O que são peças e componentes maquinados？

O que são peças maquinadas?

As peças maquinadas são componentes cujas formas são derivadas de materiais como o metal ou o plástico através de máquinas, incluindo fresas, tornos e tupias. As ferramentas removem material adicional para dar a forma pretendida.

A maquinação pode ser efectuada por operadores manuais ou digitalmente através de máquinas CNC (Controlo Numérico Computorizado). As tarefas rápidas que exigem precisão humana são mais adequadas para a maquinagem manual, enquanto a maquinagem CNC é adequada para formas complexas e repetíveis.

Consequentemente, com técnicas como a fresagem e o torneamento, a maquinagem CNC melhorou a precisão no fabrico de componentes maquinados e aumentou a eficiência. Consequentemente, as peças maquinadas tornaram-se indispensáveis em sectores como o aeroespacial e o automóvel, onde a exatidão da fiabilidade dos componentes é fundamental.

Além disso, alguns componentes de engenharia são primeiro fundidos ou moldados e depois maquinados para os completar. Estas peças são por vezes referidas como peças parcialmente maquinadas ou pós-maquinadas, o que indica a versatilidade e a importância da maquinagem nos processos de fabrico modernos.

As aplicações das peças maquinadas

Indústria aeroespacial:

• Aplicações: Componentes de motores de aeronaves, elementos estruturais de fuselagem, trens de aterragem, etc.
• Caraterísticas do sector: Requer uma precisão e fiabilidade extremamente elevadas.
• Requisitos para as peças: Devem suportar temperaturas e pressões extremas e ter uma elevada resistência à corrosão e força.
• Vantagens: A maquinagem de precisão garante que os componentes cumprem as normas de segurança mais rigorosas, aumentando a segurança e a eficiência do voo.

Indústria automóvel:

• Aplicações: Componentes do motor, sistemas de transmissão, peças do sistema de suspensão.
• Caraterísticas do sector: Produção em massa com custos elevados e exigências de eficiência.
• Requisitos das peças: Elevada durabilidade, boa resistência mecânica e resistência ao desgaste.
• Vantagens: As peças maquinadas melhoram o desempenho do veículo, reduzem as taxas de avaria e prolongam a vida útil.

Setor médico:

• Aplicações: Ferramentas cirúrgicas, dispositivos implantáveis, substituições de articulações e implantes dentários.
• Caraterísticas do sector: Requisitos extremamente elevados em termos de biocompatibilidade e precisão do produto.
• Requisitos para as peças: Os materiais não tóxicos e biocompatíveis têm de ser altamente precisos para se adaptarem a anatomias humanas complexas.
• Vantagens: A maquinagem de precisão garante a segurança e a funcionalidade dos dispositivos médicos, melhorando os resultados dos tratamentos.

Indústria eletrónica:

• Aplicações: Componentes para hardware informático, dispositivos móveis e equipamento de comunicação.
• Caraterísticas do sector: Busca da miniaturização e alta integração de tecnologia.
• Requisitos para as peças: Projectos de precisão extremamente elevada e miniaturização complexa.
• Vantagens: A maquinação de precisão torna os dispositivos electrónicos mais compactos, eficientes e funcionais.

Setor da energia (como o petróleo e o gás):

• Aplicações: Equipamentos de perfuração, componentes de sistemas de transmissão.
• Caraterísticas do sector: Ambientes agressivos com elevadas exigências em termos de fiabilidade e durabilidade do equipamento.
• Requisitos para as peças: Devem resistir a alta pressão, altas temperaturas e ambientes corrosivos.
• Vantagens: As peças maquinadas melhoram o desempenho e a segurança do equipamento, reduzindo os custos de manutenção e o tempo de inatividade.

Como conceber peças maquinadas por medida

Para garantir que as peças maquinadas por medida são funcionais e duradouras, é importante seguir alguns princípios de conceção. Se forem utilizadas as especificações corretas, podem ser evitados contratempos mecânicos e os componentes podem encaixar perfeitamente nos seus conjuntos, reduzindo a necessidade de ajustes e reparações dispendiosas. Isto também melhora a qualidade do produto final de acordo com as diretrizes das normas, levando à confiança e à satisfação geral dos utilizadores.

Espessura da parede

Ao trabalhar com peças maquinadas, é necessário mencionar que os metais devem ter uma espessura mínima de parede de 0,8 mm e os plásticos – 1,5 mm. Isto permitirá a engenharia durante o fabrico e a utilização do componente sem quebras ou deformações no futuro. Por exemplo, as peças de alumínio com espessuras inferiores a esta recomendação podem vibrar e dobrar.

Cortes inferiores

Sem ferramentas especiais, os cortes inferiores não devem ir além de aproximadamente 0,5 mm de profundidade. Em alternativa, o equipamento padrão permite um corte inferior a três milímetros de profundidade. No entanto, ao conceber projectos que exijam cortes inferiores mais profundos, é necessário ter em conta um custo adicional e possíveis compromissos relativamente à integridade estrutural.

Cavidades, furos e roscas

Para facilitar a utilização eficiente de ferramentas e proporcionar resistência ao material, as normas de conceção de cavidades sugerem que estas caraterísticas não devem ter menos de 4 mm de profundidade nem mais de 10 mm. Os orifícios roscados também devem ser concebidos tendo em conta este facto; por conseguinte, a rosca deve ter uma profundidade igual ao diâmetro recomendado para M6 – 9 mm – caso ocorra alguma situação de suporte de carga.

Escadas

A escala de maquinação dos componentes determina os níveis de tolerância dimensional tolerados pelos projectistas desses componentes até atingirem limites inaceitáveis. A tolerância dos componentes de pequena escala (inferior a 50 mm) é normalmente de ±0,05 mm, enquanto que os de maior escala (superior a 100 mm) podem ser tolerados até ±0,1 mm devido ao comportamento do material durante os processos de maquinagem.

Saliências

As saliências das peças maquinadas, como as patilhas ou as saliências, não devem prolongar-se mais de três vezes a espessura da sua base para cima, a partir das superfícies às quais se destinam originalmente a ser fixadas ou colocadas em cima. Por outro lado, é necessário garantir que uma protuberância com uma espessura de base de 2 mm não excede 6 mm de altura, se não se quiser que a sua estrutura enfraqueça, provocando a sua deformação ou quebra.

Raios de canto interiores

Os cantos dos raios internos são cruciais para reduzir a concentração de tensões nas peças maquinadas. Para a maioria dos materiais, o raio recomendado é um mínimo de 1 mm, mas para os mais duros, como o aço inoxidável, pode ser de 2 mm para cima para evitar fissuras devido à sua utilização.

Bolsos

Na maioria dos casos, os bolsos em peças maquinadas têm uma profundidade máxima de três vezes o diâmetro da ferramenta. Um bolsão não deve exceder este valor se for feito com uma ferramenta de 4 mm de diâmetro para garantir a remoção eficiente de cavacos e a estabilidade da ferramenta.

Profundidade de roscagem pré-perfuração

Para garantir a formação correta da rosca, a profundidade de pré-perfuração deve ser, pelo menos, uma vez e meia superior ao diâmetro da torneira. Se considerarmos a torneira padrão M8 com 6,8 mm de diâmetro, então a pré-perfuração seria de aproximadamente 10,2 mm para permitir o encaixe completo sem afetar a sua resistência.

Furos roscados

Os furos roscados em superfícies maquinadas têm de ter um diâmetro interno mínimo para desempenharem corretamente as suas funções. Por outras palavras, um orifício roscado M4 deve ser perfurado pelo menos 3,3 mm antes de ser roscado, e qualquer parafuso deve ser colocado com um comprimento mínimo igual a 8 mm.

Texto e letras

Para garantir a legibilidade após a pintura ou outros processos de acabamento, deve haver texto e letras nas peças maquinadas com pelo menos cinco milímetros de altura; no entanto, as suas profundidades não devem descer abaixo da marca do milímetro. Os painéis de controlo das máquinas apresentam normalmente etiquetas gravadas que devem permanecer facilmente perceptíveis, mesmo nas condições industriais adversas em que são utilizados5.

Acabamento da superfície

Os acabamentos de superfície das peças maquinadas diferem consoante as exigências da aplicação. Enquanto a maioria das aplicações industriais pode exigir apenas um valor de rugosidade (Ra) de 1,6 µm, os acabamentos mais finos, como os das válvulas hidráulicas, podem enquadrar-se no intervalo especificado pela norma ASME B46.1, que é de 0,4 µm.

Material das peças maquinadas

A escolha dos materiais na conceção e produção mecânica é muito importante para o funcionamento, fiabilidade e economia dos produtos. Os materiais corretos são necessários para manter a resistência da estrutura, melhorar a produtividade, reduzir o impacto ambiental e reduzir os custos, que são vitais para o sucesso no mercado.

• Metais: Incluem principalmente materiais processados como o aço (por exemplo, aço-carbono ou aço-liga), alumínio, cobre e aço inoxidável. Estes materiais têm boas propriedades mecânicas e podem ser facilmente processados.
• Plásticos: Simultaneamente, podem ser desenvolvidos componentes sem carga a partir de determinados plásticos de engenharia específicos, como o nylon, o policarbonato e o PTFE (Teflon), quando não é necessária uma elevada resistência.
• Cerâmica: Por outro lado, as cerâmicas, como o carboneto de silício e a alumina, são dispendiosas de maquinar, mas podem suportar condições difíceis, como temperaturas elevadas ou situações altamente abrasivas.
• Compósitos: Os compósitos de fibra de carbono e os compósitos de plástico reforçado com fibra de vidro são utilizados em aplicações especializadas devido à sua excelente relação resistência/peso.

Vantagens das peças maquinadas

No MOQ

Uma das vantagens significativas das peças maquinadas no fabrico e conceção é o facto de não terem uma quantidade mínima de encomenda. Este atributo traz flexibilidade às organizações, permitindo-lhes gerir eficazmente os seus custos e o seu inventário.

Bons protótipos

As peças maquinadas também oferecem capacidades de prototipagem, que são factores significativos na maquinação. Os engenheiros podem construir e testar protótipos rapidamente, permitindo uma rápida iteração e desenvolvimento. Este processo, por conseguinte, reduz o tempo necessário para que um novo produto chegue ao mercado.

Liberdade de conceção

As peças maquinadas têm uma excelente liberdade de design. Isto porque os fabricantes podem gerar formas complexas e detalhes intrincados, o que não é possível com outros métodos de fabrico. Em última análise, esta caraterística melhora tanto a funcionalidade como a estética dos produtos finais.

Qualidade

Em termos de qualidade, as peças maquinadas estão à frente das suas alternativas. São produzidas com precisão; por conseguinte, é possível obter tolerâncias mais rigorosas do que as obtidas com peças fundidas ou forjadas. Estes aspectos permitem obter componentes de maior qualidade que resultam num melhor desempenho e em produtos mais duradouros para o utilizador final.

Tempos de espera

Geralmente, os prazos de entrega das peças maquinadas tendem a ser mais curtos do que os de outros processos de produção. A natureza direta da maquinagem assegura tempos de execução mais rápidos, uma vez que não há necessidade de moldes ou configurações. Estas capacidades de resposta rápida ajudam as empresas a responder prontamente às exigências do mercado.

Alterações

Durante a produção, a maquinagem permite efetuar facilmente alterações nos componentes. No caso de serem necessárias alterações numa peça, estas podem ser executadas prontamente sem causar um tempo de inatividade mais longo ou ser demasiado dispendiosas. Por conseguinte, esta flexibilidade contribui fortemente para aperfeiçoar o design dos produtos.

Força

A resistência das peças maquinadas é outra vantagem que não pode passar despercebida a estes artigos. A escolha de materiais, incluindo metais e plásticos de alta resistência, garante durabilidade e resistência contra condições adversas e níveis de tensão elevados, tornando-os ideais para aplicações críticas.

Acabamento da superfície

Por último, as peças maquinadas proporcionam frequentemente acabamentos de superfície superiores em comparação com quaisquer outros processos de fabrico envolvidos na sua produção, por boas razões. Uma vez que as ferramentas utilizadas na maquinagem são precisas, as superfícies resultantes estão prontas a utilizar ou requerem um pós-processamento mínimo. Este atributo é importante para peças com elevados padrões estéticos ou requisitos de desempenho específicos.

As técnicas e os processos de maquinagem de peças

A variedade de processos e métodos de fabrico permite aos criadores e produtores selecionar a técnica mais adequada às caraterísticas específicas dos produtos e às propriedades dos materiais. Consequentemente, esta adaptabilidade garante que a maquinagem pode efetivamente mudar de forma, desde formas simples a complexas, bem como de materiais, desde plásticos macios a metais duros. Por conseguinte, é necessário dispor de máquinas-ferramentas com capacidades flexíveis e elevada precisão para a produção em massa ou para encomendas individuais, uma vez que estão preparadas para satisfazer requisitos rigorosos e exigências variáveis.

• Fresagem: Na fresagem, a fresadora CNC produz peças fresadas a partir do material em stock. Produz peças com superfícies planas ou com contornos, utilizando diferentes máquinas e ferramentas de corte, como a fresagem de face, a fresagem de topo, a fresagem CNC, entre outras.
• Torneamento: No torneamento, as peças torneadas são produzidas à medida que uma peça de trabalho roda enquanto uma fresa remove material de modo a produzir formas cilíndricas. O torneamento CNC facilita a produção de roscas em objectos maquinados, como veios, bem como caraterísticas externas.
• Perfuração: Durante este processo, as brocas rodam enquanto fazem furos nos seus alvos. Ao fazê-lo, criam orifícios de vários tamanhos e profundidades em peças maquinadas em todas as indústrias.
• Brochagem: É aqui que as brochagens entram em jogo quando se trata de ferramentas de corte especiais que são utilizadas na produção precisa de ranhuras de chaveta, estrias, formas internas intrincadas com uma qualidade de acabamento melhorada quando comparada com outros processos, tais como operações de retificação ou fresagem.
• Retificação: A retificação é feita por meio de discos abrasivos, que removem material, resultando num acabamento suave de alta precisão em peças maquinadas.
• Maquinação por Descarga Eléctrica (EDM): Esta técnica utiliza descargas eléctricas para remover material de formas complexas ou difíceis de maquinar.
• Corte a laser: Nesta técnica, é utilizado um feixe de laser de alta potência para derreter, vaporizar ou soprar com precisão os materiais alvo, incluindo peças de plástico ou metal a cortar.
• Maquinação por ultra-sons: Para materiais frágeis e quebradiços que requerem a maquinação de caraterísticas intrincadas, microscopicamente, os ingredientes que devem ser utilizados devem ser à base de lama, envolvendo lama abrasiva para que as ondas ultra-sónicas possam vibrar.

Acabamentos de superfícies de peças maquinadas

Os acabamentos de superfície são utilizados para melhorar a aparência e o desempenho de trabalho dos componentes maquinados. Evitam a corrosão através do seu revestimento, melhoram a resistência ao desgaste e aumentam a dureza da superfície. Nesta medida, os vernizes servem não só para proteger as peças, mas também para melhorar o seu aspeto para utilizações visíveis.

• Como maquinado: o acabamento da superfície de uma peça após a maquinação está impregnado de marcas de ferramentas. Por conseguinte, este tipo de acabamento é pouco dispendioso para aplicações em que o aspeto puramente visual não é considerado. Proporciona uma capacidade de deslizamento para algumas peças mecânicas.
• Jateamento com esferas: estes acabamentos utilizam esferas de vidro para jatear uniformemente a alta velocidade e produzir uma superfície mate ou acetinada. Isto significa que a marcação da refletividade da superfície anula o aparecimento de marcas de maquinagem, o que é feito por razões visuais e de segurança.
• Anodizado: a anodização utiliza um processo de aplicação de uma fina camada de cerâmica, que é dura e não condutora, sobre as peças de alumínio. Este método minimizará a corrosão, o desgaste e a corrosão e, em seguida, a peça pode ser tingida em qualquer cor para design.
• Revestido a pó: Nos processos de revestimento a pó, é aplicado um pó seco e de movimento livre. Este pó é geralmente curado com calor para formar uma pele. Este acabamento confere uma espessura e uma abrasão muito melhores. Desta forma, é uma superfície perfeita para utilização no exterior ou em zonas de tráfego intenso.
• Revestimento: o processo de revestimento consiste na formação de uma fina camada de outro metal na superfície. O processo de liga pode aumentar a resistência à corrosão, a dureza da pedra, o aspeto visual ou quaisquer outras propriedades desejadas, consoante o metal utilizado.
• Polimento: este processo envolve a remoção física ou química da camada superior do material. Este acabamento é ideal para aplicações decorativas e para peças com pouco atrito.

As Tolerâncias em peças maquinadas

É necessário manter as tolerâncias das peças maquinadas para que estas sejam corretamente ajustadas. Elas estabelecem os limites dentro dos quais a dimensão de uma peça pode variar. Isto torna-se ainda pior em situações tão precisas como a indústria aeroespacial e os dispositivos médicos.

Um exemplo seriam os motores a jato que requerem peças com tolerâncias mínimas para garantir um funcionamento eficiente e a segurança. Quando ocorre qualquer desvio, pode provocar a avaria do motor. Isto mostra como as tolerâncias exactas são importantes em termos de fiabilidade e eficiência.

Por outro lado, as ferramentas de jardim podem ter tolerâncias mais alargadas, uma vez que não são aplicações críticas. Isto reduzirá o custo de produção mas manterá a sua funcionalidade. A escolha das tolerâncias deve basear-se no papel desempenhado por cada componente e nas implicações dos desvios dimensionais.

Como é que se subcontratam peças maquinadas？

Na sua procura de um fornecedor para as suas necessidades de maquinagem, é importante ter em conta vários factores que garantem a qualidade das suas peças. O mercado está repleto de fábricas de maquinagem, mas ao escolher uma, é necessário ter em conta a sua experiência, tecnologia e historial no fabrico de componentes de alta qualidade. Tomar uma decisão informada permitir-lhe-á alcançar os resultados previstos para o seu projeto.

• Certificações: Embora as certificações ISO sejam bons indicadores de uma empresa de maquinagem, não são a história completa do que uma empresa pode fazer. Estas certificações ajudam a selecionar parceiros de maquinação eficazes.
• Boca a boca: Falar com outras empresas de hardware que utilizam fabricantes de peças maquinadas pode fornecer informações valiosas sobre como proceder em relação à subcontratação.
• Informação sobre a procura: Devem ser feitas muitas perguntas aos fabricantes e, se as suas respostas não o satisfizerem, pense duas vezes antes de se comprometer.
• Pedido de orçamentos (RfQs): A comparação de orçamentos de várias empresas de maquinagem permite encontrar a mais rentável de entre elas para o seu projeto.
• Visitar fábricas: Ir às fábricas dos fabricantes permite-lhe ver as coisas como elas acontecem e o equipamento que utilizam. Nalguns casos, será útil contratar um agente para organizar estas visitas.

Ao organizar o fabrico de peças maquinadas em regime de subcontratação, considere algumas dicas importantes.

• Cumprir as diretrizes de DfM: Assegurar que os desenhos digitais são fabricáveis, seguindo rigorosamente as diretrizes de conceção para fabrico, de modo a que não existam orifícios extremamente profundos ou paredes finas que possam causar dificuldades no processo de fabrico.
• Utilizar normas universais: Forneça desenhos técnicos completos com ficheiros digitais para evitar confundir as pessoas. Em vez disso, utilize normas universais, o que pode levar a falhas de comunicação.
• NDA: Ao assinar acordos de não divulgação, todos os desenhos permanecem confidenciais e não são partilhados por mais ninguém.
• Ter em conta os prazos de entrega: Especialmente se estiver a trabalhar com prazos apertados, considere prazos de entrega mais longos para as peças subcontratadas
• Preparar o pagamento: Para as primeiras encomendas, os fabricantes podem exigir pagamentos adiantados, enquanto as condições de crédito podem ser fornecidas para projectos posteriores.