Torneamento de aços mais sustentável com pastilhas da Sandvik

De acordo com as 17 metas globais para desenvolvimento sustentável estabelecidas elas Nações Unidas (ONU), espera-se que os fabricantes reduzam o impacto ambiental e ainda avançam com a otimização do uso de energia. Embora a CSR seja importante para as empresas, a Sandvik Coromant estima que os fabricantes desperdicem entre 10% a 30% de material em seus processos de usinagem, com uma eficiência típica de usinagem abaixo de 50%, incluindo as fases de projeto, planejamento e corte.

Então, o que os fabricantes podem fazer? As metas das Nações Unidas recomendam dois caminhos principais que levam em conta fatores como o crescimento da população, os recursos finitos e a economia linear.

O primeiro deve aborda esses desafio com tecnologia. Os conceitos da Indústria 4.0 - como sistemas ciberfísicos, big data ou a Internet das coisas (IoT) - são frequentemente citados como o caminho para que os fabricantes que buscam reduzir o desperdício. Ainda assim, isso não permite que a maioria dos fabricantes utilize máquinas modernas com recursos digitais às suas operações de torneamento de aços. 

Muitos fabricantes sabem que a escolha da pastilha é importante para fazer com que o torneamento de aços seja mais eficiente e produtivo e como isso afeta o desempenho geral e a vida útil da ferramenta. No entanto, muitos estão perdendo por não considerarem todo o conceito de ferramentas desde pastilhas avançadas, porta-ferramentas até soluções digitais fáceis de implementar. Cada um desses fatores podem ajudar você a fazer com que o torneamento seja mais sustentável ao reduzir o consumo de energia e reduzir o desperdício.

Velocidades de corte reduzidas

Os fabricantes enfrentam diversos desafios em suas operações de torneamento de aços que incluem produzir mais peças por aresta com uma única pastilha, aumentar as taxas de remoção de metal, reduzir o tempo do ciclo, otimizar os níveis de estoque e, é claro, reduzir o desperdício de material. 

Porém, e se houvesse uma maneira de superar esses desafios e ainda melhorar a sustentabilidade? Uma maneira de reduzir o consumo de energia é reduzir a velocidade de corte. Os fabricantes podem manter a produtividade ao aumentar a faixa de avanço proporcionalmente à faixa de avanço e a profundidade de corte. Além de economizar energia, isso também prolonga vida útil da ferramenta. Nos processos de torneamento de aços, a Sandvik Coromant descobriu que a vida útil da ferramenta aumentou 25% em média que, combinado com o desempenho confiável e previsível, pode minimizar o desperdício de material da peça e da pastilha. 

A escolha certa da classe da pastilha vai além de conseguir isso. É por isso que a Sandvik Coromant está adicionando duas novas classes de metal duro para torneamento P chamadas GC4415 e GC4425 ao seu programa. A GC4425 é mais tenaz e resistente ao desgaste e ao calor, enquanto a classe GC4415 foi desenvolvida para complementar a GC4425 se necessário melhor desempenho e maior resistência ao calor.

É importante dizer que ambas as classes podem ser usadas com materiais difíceis como Inconel e as classes ISO-P de aço inoxidável sem liga, que são especialmente complexas e difíceis de usinar. A classe certa pode ajudar a usinar um grande número de peças em processos de produção em massa e/ou lotes. 

A classe GC4425 propicia segurança de processo extremamente alta por conseguir manter a aresta intacta. Como a pastilha pode produzir mais peças por aresta, uma quantidade menor de metal duro é consumida para usinar a mesma quantidade de peças. Além disso, as pastilhas com desempenho consistente e previsível evitam danos na peças, reduzindo o desperdício de material. Ambas as vantagens reduzam a quantidade de refugo produzida.

Além disso, com a GC4425 e com a GC4415, o substrato e a cobertura da pastilha foram desenvolvidos para melhorar a resistência a altas temperaturas. Isso reduz o efeito que causa o desgaste excessivo e, consequentemente, o material é altamente capaz de manter a aresta da pastilha em temperaturas mais altas. 

Porém, os fabricantes também devem o uso da refrigeração com a pastilha. Se usar uma ferramenta que apresenta refrigeração superior e inferior, desligar a refrigeração superior pode favorecer certas operações. As principais funções do fluido de corte são o escoamento de cavacos, a refrigeração e a lubrificação entre a ferramenta e o material da peça. 

Quando aplicado corretamente, ele maximizará o resultado, aumentará a segurança do processo e melhorará o desempenho da ferramenta e a qualidade da peça. Usar porta-ferramentas com refrigeração interna também pode melhorar a vida útil da pastilha.

Retirando as camadas

A GC4425 e a GC4415 contêm uma camada feita com a segunda geração da tecnologia Inveio, uma cobertura de alumina (Al2O3) de deposição química de vapor texturizada desenvolvida para usinagem. Examinar o Inveio com um microscópio revela que a superfície do material é caracterizada pela orientação unidirecional dos cristais. Além disso, a orientação dos cristais foi aprimorada significativamente dentro da segunda geração da cobertura Inveio. Ainda mais que antes, cada cristal da cobertura de alumina é alinhado na mesma direção criando uma forte barreira na direção da zona de corte. 

A Inveio torna a pastilha mais resistente ao desgaste e prolonga a vida útil da ferramenta. E ferramentas que duram mais ajudam a reduzir o custo por peça. Além disso, o substrato de metal duro do material contém uma grande proporção de metal duro reciclado, tornando-a uma das classes que menos agridem o meio ambiente.

Para colocar esses aspectos em teste, a classe GC4425 foi testada pelos clientes da Sandvik Coromant antes de ser lançada no mercado. Entre estes clientes estava uma empresa de engenharia geral que usou a pastilha do concorrente e a pastilha GC4425 na fabricação de rolos de pressão. Uma classe ISO-P foi submetida à usinagem axial externa contínua e semiacabamento a uma velocidade de corte (vc) de 200 m/min, faixa de avanço de 0,4 mm/rot. (fn) e profundidade (ap) de 4 mm. 

Geralmente, os fabricantes medem a vida útil da ferramenta pelo número de peças usinadas (pçs). Enquanto a classe concorrente usinou 12 peças antes de desgastar devido à deformação plástica, a pastilha da Sandvik Coromant produziu 18 peças e, assim, trabalhou 50% mais tempo com desgaste estável e previsível. 

O exemplo mostra os ganhos que podem ser alcançados se os elementos certos de usinagem forem usados juntos e como as recomendações de primeira escolha da ferramenta e os dados de corte de um parceiro confiável como a Sandvik Coromant podem ajudar a melhorar a segurança do processo e a reduzir o tempo desperdiçado encontrando as ferramentas certas. As ferramentas online também se mostraram populares ao ajudar os fabricantes a avaliarem quais as melhores classes e pastilhas para suas especificações de torneamento, como o CoroPlus Tool Guide.

Para ajudar com o monitoramento do processo,a Sandvik Coromant também desenvolveu o software CoroPlus Process Control, que pode monitorar a usinagem em tempo real e agir de acordo com os protocolos programados se problemas específicos ocorrerem - por exemplo, ao parar a máquina ou substituir uma ferramenta de corte desgastada.

Um ciclo perfeito

Isso nos leva à segunda recomendação das Nações Unidas de ferramentas mais sustentáveis: ao mudar para uma economia circular, quando produtos desperdiçados são vistos como matéria-prima e recolocados em um ciclo neutro de recursos. É cada vez mais evidente que uma economia circular pode ser ambientalmente viável e lucrativa para os fabricantes.

Isso inclui reciclar ferramentas inteiriças de metal duro - afinal, todos nós ganhamos quando as ferramentas desgastadas são mantidas longe dos aterros e lixões. A GC4415 e a GC4425 contêm uma quantidade significativa de metal duro reciclado. Fazer ferramentas novas de metal duro inteiriço requer 70% menos energia que fabricá-las de matéria-prima virgem e isso também significa que 40% menos dióxido de carbono é emitido.

Por isso, existe o programa de reciclagem de metal duro da Sandvik Coromant, disponível para todos os clientes em todo o mundo. A empresa compra novamente as pastilhas e ferramentas rotativas gastas, independente da origem, de seus clientes. Isso é realmente necessário se você considerar como matérias-primas escassas e finitas estarão no futuro. A estimativa da reserva de tungstênio, por exemplo, é de cerca de 7 milhões de toneladas, o que nos deixa com cerca de 100 anos de consumo. A iniciativa de reciclagem trouxe para a Sandvik Coromant uma circularidade de 80% através do programa de recompra de metal duro.

Apesar das incertezas do mercado atual, os fabricantes não podem esquecer de suas outras obrigações, incluindo a CSR. Felizmente, com uma nova abordagem de ferramentas e as pastilhas de metal duro certas em funcionamento, os fabricantes podem melhorar a sustentabilidade sem comprometer a segurança do processo - e ser ainda mais eficiente diante dos desafios impostos aos mercados pelo Covid-19.