Materiais Usinados

A usinagem é uma técnica fundamental na fabricação de peças industriais, sendo aplicada a uma vasta gama de materiais, cada um com características próprias que influenciam a escolha dos processos, das ferramentas e dos parâmetros de corte. A evolução tanto dos materiais usinados quanto das ferramentas de corte tem sido decisiva para a melhoria da eficiência e da qualidade dos produtos finais. Neste contexto, o conhecimento detalhado sobre as propriedades dos materiais e sua classificação ISO é essencial para otimizar os processos de usinagem, além de garantir maior durabilidade das ferramentas e melhor acabamento nas peças.

Classificação dos Materiais Usinados

Os materiais usinados podem ser divididos em diversas categorias, de acordo com suas propriedades e composição. A classificação ISO, amplamente utilizada na indústria de usinagem, organiza esses materiais com base em suas características principais, como dureza, resistência térmica e usinabilidade.
ISO P: Materiais Ferrosos
A categoria ISO P inclui materiais ferrosos, como aços carbono, aços inoxidáveis e ferros fundidos. O aço carbono, por exemplo, é amplamente utilizado devido à sua resistência mecânica e custo relativamente baixo, mas sua usinagem pode ser desafiadora dependendo do teor de carbono. O aço inoxidável, por sua vez, oferece uma excelente resistência à corrosão, mas pode ser mais difícil de usinar devido ao seu endurecimento durante o corte. Já o ferro fundido é facilmente usinado, mas devido à sua abrasividade, pode provocar um desgaste elevado nas ferramentas de corte.
ISO K: Ferros Fundidos e Materiais de Alta Dureza
A classificação ISO K se refere ao ferro fundido e outros materiais de alta dureza. Isso inclui ferros fundidos nodulares e ferros fundidos cinzentos, que são conhecidos por sua resistência ao desgaste. No entanto, esses materiais apresentam maior dificuldade de usinagem devido à sua dureza, o que exige o uso de ferramentas especializadas e parâmetros de corte adaptados para evitar o desgaste precoce das ferramentas.
ISO N: Materiais Não Ferrosos
A ISO N inclui materiais não ferrosos, como ligas de alumínio, cobre, magnésio e outros metais leves. Estes materiais são amplamente utilizados devido à sua boa usinabilidade, baixa densidade e, no caso do alumínio, alta ductilidade. A usinagem de materiais da categoria ISO N é geralmente mais fácil, mas ainda assim pode exigir cuidado com a aderência do material às ferramentas, especialmente no caso do alumínio.
ISO S: Superligas e Materiais Resistentes a Altas Temperaturas
A categoria ISO S é dedicada às superligas e materiais resistentes a altas temperaturas, como Inconel, ligas de titânio e ligas de cobalto. Esses materiais são usados principalmente em indústrias aeroespaciais e de energia devido à sua capacidade de suportar condições extremas de temperatura e pressão. No entanto, a usinagem de superligas e materiais resistentes a altas temperaturas é desafiadora devido à sua baixa usinabilidade e alta resistência, o que exige o uso de ferramentas de corte avançadas, como carbeto de tungstênio ou ferramentas com revestimentos especiais.
ISO H: Materiais Duros
A ISO H inclui materiais duros, como cerâmicas, cermetos e metais duros (carbeto de tungstênio). Esses materiais são extremamente difíceis de usinar devido à sua alta dureza e resistência ao desgaste, o que exige o uso de ferramentas de corte altamente especializadas, como CBN (borreto de boro cúbico) ou PCD (diamante policristalino). A usinagem de materiais da categoria ISO H exige parâmetros de corte precisos para evitar o desgaste excessivo das ferramentas e alcançar um bom acabamento superficial.
ISO M: Aços Inoxidáveis e Aços de Alta Liga
A categoria ISO M abrange aços inoxidáveis e aços de alta liga, que apresentam uma resistência mecânica superior. Esses materiais são mais difíceis de usinar do que os aços carbono devido à sua maior dureza e resistência ao impacto. Para usiná-los de forma eficiente, é necessário utilizar ferramentas de corte de alta performance, além de parâmetros de corte otimizados, como altas velocidades de corte e lubrificação adequada.

Propriedades dos Materiais que Afetam a Usinagem

A escolha dos materiais e o planejamento de processos de usinagem são fortemente influenciados por propriedades como dureza, ductilidade, condutividade térmica e resiliência, que afetam diretamente a eficiência e o custo da usinagem.
Dureza: Materiais mais duros, como os aços endurecidos e superligas, tendem a causar desgaste mais rápido nas ferramentas de corte e exigem maior esforço para remoção do material.
Ductilidade: Materiais dúcteis, como o alumínio, formam cavacos longos e contínuos durante a usinagem, enquanto materiais mais frágeis, como cerâmicas, tendem a gerar cavacos quebrados, o que pode afetar a estabilidade do processo.
Condutividade Térmica: Materiais com baixa condutividade térmica, como o titânio e as superligas, tendem a reter calor durante a usinagem, o que aumenta o risco de desgaste térmico nas ferramentas e distorção da peça.
Resiliência: A resiliência dos materiais afeta sua capacidade de resistir a impactos durante o corte, sendo importante para materiais como metais duros, que podem se romper sob esforços excessivos.

Tratamentos para Melhorar a Usinabilidade

Diversos tratamentos térmicos e mecânicos podem ser aplicados aos materiais para melhorar sua usinabilidade e otimizar os processos de corte. Alguns desses tratamentos incluem:
Recozimento: O recozimento é utilizado para reduzir a dureza de determinados materiais, facilitando a remoção de material durante a usinagem. É especialmente útil em aços de alta liga.
Normalização: A normalização melhora a uniformidade estrutural do material, o que pode reduzir as deformações durante o corte e garantir um acabamento mais uniforme.
Têmpera e Revenimento: Estes tratamentos são usados para aumentar a resistência dos materiais e melhorar suas propriedades de usinagem, principalmente em aços e ferros fundidos.