18CrNiMo7-6 é um aço de cementação de alta resistência amplamente utilizado para componentes mecânicos que devem combinar uma superfície dura e resistente ao desgaste com um núcleo forte e tenaz. É comumente especificado para engrenagens, pinhões, eixos, componentes de transmissão, peças relacionadas a rolamentos, acoplamentos e outros componentes sob carga pesada. O material é particularmente valioso em aplicações que envolvem estresse de contato repetido, cargas de impacto, torque e fadiga. Para fabricantes e engenheiros, entender o comportamento de usinagem, a sequência de tratamento térmico e as opções de acabamento de superfície do 18CrNiMo7-6 é importante porque esses processos afetam diretamente a precisão dimensional, a integridade da superfície e a vida útil.

18CrNiMo7-6 está geralmente associado à família de aços de cementação EN 10084. Seu sistema de ligas contém cromo, níquel e molibdênio, o que confere ao aço boa temperabilidade e tenacidade após o tratamento térmico. O níquel contribui para a tenacidade, o cromo suporta a dureza e a resistência ao desgaste, enquanto o molibdênio melhora a temperabilidade e a resistência aos efeitos de revenimento. Ao contrário dos aços destinados a atingir dureza uniforme em toda a seção, o 18CrNiMo7-6 é tipicamente selecionado quando um componente requer uma superfície muito dura, mantendo um núcleo comparativamente tenaz.

Uma das aplicações mais importantes do 18CrNiMo7-6 é a fabricação de engrenagens. Engrenagens industriais grandes, engrenagens de transmissão, pinhões, eixos de engrenagem e outros componentes do trem de força experimentam contato repetido de rolamento e deslizamento. Suas superfícies dentadas devem resistir ao desgaste, pites e fadiga de contato, enquanto o núcleo deve suportar cargas de flexão e choque. A cementação e o endurecimento subsequente permitem que o 18CrNiMo7-6 atinja essa combinação de propriedades. É por isso que a liga é frequentemente encontrada em máquinas pesadas, caixas de engrenagens industriais, sistemas de transmissão de energia, componentes automotivos, equipamentos de mineração e outras montagens mecânicas de alta carga.

A usinagem CNC de 18CrNiMo7-6 é normalmente realizada antes do endurecimento final da superfície, pois o aço se torna significativamente mais difícil de usinar depois que a superfície foi endurecida. Na condição macia ou recozida, o torneamento, fresamento, furação, mandrilamento e rosqueamento CNC podem ser usados para produzir a maioria das características necessárias. Peças usinadas típicas podem incluir eixos escalonados, componentes relacionados a estrias, blanks de engrenagem, cubos, buchas, componentes de transmissão e peças de montagem de precisão.

A usinabilidade depende fortemente da condição fornecida e da dureza do material. Comparado com aços de usinagem livre, o 18CrNiMo7-6 requer mais atenção à seleção de ferramentas, parâmetros de corte, controle de cavacos e resfriamento. Ferramentas de corte de metal duro são comumente usadas para usinagem de produção, pois proporcionam melhor resistência ao desgaste e permitem condições de corte estáveis. Fixação rígida da peça e máquinas com boa estabilidade do fuso também são importantes, especialmente ao produzir furos profundos, eixos longos, cortes interrompidos ou características de tolerância apertada.

Durante o torneamento CNC, os fabricantes geralmente usinam diâmetros externos, assentos de rolamento, ranhuras, ombros, cônicos, roscas e furos internos antes do tratamento térmico. O fresamento pode ser usado para chavetas, ranhuras, faces de montagem, cavidades, características relacionadas a engrenagens e outras geometrias não rotacionais. Operações de furação e mandrilamento podem produzir furos de precisão, enquanto a retificação é frequentemente reservada para superfícies críticas após o tratamento térmico.

A sequência de fabricação é particularmente importante para peças 18CrNiMo7-6. Um processo típico pode começar com o corte da matéria-prima, seguido pela usinagem CNC bruta. O componente é então semi-acabado, mantendo-se uma usinagem suficiente nas superfícies que podem distorcer durante o tratamento térmico. A cementação, o endurecimento e o revenimento são subsequentemente realizados para desenvolver a profundidade de camada necessária e as propriedades mecânicas. Após o tratamento térmico, a retificação, o brunimento, o torneamento duro ou o polimento podem ser usados para restaurar as dimensões finais e atingir o acabamento superficial necessário.

A cementação é um dos tratamentos mais importantes para o 18CrNiMo7-6. Durante este processo, o carbono é introduzido na camada superficial em alta temperatura. O componente é então endurecido para que a camada externa rica em carbono desenvolva alta dureza, enquanto o núcleo de menor teor de carbono permanece mais tenaz. A profundidade de camada necessária depende do tamanho do componente, carga, estresse de contato e especificações de engenharia. Dentes de engrenagem e outras superfícies de alto contato podem exigir profundidade de camada cuidadosamente controlada, pois a cementação excessiva ou insuficiente pode afetar negativamente o desempenho de fadiga.

A distorção do tratamento térmico deve ser considerada durante a fabricação. Eixos longos, seções finas, peças assimétricas e geometrias complexas podem mudar ligeiramente durante a cementação e o resfriamento. Por esse motivo, fabricantes experientes normalmente não finalizam todas as dimensões críticas antes do tratamento térmico. Uma usinagem de retificação é intencionalmente deixada em moentes de rolamento, diâmetros de localização, superfícies relacionadas a engrenagens, áreas de vedação e outras características de precisão. A retificação final, então, traz essas superfícies de volta às especificações.

A retificação é especialmente importante para componentes 18CrNiMo7-6 endurecidos. Assentos de rolamento, moentes de eixo, superfícies de engrenagem e características de localização de precisão podem exigir controle dimensional apertado e baixa rugosidade superficial. A retificação cilíndrica, retificação de superfície, retificação interna ou retificação de engrenagem podem ser selecionadas de acordo com a geometria. Os parâmetros de retificação devem ser controlados cuidadosamente, pois o calor excessivo pode causar queimaduras de retificação ou danificar a camada superficial endurecida.

Outros tratamentos de superfície também podem ser usados dependendo da aplicação. Óxido preto pode ser aplicado quando proteção moderada contra corrosão e aparência escura são necessárias. Revestimentos de fosfato podem melhorar a resistência à corrosão e fornecer uma superfície adequada para lubrificantes ou revestimentos protetores adicionais. Óleo protetor é frequentemente aplicado a componentes que necessitam de proteção temporária contra corrosão durante o transporte ou armazenamento. Galvanoplastia de níquel ou outros revestimentos projetados podem ser considerados para ambientes específicos, embora o revestimento deva ser selecionado de acordo com os requisitos dimensionais, adesão, temperatura de operação e condições de contato.

O jateamento também pode ser útil para componentes críticos para fadiga. Ao introduzir tensões residuais compressivas na superfície, o jateamento pode melhorar a resistência à fadiga, particularmente em aplicações de engrenagens ou eixos sob alta carga. No entanto, o processo deve ser especificado de acordo com o projeto do componente, em vez de ser aplicado automaticamente a todas as peças 18CrNiMo7-6.

Os requisitos de acabamento superficial dependem da função. Uma superfície usinada geral pode exigir apenas um acabamento CNC normal, enquanto moentes de rolamento, áreas de vedação, diâmetros de acoplamento e superfícies de contato de engrenagem podem exigir acabamentos muito mais suaves. Superfícies críticas devem, portanto, ser claramente identificadas no desenho de engenharia, juntamente com tolerâncias dimensionais, requisitos de dureza, profundidade de camada e quaisquer especificações de retificação pós-tratamento.

A inspeção de qualidade é essencial na fabricação de componentes de precisão 18CrNiMo7-6. A inspeção dimensional deve ser realizada antes e depois do tratamento térmico, quando necessário. Testes de dureza verificam se as propriedades de superfície necessárias foram alcançadas, enquanto a inspeção de profundidade de camada pode ser necessária para peças cementadas. Máquinas de medição por coordenadas, micrômetros, calibradores de furo, testadores de rugosidade superficial e equipamentos especializados de inspeção de engrenagens podem ser usados dependendo do componente.

18CrNiMo7-6 é um excelente material para peças mecânicas exigentes, mas a produção bem-sucedida requer coordenação entre usinagem CNC, tratamento térmico, acabamento e inspeção. O material não deve ser tratado simplesmente como outro aço de liga. A usinagem de tolerância, a distorção do tratamento térmico, os requisitos de superfície endurecida e a retificação final devem ser considerados desde o início do plano de fabricação. Quando esses processos são devidamente controlados, o 18CrNiMo7-6 pode fornecer a combinação de resistência ao desgaste, resistência à fadiga, tenacidade e precisão dimensional necessária para engrenagens, eixos, pinhões, peças de transmissão e outros componentes usinados CNC de alta carga.