Solução da Sandvik Coromant garante "toque mais leve" para manufatura de automóveis

De acordo com o relatório Ficha técnica: Europa, o Conselho Internacional de Transporte Limpo afirma que: "Com a correlação direta entre peso e massa, quanto mais pesado for um veículo, maior será o consumo de combustível e as emissões de CO2. Portanto, a redução da massa é uma maneira eficaz de reduzir as emissões de um veículo."

Uma maneira de conseguir isso é "diminuir o peso", que envolve a fabricação de carros e caminhões mais leves como forma de obter melhor eficiência de combustível e manuseio. O relatório Leveza, efeito pesado da McKinsey & Company calcula que medidas "de diminuição de peso podem reduzir as emissões de CO2 até certo ponto (aproximadamente 0,08 g de redução de CO2 por quilograma)." E continua: "Se um fabricante de equipamento original (OEM) conseguir reduzir o peso do veículo em 100 kg, ele deixará de emitir aproximadamente 8,5 g de CO2 a cada 100 km".

O exemplo ilustra como a diminuição de peso pode beneficiar o desempenho do veículo. No entanto, embora os OEMs estejam adotando materiais mais leves, como o alumínio, para alcançar esse objetivo, a diminuição do peso não se trata apenas de escolher o material que pesa menos. Materiais populares para peças automotivas, como aços forjados, cromo-cobalto, Inconel ou ferro fundido cinzento e nodular, ainda são predominantes, embora pesem mais do que o alumínio e o magnésio.

No entanto, os fabricantes devem projetar esses metais "pesados" de modo a serem uma alternativa eficiente e forte aos metais mais leves. Isso significa produzir peças próximas da forma definitiva com base em desenhos mais complexos. Além disso, muitos desses projetos exigem uma ação de corte mais leve para minimizar o efeito na ferramenta e garantir que a peça permaneça na forma adequada.

O desafio para os OEMs é fabricar essas peças mais complexas com a mais alta qualidade e produtividade. Como os fabricantes podem conseguir isso e, ao mesmo tempo, aderir às regulamentações de emissões e manter um baixo custo por peça? A resposta está em soluções de ferramentas mais confiáveis, precisas e produtivas.

O ângulo reto

Os fabricantes de automóveis devem se esforçar para superar a concorrência na usinagem de peças mais complexas e com formato próximo da forma definitiva a partir de materiais ISO-P duros. A obtenção desse resultado depende da escolha da ferramenta de corte. Por exemplo, ferramentas de corte com ângulos de ataque de 90 graus geram forças de corte radiais e, o mais importante, transferem mais energia de corte para fora da peça. Isso é especialmente ideal ao se usinar peças com paredes mais finas ou próximas da forma definitiva.

Isso nos leva ao fresamento de cantos, uma aplicação de fresamento básica, porém versátil, recomendada quando há necessidade de produzir diversos componentes e de remover rapidamente grandes quantidades de material da peça. Com o fresamento de cantos, a ferramenta cria uma superfície plana e o canto simultaneamente, razão pela qual é preferível um ângulo de 90 graus em relação à peça. Outros ângulos podem ser usados, e são usados, dependendo da aplicação, mas é essencial que o ângulo reto seja usado para evitar desvios indesejados entre a fresa e a peça.

Há uma série de pastilhas de fresamento de cantos no mercado desenhadas para um ângulo de fresamento próximo a 90 graus. Geralmente, essas pastilhas têm oito arestas - quatro na frente e quatro atrás para produzir o canto e a área plana simultaneamente - ou seis, em alguns casos. No entanto, os especialistas em ferramentas da Sandvik Coromant sentiram que havia espaço para um novo conceito de fresamento de cantos que trouxesse vantagens de produtividade e vida útil da ferramenta, bem como benefícios econômicos, para seus clientes.

O resultado é a CoroMill MF80, desenhada para aplicações de fresamento automotivo em materiais ISO-K e ISO-P. As pastilhas têm oito arestas de corte, proteção contra cavacos e microgeometria otimizada para melhor segurança e escoamento de cavacos, assim como uma aresta wiper para um acabamento superficial superior. A aresta de corte é inclinada para uma ação de corte suave e baixas forças de corte, tornando-a ideal para peças com paredes finas e set-ups de máquinas com estabilidade limitada. Baseado em uma plataforma tecnológica semelhante à CoroMill 345 atual, este novo conceito de fresamento oferece uma fresa 40% mais leve com calço de proteção e grande número de pastilhas para usinagem segura e estável, mesmo em aplicações com balanço e propensas a vibração.

O ângulo de abordagem de 89,5 graus permite que a fresa multiaresta trabalhe próxima ao dispositivo de fixação durante a usinagem. O ângulo próximo a 90 graus também reduziu as forças axiais para um fresamento melhorado em peças de paredes finas e em fixações fracas, sem vibração. Isso não apenas melhora a precisão e a utilização da máquina, mas também garante uma vida útil mais longa da ferramenta com menos refugo.

Testes de desempenho

O desempenho da CoroMill MF80 foi testado em relação às fresas concorrentes na usinagem de materiais ISO-K e ISO-P. Analisemos primeiro o teste de desempenho em ISO-K, em que a ferramenta da concorrência e a CoroMill MF80 foram usadas em uma aplicação de desbaste, para produzir suportes e apoios de uma peça de ferro grafite esferoidal (SG) ISO-K (GJS400/K3.1.C.UT).

As duas ferramentas funcionaram com os mesmos parâmetros de corte - (n) de 1000 rotações por minuto (rpm), uma velocidade de corte (vc) de 250 metros por minuto (m/min) e avanço da mesa (vf) de 1200 milímetros por minuto (mm/min). Cada fresa foi operada com uma profundidade de corte radial de 20-80 mm (ae) e uma profundidade de corte axial de 2-3 mm (ap). Houve uma pequena diferença no avanço por dente (fz), 0,24 mm para a fresa do concorrente e 0,3 mm para a CoroMill MF80.

No final, a fresa do concorrente produziu dez peças em 55 minutos antes de apresentar sinais de desgaste. A CoroMill MF80, por outro lado, funcionou por 82 minutos e produziu 15 peças nesse período. O resultado para o cliente foi um aumento de 54% na vida útil da ferramenta usando a fresa da Sandvik Coromant.

Em outro caso, a CoroMill MF80 foi comparada com a fresa da concorrência em um fresamento de cantos de desbaste para produzir peças de bombas e válvulas a partir de uma peça bruta em aço carbono ISO-P (DIN 1.0619). Novamente, as fresas foram postas em funcionamento com parâmetros de corte idênticos - um n de 500 rpm, um vc de 125 m/mm, ae de 15/50 mm e ap de 5 mm e fz de 0,15 mm - com uma exceção, o vf. A fresa concorrente funcionava a 375 mm/min e a CoroMill MF80, a 600 mm/min.

Nesse caso, a fresa da concorrência produziu nove peças, enquanto a CoroMill MF80 produziu 15, um aumento de produtividade de 60%. Quanto à vida útil da ferramenta, após 40 minutos de tempo de usinagem, somente o lascamento era visível na CoroMill MF80 e a fresa obteve um aumento da vida útil da ferramenta de 67%. Para o cliente, a principal vantagem foi que a proteção do calço da fresa e o alto número de arestas da pastilha puderam reduzir o custo por peça em aplicações de fresamento de cantos ou de desbaste. Processos como esses serão essenciais para ajudar os fabricantes a produzir veículos que atendam às rigorosas normas de emissão de CO2, mantendo um custo menor por peça.