainda mais resistência.
Titânio
É conhecido pela sua elevada relação força/peso e resistência à corrosão. Além disso, o titânio é utilizado na indústria aeroespacial. Necessita de uma resistência extrema porque é de alto desempenho. O titânio é utilizado em eixos personalizados, o que significa que pode suportar o stress antes de se partir.
Aço de liga leve
Este material é forte, como as ligas 4140 ou 4340, e é utilizado em condições severas com temperaturas elevadas. Normalmente, os construtores fixam-nos em grandes motores industriais e estruturas de maquinaria. Estes aços podem conter molibdénio, crómio e níquel. Estes elementos aumentam a resistência ao desgaste.
Ligas de níquel
A altas temperaturas e com excelente resistência à corrosão, as ligas de níquel como o Inconel 600 e 800 são fiáveis. São utilizadas em veios de turbinas e noutras aplicações exigentes. Podem ser utilizadas mesmo em condições severas e conservam as suas propriedades.
Materiais compósitos
Os materiais compósitos avançados, como a fibra de carbono, tornaram populares as corridas de desempenho. Estes materiais combinam na perfeição as qualidades de elevada resistência e leveza. Alguns deles são ideais nos casos em que é necessário reduzir o peso numa quantidade significativa. Estes materiais tornam-se óptimos substitutos dos metais; são úteis quando os materiais tradicionais falham.
Acabamento de superfície para eixos personalizados
Passivação
A passivação é utilizada para melhorar o veio de aço inoxidável. A limpeza deste tipo de veio com ácido remove o ferro livre e outros contaminantes. Isto forma uma camada passiva de óxido que melhora a resistência à corrosão.
Anodização
A anodização proporciona a melhor solução para os eixos de alumínio, dando-lhes uma superfície dura que resiste à corrosão. A anodização também melhora o seu aspeto estético, especialmente quando se introduzem corantes decorativos.
Galvanoplastia
A galvanoplastia adiciona uma fina película de zinco, níquel ou ouro à superfície. Isto torna-a altamente resistente ao desgaste e à corrosão.
Jateamento de esferas
A decapagem com grânulos utiliza esferas de aço de alta pressão ou partículas de vidro finas para limpar a superfície. A superfície fica com um aspeto limpo, baço ou acetinado.
Polimento
Este método elimina todos os cortes e riscos por abrasão. Isto evita a contaminação e a oxidação. Melhora também a resistência à corrosão e a refletividade.
Cromagem
Este tipo de veio é revestido com uma fina camada de crómio, o que resulta numa maior dureza e resistência à ferrugem. Tem um revestimento brilhante mas resistente, que pode resistir a ambientes difíceis, incluindo cenários de utilização contínua.
Sugestões para o fabrico de peças de veio
Para suportar as cargas e os binários previstos, é necessário garantir que as peças do veio são fiáveis e precisas. Através deste processo, é possível selecionar o material e o diâmetro adequados do veio para evitar falhas durante o funcionamento.
Material do veio
O material adequado deve ser escolhido com base na força, temperatura e resistência à corrosão, entre outros factores. Os materiais mais comuns incluem o aço inoxidável, o carbono, as ligas e o alumínio. A escolha do material deve corresponder aos requisitos do projeto e à dotação orçamental.
Determinar o comprimento e o diâmetro do veio
A maquinação do comprimento e do diâmetro de um veio para satisfazer os requisitos da aplicação ajuda a evitar a deflexão e as vibrações. Escolha uma forma de secção transversal que possa suportar a carga.
Acabamento de superfícies
Um acabamento de superfície adequado melhora a durabilidade do veio. Exemplos destes acabamentos incluem a anodização ou o revestimento em pó. Aumentam a resistência à corrosão, ao desgaste e à fricção.
Controlo de qualidade na maquinação de veios
Quando se trata de eixos funcionais, o controlo de qualidade é fundamental. As inspecções e os testes regulares verificam as dimensões, as propriedades dos materiais e os acabamentos de superfície. Alguns métodos incluem medição por coordenadas e testes de rugosidade e dureza da superfície. Asseguram também a rastreabilidade e o cumprimento das regras através de documentação exaustiva.
Análise de tensões
A realização de análises de tensão revela áreas propensas a tensões elevadas e pontos de falha em termos gerais. O software de engenharia modela isto utilizando técnicas de otimização.
Alinhamento do eixo
Podem ser utilizadas ferramentas de precisão e técnicas adequadas para obter um alinhamento correto. Ter em conta o ambiente para reduzir as vibrações, reduzindo assim também o desgaste.
Conclusão
Os veios maquinados desempenham um papel fundamental nas máquinas modernas, assegurando um funcionamento suave e um elevado desempenho. Com um fabrico preciso e um rigoroso controlo de qualidade, estes componentes cumprem as rigorosas normas da indústria.
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