Usinagem: como trabalhar melhor com o alumínio

A indústria automotiva enfrenta o dilema do peso. Em 2017, por exemplo, veículos leves produzidos nos EUA pesavam, em média, quase duas toneladas - o que não faz juz à classificação “leve”.

Novas peças e tecnologias adicionam peso aos veículos, mas as preocupações ambientais exigem que os fabricantes tornem os veículos mais leves. Por ser um material mais leve, o alumínio pode ser uma opção, mas também apresenta desafios de fresamento e usinagem.

O alumínio sempre será considerado o material que permitiu às pessoas voarem. Seu uso na aviação é anterior ao primeiro avião, pois o conde Ferdinand Zeppelin criou em alumínio os quadros das famosas aeronaves que levam seu nome no final de 1800. Ainda hoje o alumínio mantém seu status de material leve. Por exemplo, seu uso nos blocos de motores automotivos oferece uma redução de peso considerável e melhorias na economia de combustível.

Ainda no campo de transportes, o trem de força de um carro de passeio europeu, geralmente, contém cerca de 80 kg de alumínio, o que torna essas peças - como motor e caixa de câmbio - uma área de interesse para medições de peso leve. Como a preferência pelo alumínio continua crescendo, os construtores de máquinas-ferramentas precisam de soluções de ferramentas especiais que o tornem um material de melhor usinabilidade.

Complexidade da peça- O bloco de cilindro serve como uma estrutura principal do motor de um veículo e é responsável por abrigar várias partes móveis que, juntas, geram a potência que movimenta o veículo. Por muitos anos, o bloco do cilindro era feito de ligas de ferro fundido, porém, as ligas de alumínio passaram a ser uma opção mais comum nos carros de passeio justamente para reduzir o peso dos veículos.

Fabricar blocos de cilindro envolve um grande número de máquinas na produção de peças automotivas, por processos que, geralmente, são complexos e envolvem tolerâncias estreitas. O mandrilamento e o acabamento de peças automotivas críticas e complexas, como os blocos de cilindros, são processos demorados e caros. Eles requerem várias ferramentas diferentes, o que significa maior set-up e mais refrigeração para reduzir o calor dos níveis de atrito mais altos.

O cabeçote do bloco de cilindro do motor é um componente igualmente importante que, em geral, é feito de alumínio. Ele transporta ar e combustível para a câmara de combustível e fica na parte superior do bloco de cilindro. Além disso, também é o responsável por abrigar várias peças como válvulas, velas de ignição e injetores de combustível. Como o bloco de cilindro, o cabeçote exige usinagem complexa e de qualidade.

Além de mais que o ferro fundido, o alumínio é de produção mais rápida, no que se refere à usinagem. Portanto, o acabamento insatisfatório, as rebarbas e o desgaste irregular da ferramenta são ocorrências comuns. Assim surge a questão: como os fabricantes de automóveis podem superar esses desafios para reduzir o tempo do ciclo, melhorar o acabamento superficial e reduzir os gastos?

Uma única solução- Como especialista em usinagem, a Sandvik Coromant descobriu que a inovação está na simplicidade. Ao implementar uma única solução, em vez de várias ferramentas para operações de faceamento, os fabricantes podem abordar muitos dos desafios impostos no trabalho com o alumínio. Uma única fresa pode oferecer recursos de desbaste e acabamento, reduzindo, portanto, a tensão colocada no alumínio para ajudar a obter melhores resultados em termos de qualidade.

As soluções da Sandvik Coromant para usinar o alumínio incluem várias fresas com desenhos exclusivos e patenteados para fresamento preciso, livre de problemas e de rebarbas. Entre elas, a fresa para alumínio M5C90, parte da família de produtos M5, desenhadas para desbaste e faceamento de acabamento dos cabeçotes de cilindros, dos blocos de cilindros e de todas as peças de alumínio dentro do amplo escopo de aplicação da fresa, exceto peças de paredes finas. A ferramenta é capaz de concluir todo o processo, desde o desbaste até o acabamento, de uma só vez.

Crucialmente, a ferramenta pode realizar o desbaste e o acabamento em apenas um passe e, em muitos casos, em até 6 mm de profundidade axial. Temos observado um aumento significativo de até cinco vezes da vida útil da ferramenta, com uma redução de 200% no tempo do ciclo.

Um recurso importante da família M5 de fresas é sua tecnologia de escalonamento. Uma série de pontas de diamantes policristalinos (PCD) de longa duração é organizada em uma configuração circular para remover progressivamente um pouco mais de material da peça, tanto axialmente quanto radialmente. Além disso, o último dente na ferramenta tem um desenho Wiper que propicia nivelamento e acabamento superiores. A posição fixa da Wiper e o dente também eliminam procedimentos de pre-setting complexos e demorados. Embora sejam necessárias várias ferramentas para fazer o acabamento completo de uma peça automotiva de alumínio, essa solução de muitos benefícios elimina muita da tensão que a usinagem do alumínio apresenta.

Como parte da busca contínua da indústria automotiva por um desempenho menos prejudicial ao meio ambiente, a seleção dos materiais certos fará parte da fabricação de veículos mais leves. Ao mesmo tempo, a abordagem mais simples da usinagem oferecida por ferramentas como a fresa de alumínio M5C90 oferece aos fabricantes uma maneira de superar a demanda e a complexidade da usinagem do alumínio. Desta forma, talvez, o alumínio possa ocupar seu lugar de direito como um antídoto ao dilema de peso da indústria automotiva.

Por (*) Eduardo Debone é gerente global do Segmento Automotivo na Sandvik Coromant

Fonte Usinagem Brasil

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