Com quem devo entrar em contato para usinagem de metais de difícil usinagem?

Você já teve uma peça valiosa de liga de titânio TC4 descartada após dezenas de horas de usinagem de precisão devido a problemas de última hora com marcas de ferramentas ou vibrações? Isso causa um enorme atraso no cronograma do projeto. A causa do problema raramente está no seu projeto, mas sim na incapacidade do fornecedor de fresagem escolhido de trabalhar com metais extremamente difíceis de usinar.

Com o aumento do uso de metais de difícil usinagem em indústrias de alta tecnologia, como a aeroespacial e a médica, é fundamental para o sucesso do seu projeto contar com um parceiro de usinagem confiável. Neste livro, apresentamos o conhecimento técnico da JS em fresamento de metais de difícil usinagem para ajudá-lo a superar seus desafios.

Resumo da Resposta Principal

As seguintes questões serão abordadas neste artigo:

Como superar os problemas fundamentais da usinagem de metais de difícil corte, a diferença de custo e valor entre a JS e seus concorrentes , o que pode ser concluído a partir de estudos de caso reais da JS e os motivos pelos quais a JS se tornou a fornecedora de usinagem preferida para metais de difícil usinagem.

Por que confiar neste guia?

A JS possui vasta experiência na área de fresagem CNC , sendo capaz de lidar com mais de 100 tipos de materiais, como metais, plásticos de engenharia e resinas de alta temperatura, combinando com precisão os parâmetros do processo e controlando as características do material e os pontos de ajuste da fresagem.

Nossa experiência prática é de valor decisivo diante dos desafios impostos por componentes estruturais complexos e materiais de difícil processamento.

Por exemplo, ao processar suportes de espelho de resina de alta temperatura para um determinado cliente de equipamentos ópticos, o material tende a amolecer e deformar devido ao calor de corte.

Controlamos com sucesso a tolerância dimensional crítica dentro de ± 0,008 mm, personalizando ferramentas de corte afiadas, adotando uma estratégia de alta velocidade e baixo avanço e utilizando resfriamento por aerossol em baixa temperatura, atendendo plenamente aos requisitos de montagem de sistemas ópticos.

Além disso, na usinagem de peças de paredes finas em liga de alumínio aeronáutico, utilizamos tecnologia de ligação de cinco eixos e otimização dinâmica do percurso da ferramenta para controlar a deformação estrutural dentro de ± 0,005 mm, o que está em conformidade com a definição rigorosa de tolerâncias de fabricação de precisão da Sociedade Americana de Engenheiros Mecânicos (ASME) .

Desde metais de difícil processamento até materiais não metálicos especiais, nosso domínio de bancos de dados de processos e tecnologias de tratamento de superfície garante que as peças tenham excelente funcionalidade e durabilidade, além de alta precisão geométrica.

Este manual baseia-se na vasta experiência da JS em fresagem de metais de difícil usinagem. Através de inúmeros experimentos e testes em campo, nossos especialistas técnicos integraram valiosa experiência em processos de fresagem, controle de parâmetros e ferramentas para metais de difícil usinagem.

Este guia é uma referência valiosa para ajudá-lo a superar os desafios de usinagem.

A JS possui vasta experiência em fresagem de metais de difícil usinagem, e este guia é um sólido exercício de prática. Como fornecedora especializada em fresagem, garantimos a qualidade de nossos serviços de fabricação CNC personalizados e merecemos sua confiança.

Questões centrais da usinagem de metais duros e as soluções de engenharia da JS

A usinagem de metais duros (como ligas de titânio, superligas de níquel e aços de alta resistência) é uma área tecnologicamente desafiadora na usinagem. Esses materiais duros, resistentes, de alta resistência e baixa condutividade térmica são particularmente difíceis de fresar.

Tendo atuado durante anos como uma empresa profissional de fabricação de fresadoras CNC personalizadas, a JS aplicou suas soluções de engenharia para resolver esses problemas.

Desafio 1: Taxas de sucata assustadoras — Como obtê-las repetidamente abaixo de 5%

A causa da alta taxa de refugo na usinagem de metais de difícil usinagem reside na interação mútua entre as propriedades mecânicas do material e a operação de usinagem. As ligas de titânio possuem resistência à tração superior a 1000 MPa e força de usinagem 30% a 50% maior que a do aço comum.

Além disso, sua condutividade térmica é de 1/5 a 1/10 da do aço nº 45. O calor de corte eleva a temperatura da ferramenta para 800-1000 °C e acelera o desgaste e a falha.

Estatísticas do setor mostram que, para empresas que usinam metais de difícil usinagem pela primeira vez, as taxas de refugo geralmente ultrapassam 20%, chegando a mais de 50% em peças complexas. As medidas técnicas adotadas pela JS Company para garantir um nível de refugo inferior a 5% incluem:

1. Verificação do pré-tratamento da matéria-prima:

As matérias-primas são rigorosamente verificadas por meio de espectrômetros e testadores de dureza. A velocidade de corte é regulada de acordo com as variações de dureza entre lotes de ligas de titânio, com um desvio máximo de 5%.

2. Otimização do sistema de ferramentas:

Ferramentas de metal duro de grão fino (3-5 μm) com revestimento de AlTiN são utilizadas para melhorar a resistência ao desgaste em mais de 40%. Ângulos de ataque específicos (-5° a 10°) e ângulos de alívio (5° a 12°) reduzem a resistência ao corte e o calor.

3. Controle adaptativo dos parâmetros de usinagem:

O sistema CNC inteligente mantém a força de corte e o torque sob monitoramento em tempo real. Sempre que a taxa de avanço ultrapassar 10%, ele reduz automaticamente a taxa de avanço em 15% a 20% e a profundidade de corte em 10% a 15%.

4. Inspeção de Qualidade de Processo Completo:

Pontos de medição tridimensionais são localizados em cada etapa da usinagem, utilizando ferramentas com precisão de 0,001 mm para garantir que os erros dimensionais do processo não excedam 50% da tolerância do projeto.

Desafio 2: Especificações de superfície rigorosas — As ligas de titânio podem atingir um acabamento espelhado Ra0,2?

Obter um acabamento espelhado com Ra0,2 em ligas de titânio é um dos desafios. Sua reatividade química facilita a formação de uma camada de óxido durante a usinagem, o que aumenta o atrito. Sua plasticidade também facilita a formação de aresta postiça, levando à perda da integridade da superfície. Além disso, mesmo vibrações mínimas do equipamento (amplitude > 0,001 mm) afetam o acabamento espelhado.

As tecnologias básicas da JS Company para obter uma superfície espelhada Ra0,2 em ligas de titânio são as seguintes:

1. Máquinas-ferramenta de ultraprecisão: velocidade do fuso de 20.000 rpm, excentricidade radial e axial ≤ 0,0005 mm e precisão de posicionamento da guia de 0,001 mm/300 mm.

2. Fluido de corte ultraespecial: Fluido de corte diluído em água com aditivos de extrema pressão na concentração de 8% a 10%, pressão de injeção de 0,8 a 1,2 MPa, vazão de 20 a 30 L/min e temperatura de corte sob condições controladas inferior a 300 °C.

3. Plano de processo de corte em várias etapas: 'Desbaste-Semiacabamento-Acabamento-Superacabamento'. O superacabamento utiliza uma pequena profundidade de corte (0,05-0,1 mm) e uma alta taxa de avanço (1000-1500 mm/min) com interpolação circular.

4. Polimento espelhado: Polimento mecânico com pasta de diamante (grão W0,5) sob pressão de 0,1-0,2 MPa e velocidade de 1500-2000 rpm, com remoção de micropartículas (0,005-0,01 mm) para eliminação de imperfeições superficiais.

Desafio 3: Problemas Desafiadores - Que outros problemas "invisíveis" existem?

Metais de difícil usinagem são cortados com problemas "ocultos" que passam despercebidos e afetam a qualidade e a produtividade do processo.

1. A tensão residual de usinagem causa distorção da peça (0,1-0,5 mm/m), o que é inaceitável em peças de paredes finas e componentes complexos. A JS utiliza simulação de elementos finitos para prever a distribuição de tensões e tratamentos com envelhecimento em baixa temperatura (120-150 °C, 2-4 horas) para reduzir mais de 60% da tensão residual.

2. A vibração da ferramenta (frequência de 500 a 2000 Hz, amplitude de 0,001 a 0,01 mm) pode produzir marcas na superfície devido à vibração. A JS possui um sensor de vibração para monitoramento (frequência de amostragem de 10 kHz) para analisar a frequência da vibração e controlar a velocidade do fuso ou trocar as ferramentas por outras de alta rigidez, de modo que a diferença de frequência seja superior a 20% para eliminar a vibração.

3. A anisotropia do material (por exemplo, ligas de titânio forjadas) leva a diferenças nas propriedades mecânicas em diferentes direções (diferenças no módulo de elasticidade de 5% a 10%), resultando em rugosidade superficial não uniforme (diferenças em Ra de 0,4 ou mais).

A JS mede o grau de anisotropia por meio de testes e reduz a taxa de avanço em 10% a 15% onde a anisotropia direcional é muito alta, na tentativa de obter uma qualidade de usinagem uniforme.

A JS aborda as questões essenciais da usinagem de metais duros, incluindo taxas de refugo e requisitos de acabamento superficial. É fácil encomendar: diga-nos o que precisa online e nós elaboraremos um plano e fabricaremos profissionalmente peças de usinagem CNC de precisão. Teremos todo o prazer em ajudar.

Comparação entre 'Custo Real' e 'Valor do Projeto'

O custo e o valor do projeto estão entre os fatores que as empresas utilizam para selecionar seus fornecedores de fresagem CNC. Neste caso, comparamos a JS com outras empresas (Xometry, Protolabs e RapidDirect) analisando as diferenças no "custo real" e no "valor do projeto" em orçamentos, taxas de processamento e outros fatores.

JS vs. Outros concorrentes de tamanho semelhante

Comparação de 'Cotações': Custos Explícitos vs. Custos Implícitos

Os custos explícitos são claramente listados na cotação, por exemplo, custo do material, taxa de processamento e frete. Os custos implícitos são os custos que ocorrem durante a usinagem e não no momento da cotação, por exemplo, custo de retrabalho, custo de sucata e prejuízo por atraso na entrega.

A proposta da JS implica custos explícitos relativamente altos e custos implícitos baixos, pois oferece produtos de boa qualidade, tem uma baixa porcentagem de retrabalho, acarreta baixas despesas com retrabalho e entrega no prazo.

Alguns concorrentes, embora possam desfrutar de vantagens de custo em termos de custos aparentes, sofrem com custos implícitos devido à baixa qualidade do processamento, altos níveis de geração de sucata e altos níveis de retrabalho.

Comparação de 'Custos de Processamento': Custo Unitário versus Custo Total de Propriedade (TCO)

O custo unitário refere-se ao custo de processamento de uma unidade de uma peça, enquanto o custo total de propriedade (TCO) inclui todos os custos ao longo do ciclo de vida de uma peça, desde o projeto, processamento e uso até o descarte.

Embora os preços unitários da JS possam ser superiores aos de alguns concorrentes, o custo total de propriedade é menor, visto que suas peças são de qualidade superior e duram mais, reduzindo a necessidade de substituição e manutenção. Seus concorrentes, por outro lado, apesar do preço unitário mais baixo, apresentam menor qualidade e durabilidade das peças, resultando em um custo total de propriedade mais elevado.

Como a capacidade de engenharia se traduz diretamente em vantagem de custo?

A superioridade tecnológica da JS se traduz, de fato, em competitividade de custos. Para começar, a JS consegue melhorar a eficiência da usinagem e reduzir o tempo de usinagem por meio da otimização do processo de usinagem e do projeto de ferramentas, com consequente redução dos custos de usinagem.

Em segundo lugar, a JS pode resolver problemas complexos de usinagem, reduzir as taxas de refugo e retrabalho e diminuir os custos ocultos. Em terceiro lugar, as soluções personalizadas da JS são capazes de atender às necessidades específicas dos clientes, agregar valor aos produtos e, finalmente, alcançar competitividade no mercado.

Os custos implícitos e explícitos estão incorporados em nosso preço de fresagem CNC . Você pode obter um detalhamento online antes de fazer o pedido, para ter uma noção do custo total de propriedade. Ao trabalhar conosco, você terá vantagens tanto em termos de custo quanto de engenharia.

Estudo de caso: Usinagem de um suporte de espelho de titânio monobloco para scanner de uma empresa de Lidar

Histórico do cliente

O cliente precisava de um suporte de titânio com alta relação de aspecto. Eles já haviam tentado trabalhar com dois fornecedores no passado, mas a taxa de sucesso foi de 0%. Isso se devia principalmente à complexidade da estrutura do suporte, à dificuldade de usinagem e às exigências de altíssima precisão e qualidade de superfície.

Problemas: As nervuras finas eram propensas a fraturas por vibração, havia muita distorção térmica e a rugosidade da superfície da montagem era ruim. Todos esses problemas resultaram em uma peça que não atendia aos padrões do cliente.

Intervenção de Engenharia JS

1. Projeto para Manufatura (DFM):

Por meio de digitalização 3D e simulação de elementos finitos, os defeitos no projeto original foram identificados como os seguintes:

①A transição em ângulo reto das costelas finas era propensa a fraturas na frequência de ressonância de 120Hz.

②Ocorreu interferência da ferramenta devido à falta de rebaixo na parte inferior da cavidade profunda.

③Não havia tolerância para usinagem da superfície de montagem e não era possível compensar a deformação térmica.

A solução de otimização idealizada e sugerida consistia em nervuras trapezoidais (superior de 1,5 mm, inferior de 2 mm), sobremedida de usinagem adicional de 0,5 mm e introdução de um rebaixo de raio de 0,8 mm próximo à base do rebaixo profundo, o que foi mais do que aceitável para o cliente.

2. Solução personalizada:

• Sistema de fixação:

Foi utilizada uma braçadeira hidráulica autoajustável de três pontos com pressão de fixação variável de 5 a 8 MPa. A frequência de vibração da usinagem foi reduzida de 120 Hz para menos de 45 Hz por uma unidade de amortecimento hidráulico para evitar a faixa de frequência de ressonância do material. Almofadas de PTFE de grau Shore A 90 foram utilizadas entre as interfaces para evitar marcas de arranhões na superfície da liga de titânio e também para absorção de 30% da energia vibracional.

• Ferramentas e métodos de corte:

Desbaste: Foi utilizada uma fresa de metal duro de grão ultrafino de 16 mm com revestimento de AlTiN de 4 μm. Condições de corte : 80 m/min, avanço de 0,1 mm/r, refrigeração por névoa de óleo com gotas de 5 μm, temperatura controlada a ≤ 250 °C e remoção de 70% do material por fresamento de alta velocidade.

Semiacabamento: O semiacabamento foi realizado com uma fresa cerâmica de 10 mm, de forma a aproveitar ao máximo sua resistência térmica e minimizar a deformação térmica. A velocidade de corte foi aumentada para 120 m/min, com uma sobremedida de acabamento de 0,3 mm.

Acabamento: O acabamento foi realizado com uma fresa PCD de 6 mm com grão de diamante de 3 μm a 150 m/min. A interpolação circular foi aplicada de acordo com a especificação de rugosidade superficial exigida.

• Controle de Processos:

Após o desbaste, foi realizado um tratamento de envelhecimento a vácuo (300 °C, 3 horas, vácuo de 10⁻³ Pa) para reduzir em 60% a tensão residual.

O envelhecimento natural foi realizado três vezes (24 horas em cada vez, temperatura ambiente de 23±2°C) durante o semiacabamento . A deformação foi verificada após cada intervalo de envelhecimento para confirmar que era ≤0,05 mm.

Usinagem de precisão : Foi utilizada medição online de três coordenadas (precisão de 0,0005 mm), com leituras a cada 5 minutos e taxa de avanço em tempo real regulada para ±0,001 mm, garantindo uma tolerância estável de ±0,005 mm.

Valores e Conquistas

Finalmente, a taxa de rendimento do componente foi aumentada de 0 para mais de 95% . A planicidade da superfície de montagem principal foi de 2,8 μm, de acordo com a medição, a rugosidade da superfície foi de Ra 0,28 e a deformação térmica foi controlada abaixo de 0,03 mm/m (abaixo da exigência do cliente de 0,05 mm/m).

O prazo de entrega foi reduzido dos 45 dias inicialmente estimados para 28 dias , economizando ao cliente US$ 280.000 em custos de produção experimental e permitindo que seu produto LiDAR obtivesse a certificação automotiva dentro do prazo.

A caixa de suporte para radar a laser demonstra a robustez da JS. Se você precisa de peças usinadas por CNC , entre em contato conosco. Com nossas soluções personalizadas, você poderá superar os desafios da usinagem e alcançar o sucesso em seus projetos.

Por que a JS Milling Supplier é a sua melhor escolha?

Dentre os diversos fornecedores de fresadoras CNC, a JS é a melhor escolha pelos seguintes motivos:

Excelente capacidade de engenharia e vasta experiência.

A JS é capaz de resolver diversos problemas associados à usinagem de metais duros, como altas taxas de refugo e acabamentos superficiais. Os serviços de usinagem CNC personalizados oferecidos internamente pela JS proporcionam soluções sob medida para atender às especificações exatas de cada cliente.

Controle de qualidade de produto de alta qualidade

Os produtos de alta qualidade da JS são fabricados com um rigoroso sistema de controle de qualidade que garante a precisão das peças e o acabamento superficial. Além disso, os serviços de fresagem CNC online da JS são convenientes, eficientes e oferecem orçamentos e entregas rápidas.

Relação custo-benefício competitiva

Do ponto de vista de custos, o preço da fresagem CNC da JS pode ser relativamente mais alto, mas a alta qualidade do produto, a baixa taxa de refugo e o baixo custo de propriedade permitem que os clientes obtenham um melhor valor de engenharia.

A JS é a sua fornecedora de referência para fresagem, com serviços de fabricação CNC personalizados, especificamente adaptados para atender às suas necessidades. Fazer um pedido é simples: informe-nos sobre o que você precisa, defina seu projeto e nós iniciamos a produção. Todo o processo é rápido e confiável. Venha e escolha-nos.

Perguntas frequentes

P1: Como vocês garantem uma 'taxa de refugo inferior a 5%'? O que vocês fazem se essa taxa for ultrapassada?

Isso não é um slogan, é uma declaração da confiança da JS em suas capacidades de controle de engenharia. Se, por nossa culpa, excedermos essa taxa, reembolsaremos todas as despesas com materiais e mão de obra e enviaremos imediatamente nossa melhor equipe de engenharia para visitar e aprimorar o processo.

Q2: Quais são as principais considerações na escolha de um fluido de corte para fresar metais de difícil usinagem, como ligas de titânio e ligas de níquel de alta temperatura?

Deve-se priorizar a seleção de tipos que contenham aditivos de extrema pressão, com concentrações controladas entre 8% e 10%. Ao mesmo tempo, deve-se garantir pressão de injeção e vazão suficientes para evitar a oxidação do material ou o desgaste rápido da ferramenta.

P3: Se o cliente ajustar temporariamente os requisitos de precisão das peças durante o processamento, a JS poderá responder prontamente e ajustar o plano?

Claro. A equipe técnica avaliará imediatamente a viabilidade de ajustes, reotimizará os parâmetros de usinagem, as configurações das ferramentas e os padrões de teste, e minimizará o impacto no ciclo de entrega, garantindo a qualidade.

Resumo

Se você se depara com metais desafiadores e difíceis de usinar, a JS é certamente a sua melhor escolha. Como fornecedora experiente de fresamento CNC, a JS possui maior capacidade de engenharia, vasta experiência e um serviço superior na fabricação de peças usinadas CNC personalizadas.

A JS é líder do setor na resolução dos principais problemas de usinagem de metais de difícil usinagem, oferecendo soluções de engenharia com excelente custo-benefício. Nossos serviços de fresagem CNC online oferecem conveniência e facilidade em tempo real, peças usinadas com qualidade garantida e preços acessíveis. Escolha a JS Precision Manufacturing para suas necessidades de usinagem de metais de difícil usinagem.