Os fabricantes de ferramentas visam ligas resistentes

Superligas resistentes ao calor (HRSAs) são ligas à base de níquel e cobalto valorizadas para aplicações que exigem resistência, 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 limite de escoamento”, observou Alex Minich, engenheiro de aplicações da fabricante de ferramentas Greenleaf Corp., Saegertown, Pensilvânia. , ao contrário da maioria dos materiais que ficam mais macios à medida que ficam mais quentes ou diminuem a resistência ao escoamento. Parece ser uma anomalia - daí o nome.

A mesma resistência ao calor (e o aumento do limite de escoamento com a temperatura) que torna os HRSAs desejáveis ​​para tais aplicações é o que os torna um desafio para a usinagem. Aqui estão as últimas novidades sobre como os fabricantes de ferramentas de corte estão facilitando o trabalho.

Provavelmente, a aplicação mais proeminente dos HRSAs é a sua utilização na indústria aeroespacial e de defesa, na forma de componentes para motores de turbina utilizados 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 qualquer outra coisa corrosiva e abrasiva que precise ser armazenada, processada ou transportada em alta pressão e temperatura tendem a exigir força e resistência à corrosão em temperaturas elevadas que somente 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 propriedades de resistência, rigidez e resistência à corrosão.

Minich também observou que nem todas as ligas chamadas HRSAs realmente preenchem a conta. “Alguns considerariam o Jetete M152 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 aquelas ligas à base de níquel e cobalto que aproveitam a anomalia de resistência ao escoamento, afirmou.

Embora existam diferentes tipos de HRSAs, todos eles compartilham um grande “desafio de chip”. No corte de metal padrão, o material é removido na forma de cavacos que são evacuados de forma eficiente 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, Carolina do Norte

“Quando você está cortando um pedaço de aço, por exemplo, ele fica bonito e brilhante, mas se você olhar os cavacos depois, verá que eles ficaram azuis escuros por causa do calor que absorveram do corte do metal. processo”, disse ele. 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 dentro do processo. “Normalmente, cerca de 80% do calor permanece nessa zona de corte”, disse Durow. “Isso volta para a pastilha, o que, se você pensar bem, não é uma boa situação para a pastilha.”

Há outra diferença entre cavacos de aços padrão e aqueles formados a partir de HRSAs. Nas operações de torneamento, os cavacos de aço padrão se rompem em um tamanho e formato que permitem que sejam facilmente removidos da zona de corte. Não é assim ao transformar HRSAs. “Quando você transforma materiais de níquel, ele não gosta de quebrar um chip”, disse Durow. Em vez disso, “você obterá essas longarinas. O chip pode realmente envolver sua ferramenta. Pior ainda, pode envolver a peça de trabalho e danificá-la.” Essa não é uma boa situação quando você está fabricando, digamos, peças críticas de motor.

Uma solução é direcionar refrigerante de alta pressão para a zona de corte, em 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, basicamente dobrando-a para trás para quebrá-la.”