(*) Ricky Payling
(31/01/2016) – A demanda global de produtos de aço inoxidável quase dobrou nos últimos 20 anos, segundo o Fórum Internacional de Aço Inoxidável (International Stainless Steel Forum – ISSF). Em 2014, quase 42 milhões toneladas de aço inoxidável foram produzidas em todo o mundo, 70% mais que em desde 2005 (24 milhões de toneladas). A China é um dos responsáveis por esse crescimento, pois respondia por 13% da produção mundial em 2005 e passou para mais de 52% no ano passado.
O aço inoxidável é um material indispensável para vários setores industriais ao redor do mundo. Embora tenha sido criado a mais de 100 anos, o uso desse material cresceu significativamente desde a virada do século XXI – cerca de 5% ao ano. As qualidades anticorrosivas do aço inoxidável fazem com que seja perfeito para o uso em uma grande variedade de ambientes e componentes, como nas indústrias aeroespacial, engenharia geral, consumo, petróleo e gás, médica e naval.
Sua versatilidade é refletida no fato de que há mais 150 classes diferentes. Aços inoxidáveis comuns incluem ferríticos, martensíticos, austeníticos, super-austeníticos e duplex. Mais detalhes serão abordados a seguir.
O principal elemento de ligação é o cromo que forma uma película ultrafina de óxido na superfície. Como regra geral, a resistência à corrosão e à oxidação aumenta juntamente com a composição do cromo. Outros elementos de ligação, como o níquel e o molibdênio, podem ser adicionados para mudar a estrutura, aumentar a resistência à corrosão e melhorar a força.
Usinagem – O aumento no consumo e na produção do aço inox coincidiu com os avanços e os novos desenvolvimentos na indústria de ferramentas de corte. Devido ao difícil processo de usinagem do aço inoxidável, fabricantes de ferramentas investiram muito tempo e recursos para encontrar novos meios de enfrentar os numerosos desafios desta aplicação.
Apresentações recentes incluem mudanças no design das ferramentas de corte, novas geometrias, refrigeração melhorada e desenvolvimento de coberturas mais resistentes para melhorar o desempenho e a vida útil da ferramenta.
Por exemplo, brocas com bordas finas reduzem o contato com a superfície do furo, minimizando o atrito entre a superfície cilíndrica e as paredes do furo, diminuindo a dificuldade do trabalho e as temperaturas geradas.
As geometrias de ponta positiva garantem excelentes quebra e escoamento de cavacos, enquanto uma trama especialmente projetada combina os benefícios da máxima rigidez com espaço para os cavacos de maneira eficiente, reduzindo a o tempo parado da máquina.
Coberturas e refrigeração – Um calor significativo é gerado durante a usinagem do aço inoxidável, resultando na deformação plástica e na craterização. Portanto, um fluxo generoso de fluido de corte remove o calor da aresta de corte, ajuda na quebra dos cavacos e melhora a estabilidade dimensional da peça.
Ao usar o fluido de refrigeração é importante assegurar a abundância de suprimentos, uma vez que qualquer período de abstinência pode causar flutuações de temperatura. Isso pode causar trincas térmicas o que reduz a vida útil da ferramenta. As ferramentas de corte com refrigeração interna também reduzem a temperatura instantaneamente e ajudam no escoamento dos cavacos.
Entretanto, a cobertura de nitreto de titânio e alumínio (TiAlN) serve perfeitamente para usinar aço inoxidável enquanto mantém sua dureza em altas temperaturas devido a uma camada de óxido de alumínio, ajudando a remover o calor da ferramenta de corte.
A grande força do aço inoxidável combinada com sua alta ductilidade dificulta a quebra dos cavacos, o que aumenta o risco de vibração e pode afetar o acabamento superficial e reduzir a vida útil da ferramenta ou da pastilha.
Para solucionar esse problema, certifique-se sempre de que as ferramentas e as peças estão estáveis e bem presas. Mantenha o balanço mínimo da ferramenta, especialmente quando estiver realizando operações de perfuração ou torneamento interno. Para ajudar a reduzir a vibração, use ferramentas ou pastilhas afiadas com raio de ponta e canto pequeno.
Ferrítico e martensítico – Do ponto de vista da usinabilidade, aços inoxidáveis ferríticos e martensíticos são classificados como ISO P: aço. Geralmente, o teor do cromo é 12-18%, com apenas pequenas adições de elementos de ligação.
Materiais ferríticos são usados em hastes de bombas e turbinas a vapor e água, porcas, parafusos, aquecedores de água e no processamento de alimentos e papel. Os aços martensíticos podem ser endurecidos e, por isso, são usados nas arestas em aços para cutelaria, lâminas de barbear e instrumentos cirúrgicos.
A usinabilidade dos aços inoxidáveis ferríticos e martensíticos é boa e muito similar à dos aços de baixa-liga.
Austenítico e super-austenítico – Os aços inoxidáveis austeníticos são os materiais ISO M usados com mais frequência, considerando 70% de todos os aços inoxidáveis usinados, porque tem ótima resistência à corrosão.
A composição mais comum é 18% de cromo e 8% de níquel. O aço com grande resistência à corrosão é criado adicionando 2-3% de molibdênio, geralmente chamado de “aço resistente a ácidos” ou tipo 316. Os aços inoxidáveis super-austeníticos têm teor de níquel acima de 20%.
Os aços inoxidáveis austeníticos e super-austeníticos são usados quando é necessário boa resistência à corrosão. Setores típicos da indústria incluem indústrias química, de celulose e processamento de alimentos, mas também são usados em coletores de escape de aeronaves.
Os aços inoxidáveis austeníticos produzem cavacos tenazes, longos e contínuos que são difíceis de quebrar. Além disso, são propensos a endurecer durante a usinagem, produzindo superfícies e cavacos duros que causam desgaste por entalhe. Eles também criam adesão (arestas postiças), que resultam em acabamento superficial ruim e redução da vida útil da ferramenta.
Para minimizar isso, evite usar ferramentas com arestas gastas que aceleram o desgaste da ferramenta e causam a quebra. Faça verificações regulares a fim de encontrar sinais de desgaste e troque as ferramentas ou pastilhas regularmente. Também evite qualquer tempo de descanso ou pausas durante o processo de corte, o que pode causar o acúmulo de calor e aumentar o endurecimento. Um ângulo de inclinação alto reduz o calor gerado durante o fresamento, minimizando o endurecimento.
Duplex – Adicionar níquel ao aço ferrítico à base de cromo formará uma estrutura de base mista que contém ferrítico e austenítico, conhecido como aço inoxidável duplex. Materiais duplex têm alta resistência à tração e mantêm resistência à corrosão muito alta. Superduplex e hiperduplex indicam alto teor de elementos de ligação e resistência à corrosão ainda mais alta.
O teor de cromo entre 18-24% e de níquel entre 4-7% são comuns em aços duplex, produzindo uma divisão ferrítica de 25-80%.
Aços inoxidáveis duplex são usados nas indústrias química, de alimentos, construção, médica, celulose e de papel e em processos que incluem ácidos ou cloro. Eles são usados com frequência em equipamentos relacionados a aplicações de petróleo e gás off-shore.
Geralmente, a usinabilidade do duplex é ruim devido ao alto ponto de rendimento e à alta resistência à tração. Alto teor de ferrite – acima de 60% – melhora a usinabilidade.
Ferramentas – A Dormer Pramet desenvolveu um programa abrangente de ferramentas intercambiáveis e rotativas para auxiliar na usinagem do aço inoxidável. A broca de metal duro R459 para aplicações até 8xD foi desenvolvida especificamente para superar problemas tipicamente associados a aços inoxidáveis em furação profunda. A broca R459 amplia a gama MP-X que já contava com as brocas multimateriais de metal duro 3xD e 5xD.
Além disso, a empresa conta com gama versátil de pastilhas octogonais de ferramentas de corte OEHT com profundidade de 4 – 10 mm, junto a pastilhas REHT (arredondada) e XEHT (Wiper), adequadas para aços inoxidáveis. Ao utilizar oito arestas de corte – a quantidade máxima disponível para pastilhas positivas – a nova gama é uma oferta econômica para clientes e a opção Wiper impulsiona a capacidade de faixa de avanço e excelente acabamento superficial.
(*) Ricky Payling é especialista de Produto da Dormer Pramet
