Por que os plásticos reforçados exigem trocas de ferramenta frequentes?
Por que plásticos reforçados exigem trocas de ferramenta mais frequentes?
Plásticos reforçados, como polímeros reforçados com fibra de vidro (GFRP) ou fibra de carbono, são materiais compósitos altamente abrasivos. Enquanto a matriz plástica é relativamente macia, as fibras de reforço são excepcionalmente duras e resistentes ao desgaste. Por exemplo, a fibra de vidro é mais dura do que a maioria das ferramentas de aço rápido (HSS). Durante a usinagem CNC, isso cria um efeito contínuo de lixamento, que degrada rapidamente a aresta de corte, exigindo trocas de ferramenta mais frequentes para manter a qualidade da peça e a precisão dimensional.
Principais Mecanismos de Desgaste: Abrasão e Degradação Térmica
1. Desgaste Abrasivo Extremo – A principal razão para o desgaste rápido da ferramenta é a abrasão direta das fibras duras de reforço. Cada vez que a aresta de corte passa pelo material, ela encontra essas fibras duras e frágeis, causando microlascamentos. Em processos como fresamento CNC e furação CNC, a ferramenta constantemente encontra novo material. Ferramentas desgastadas pioram o problema, rasgando fibras em vez de cortá-las, resultando em acabamento ruim e possíveis danos subsuperficiais.
2. Corte Intermitente e Choque Térmico – A estrutura dos compósitos é não homogênea. A ferramenta alterna entre cortar a matriz polimérica macia e as fibras duras e abrasivas. Esta ação intermitente submete a ferramenta a impactos cíclicos e choques térmicos. Em nosso Serviço de Usinagem Multi-Eixo para compósitos complexos, controlar este engajamento intermitente é crítico para gerenciar o desgaste e evitar falhas prematuras.
Estratégias de Ferramenta para Gerenciar o Desgaste
• Seleção de Material da Ferramenta: Ferramentas de carboneto sólido são padrão devido à sua dureza e resistência ao desgaste superiores ao aço rápido. Para compósitos altamente abrasivos, ferramentas com ponta de diamante policristalino (PCD) são ideais, pois o diamante é o material mais duro conhecido, proporcionando aumento significativo na vida útil da ferramenta.
• Geometria da Ferramenta: Ferramentas para compósitos possuem ângulos de corte positivos elevados e arestas afiadas e polidas para cortar fibras de forma limpa com mínimo arraste ou rasgo. Geometrias especializadas ajudam a reduzir forças de corte e acúmulo de calor.
• Tratamentos de Superfície e Revestimentos: Embora revestimentos padrão como TiN ajudem, eles se desgastam rapidamente devido às fibras abrasivas. Uma ferramenta de carboneto polido ou PCD não revestida pode ser mais eficaz, fornecendo superfície lisa que minimiza atrito e acúmulo de resina.
Considerações Operacionais para Extender a Vida Útil da Ferramenta
1. Velocidades e Avanços Otimizados: Velocidades muito altas podem gerar calor suficiente para amolecer a matriz polimérica, permitindo que partículas abrasivas se incorporem na ferramenta. Velocidades muito baixas aumentam o atrito. Encontrar o equilíbrio ideal é fundamental.
2. Extração de Pó Eficiente: A usinagem de compósitos gera pó fino e abrasivo. A extração eficaz com vácuo evita que o pó recircule e atue como abrasivo entre a ferramenta e a peça, acelerando o desgaste. Este é um protocolo crítico em nosso Serviço de Usinagem CNC de Plásticos.
3. Inspeção Consistente da Ferramenta: Um rigoroso cronograma de inspeção e substituição de ferramentas é essencial para evitar peças defeituosas. Para produção em alto volume, nosso Serviço de Produção em Massa utiliza modelos preditivos de vida útil da ferramenta para minimizar o tempo de inatividade e garantir qualidade consistente.
