Um guia para saber mais sobre a usinagem de mangas de aço

No vasto cenário da manufatura de precisão e da engenharia mecânica, poucos componentes são tão enganosamente simples mas criticamente importantes quanto a manga de aço.Utilizado em indústrias que vão desde automóveis e aeroespaciais até máquinas industriais pesadas, as mangas de aço servem de espinha dorsal para conjuntos rotativos, barreiras de proteção e mecanismos de espaçamento.O processo de usinagem para especificações exatas requer uma profunda compreensão da metalurgia, dinâmicas de corte e estratégias de manutenção do trabalho.

Este guia abrangente explora as nuances da usinagem de mangas de aço, oferecendo insights sobre a selecção de materiais, o processo de fabrico, a superação de desafios técnicos,e assegurar o controlo da qualidade.

Compreender a função das mangas de aço

Antes de mergulhar no processo de usinagem, é essencial entender o que é uma mangueira de aço e o que ela faz.com um comprimento de 80 mm ou mais, mas não superior a 150 mm,São usados principalmente para fornecer uma superfície de desgaste durável, essencialmente atuando como uma camada de sacrifício para proteger eixos ou alojamentos mais caros.Os engenheiros podem prolongar a vida útil de um conjuntoQuando a mangueira se desgasta, pode ser substituída sem a necessidade de desmantelar todo o componente da máquina.

Além da proteção contra desgaste, as mangas de aço são usadas para alinhamento, posicionamento e atuação como buchas.podem também servir para reforçar uma estrutura ou adaptar um eixo a um diâmetro de furo maior.

Seleção de materiais: o fundamento do sucesso

O primeiro passo para a usinagem de uma mangueira de alta qualidade é a selecção da qualidade de aço adequada.e duração de vida necessária.

Aço de carbonoOs aços de baixo carbono, como o AISI 1018 ou 1020, são comumente usados para mangas de uso geral que não exigem alta dureza.Não possuem a resistência à tração necessária para aplicações de alta tensão, a menos que sejam submetidos a tratamentos de endurecimento superficial, como a carburagem..

Aço ligadoPara aplicações que exigem maior resistência e dureza, os aços ligados como o AISI 4140 ou 4340 são o padrão da indústria.que permitam aos maquinistas alcançar uma dureza significativa para resistir ao desgasteO.4140, em especial, é frequentemente fornecido em estado pré-endurecido, o que oferece um equilíbrio entre maquinabilidade e resistência imediata.

Aço inoxidávelQuando a resistência à corrosão é primordial, como em ambientes marinhos ou equipamentos de processamento de alimentos, o aço inoxidável é o material escolhido.Os graus austeníticos como 304 e 316 oferecem excelente resistência à corrosão, mas são mais macios e podem ser desafiadores para a máquina devido ao endurecimento do trabalhoPara as mangas que requerem tanto dureza como resistência à corrosão, são utilizadas qualidades martensíticas como 440C ou qualidades de endurecimento por precipitação como 17-4 PH.

O processo de usinagem

A produção de uma mangueira de aço geralmente envolve uma sequência de operações de fabrico subtrativas.Os processos centrais geralmente giram em torno de virar e aborrecer.

Virar-se e virar-seO processo geralmente começa com um torno CNC. O material bruto, geralmente uma barra sólida ou um tubo de parede pesada, é preso na máquina.superfície plana no extremo do estoqueA partir daí, a rotação do diâmetro externo (OD) remove o material da superfície externa para alcançar a dimensão desejada.A rotação OD deve ser precisa para garantir a concentricidade.

Perfuração e AborrecimentoA geometria interna é criada em seguida. Se você começar com uma barra sólida, uma broca é usada para criar um buraco piloto.Para obter tolerâncias apertadas e um acabamento de superfície liso, uma barra de perfurador é inserida para alargar o orifício até o seu diâmetro final.Prevenção de vibrações durante o funcionamento.

A separaçãoUma vez que os recursos OD e ID são usinados, a manga é cortada da barra de estoque bruto usando uma ferramenta de separação.pode deixar um "pip" ou uma borbulha na parte de trás da manga, exigindo uma operação secundária para remover.

Operações secundáriasPara mangas de alta precisão, o processo de usinagem não termina no torno.A moagem (tanto cilíndrica quanto interna) é usada para obter tolerâncias extremamente apertadas (muitas vezes dentro de micrômetros) e acabamentos superficiais superioresO afiado é outro processo comum para o ID, criando um padrão de escotilha cruzada que ajuda na retenção de óleo para aplicações lubrificadas.

Superando o desafio do "muro fino"

A maior dificuldade técnica na usinagem de mangas de aço é lidar com paredes finas.a integridade estrutural da peça de trabalho durante a usinagem diminuiIsto leva a vários problemas que os maquinistas experientes devem navegar.

Deformação e DeformaçãoQuando uma ferramenta de corte aplica pressão a uma mangueira de parede fina, o metal pode desviar-se ou se dobrar da ferramenta em vez de ser cortado.como "taper" ou "bell-mouthing"Para combater este problema, os maquinistas usam inserções de corte afiadas e de rede positiva que cortam o metal com menos força de corte.

Harmónicas e conversaAs paredes finas agem como sinos; elas vibram facilmente. Esta vibração, conhecida como chatter, arruína o acabamento da superfície e pode destruir ferramentas de corte.Os maquinistas podem alterar a velocidade de rotação para evitar a frequência natural da peça., utilizar barras de perfuramento sem chatter especializadas feitas de carburo de metal pesado, ou até mesmo envolver o exterior da peça em materiais de amortecimento durante o processo de perfuramento ID.

Deformação da posição de trabalhoA forma como a peça é segurada é tão importante quanto a forma como é cortada. Um chuck padrão de três mandíbulas exerce alta pressão de ponto.É mecanizado redondo enquanto deformado, mas uma vez liberado do chuck, ele retorna à sua forma original, resultando em uma parte de três lóbulos.lojas usam "maxilares de torta" ou collets que envolvem toda a circunferência da peça, distribuindo uniformemente a pressão de fixação para manter a redondeza.

Tratamento térmico e acabamento de superfície

Uma vez que as características geométricas são usinadas, a funda de aço é muitas vezes submetida a processamento térmico.Técnicas como o endurecimento por indução permitem que a superfície seja endurecida para resistência ao desgaste, mantendo o núcleo dúctil para absorver choques.

No entanto, o tratamento térmico faz com que o aço se mova e deforme.são devolvidos à máquina para uma "torção dura" final ou passagem de moagem para restaurar a geometria perfeita e remover qualquer distorção causada pelo choque térmico.

Os tratamentos de superfície são o toque final. O óxido negro, a chapa de zinco ou o revestimento de fosfato podem ser aplicados para evitar a ferrugem durante o transporte e armazenamento.revestimentos especializados como DLC (Diamond-Like Carbon) ou cromagem podem ser aplicados para reduzir drasticamente o atrito e prolongar a vida útil.

Controle de qualidade e metrologia

O passo final na jornada de uma mangueira de aço é a verificação.Técnicos de controle de qualidade usam medidores de ar para medir o ID com alta precisãoOs comparadores ópticos e as máquinas de medição de coordenadas (CMM) verificam a concentricidade entre as superfícies internas e externas.

Conclusão

A usinagem de mangas de aço é um microcosmo perfeito do mundo da manufatura.Requer um equilíbrio de força bruta, cortando ligas endurecidas e delicada delicadeza para lidar com paredes finas e tolerâncias microscópicas.Quer seja usado para reforçar um bloco de cilindros num motor de corrida ou para servir como uma bucha numa escavadeira hidráulica, a humilde mangueira de aço é o produto de engenharia rigorosa e artesanato qualificado.Compreender a complexidade de como esses componentes são feitos permite tomar melhores decisões de projeto, aquisição mais precisa e, em última análise, máquinas mais confiáveis.