Fabricantes de ferramentas visam ligas resistentes

Jan 24, 2024

As superligas resistentes ao calor (HRSAs) são ligas à base de níquel e cobalto valorizadas para aplicações que exigem força, resistência à corrosão e oxidação e resistência ao desgaste de contato necessário em temperaturas extremamente altas.

"[Vemos] HRSAs como todas as ligas à base de níquel e cobalto que exploram a anomalia de resistência ao escoamento", observou Alex Minich, engenheiro de aplicações da fabricante de ferramentas Greenleaf Corp., Saegertown, Pa. Ele está se referindo a quando o limite de resistência aumenta com a temperatura , ao contrário da maioria dos materiais que ficam mais macios à medida que esquentam ou reduzem a resistência ao escoamento. Parece ser uma anomalia - daí o nome.

A mesma resistência ao calor (e resistência ao escoamento crescente com a temperatura) que torna os HRSAs desejáveis ​​para tais aplicações é o que os torna um desafio para a usinagem. Aqui está o que há de mais recente sobre como os fabricantes de ferramentas de corte estão facilitando o trabalho.

Provavelmente, a aplicação mais proeminente para HRSAs é seu uso na indústria aeroespacial e de defesa, na forma de componentes para motores de turbina usados ​​em jatos, foguetes e mísseis. No entanto, os materiais também são amplamente utilizados na indústria de petróleo e gás. "Petróleo, gás e seus derivados e tudo o mais que seja corrosivo e abrasivo que precise ser armazenado, processado ou transportado em alta pressão e temperatura tendem a exigir força e resistência à corrosão em temperaturas elevadas que somente as ligas à base de Ni podem oferecer, ", disse Minich.

Alguns HRSAs também são usados ​​na fabricação de dispositivos médicos, não necessariamente para resistência ao calor, mas para biocompatibilidade, bem como resistência, rigidez e propriedades de resistência à corrosão.

Minich também observou que nem todas as ligas chamadas HRSAs realmente preenchem a conta. "Alguns considerariam o Jetete M152 como um HRSA, mas aos nossos olhos é apenas um aço inoxidável martensítico de baixo carbono", disse ele. "A maioria também consideraria muitas ligas à base de titânio como HRSAs, porque muitas ligas à base de titânio ricas em alfa são projetadas para serviço em temperaturas elevadas." Os verdadeiros HRSAs são apenas as ligas à base de níquel e cobalto que tiram proveito da anomalia de resistência ao escoamento, afirmou.

Embora existam diferentes tipos de HRSAs, todos eles compartilham um grande "desafio do chip". No corte de metal padrão, o material é removido na forma de cavacos que são evacuados com eficiência da zona de corte, levando consigo grande parte do calor gerado pelo processo de corte, de acordo com Bill Durow, gerente global de projetos de engenharia aeroespacial da Sandvik Coromant , Mebane, NC

"Quando você está cortando uma peça de aço, por exemplo, ela fica bonita e brilhante, mas se você olhar as lascas depois, verá que elas ficaram azul-escuras por causa do calor que absorveram da usinagem. processo", disse. Mas com materiais resistentes ao calor, isso não acontece. Em vez de ser absorvido pelos cavacos e evacuado com eles, o calor gerado pelo atrito geralmente permanece no processo. "Normalmente, cerca de 80% do calor fica exatamente nessa zona de corte", disse Durow. "Isso volta para a inserção, o que, se você pensar bem, não é uma boa situação para a inserção."

Há outra diferença entre os cavacos de aços padrão e os formados por HRSAs. Nas operações de torneamento, os cavacos de aço padrão se quebram em um tamanho e forma que permitem que sejam facilmente removidos da zona de corte. Não é assim ao virar HRSAs. "Quando você está transformando materiais de níquel, não gosta de quebrar um cavaco", disse Durow. Em vez disso, "você obterá essas longas longarinas. O chip pode realmente envolver sua ferramenta. Pior, ele pode envolver a peça de trabalho e danificá-la". Essa não é uma boa situação quando você está fazendo, digamos, peças de motor críticas.

Uma solução é direcionar a refrigeração de alta pressão para a zona de corte, a pressões de até 100 bar (1.400 psi) para tirar o cavaco do caminho, de acordo com Durow. "Isso é muito mais do que apenas espirrar água na zona de corte", disse ele. "Temos bicos que direcionam com precisão a refrigeração em alta pressão para a zona de corte, criando uma cunha hidráulica que empurra o cavaco para cima sobre a pastilha, essencialmente dobrando-o para trás para quebrá-lo."