Em menos de um século, os plásticos dominaram o setor de manufatura devido ao seu baixo custo e propriedades mecânicas versáteis. Entre eles, o ABS é um dos termoplásticos mais usados – tanto em protótipos quanto em produtos de uso final.
Como a maioria dos plásticos, as peças de ABS são frequentemente produzidas por meio de moldagem por injeção, moldagem por sopro ou impressão 3D. No entanto, a usinagem CNC é essencial para aplicações que exigem tolerâncias e precisão rigorosas. Embora o ABS seja usinável, os maquinistas comumente encontram empenamento e acabamentos de superfície áspera ao trabalhar com ele.
Este artigo explora os principais aspectos da usinagem de ABS, cobrindo os desafios comuns e as melhores práticas para combatê-los. Ele fornece insights sobre técnicas de usinagem, métodos de acabamento de superfície e maneiras de produzir componentes de ABS de alta qualidade.
Composição do ABS: Propriedades físicas e mecânicas
ABS significa acrilonitrila butadieno estireno. É um polímero termoplástico que constitui três monômeros, mencionado em seu nome. Os três monômeros estão presentes em diferentes proporções: 15 – 35% de acrilonitrila, 5 – 30% de butadieno e 40 – 60% de estireno.
Cada um dos monômeros lhe dá características diferentes. Os grupos nitrila são polares, se unem e lhe dão uma resistência maior. Acrilonitrila lhe dá resistência química e dureza. O butadieno lhe dá resistência ao impacto e ductilidade em baixas temperaturas. Enquanto o estireno é responsável por sua aparência geral brilhante.
Propriedades físicas
O ABS é opaco com a cor original sendo branca ou cinza. No entanto, pigmentos podem ser adicionados para dar qualquer cor. É um plástico amorfo, então não há ponto de fusão nítido. Ele faz a transição para um estado vítreo em cerca de 106 e começa em 106 °C. Sua fusão e decomposição caem entre 190 a 320 °C, dependendo da composição exata. Como os plásticos, o ABS também é mais leve, com densidades variando entre 1.00 a 1.2 g/cm3.
Propriedades Mecânicas e Químicas
O ABS tem várias propriedades desejadas, mas para os fabricantes, as principais são resistência, dureza, resistência química e isolamento. Essas propriedades definem sua adequação para várias aplicações e destacam os desafios potenciais durante a usinagem.
O ABS é um plástico resistente. Seu valor de dureza fica entre 68 e 118 na escala Rockwell. A resistência à tração vai até 65 Mpa. O ABS também ostenta boa resistência química. Ele pode suportar ácidos diluídos, álcalis e óleos. No entanto, é vulnerável a solventes aromáticos como acetona e benzeno. E, por último, é um bom isolante.
Propriedades da chave ABS
| Densidade | 1.00 - 1.02 g / cc |
| Cor | Branco / cinza |
| Temperatura de fusão | 190 - 320 ° C |
| Dureza (Rockwell R) | 68 - 118 |
| Resistência à tração (UTS) | 13 - 65 MPa |
| Condutividade Térmica | 0.150 – 0.200 W/mK |
Como o ABS é usinado: principais técnicas
Além da moldagem por sopro, impressão 3D e FDM, a usinagem é um dos principais processos usados para moldar plásticos ABS. A usinagem CNC auxilia na remoção precisa de material, tornando-a ideal para protótipos funcionais que exigem tolerâncias apertadas.
Aqui está uma lista das principais técnicas de usinagem usadas para ABS.
fresagem
fresagem é um processo de usinagem subtrativa onde ferramentas de corte removem material de um bloco ABS sólido para criar o formato desejado. É ideal para produzir geometrias complexas, superfícies planas, bolsos, ranhuras e contornos 3D intrincados que seriam difíceis de obter por meio de moldagem ou impressão 3D.
Passando
Passando é realizado em um torno, onde uma peça de trabalho ABS rotativa é moldada usando uma ferramenta de corte estacionária. Este processo é usado para peças cilíndricas e simétricas, como rolos e eixos.
Perfuração
A perfuração é o método primário para criar furos em componentes de ABS para fixadores, fiação ou passagens de fluidos. Ao contrário dos metais, plásticos como o ABS podem desenvolver rebarbas, bordas derretidas ou rachaduras por estresse se perfurados em velocidades incorretas ou com brocas cegas.
Desafios na usinagem de ABS
Comparado a metais, a usinagem de plásticos é relativamente mais fácil. Mas ainda assim, os plásticos apresentam seu próprio conjunto de desafios.
Rugosidade da Superfície
Como outros plásticos, a usinagem do ABS pode resultar em arranhões. Uma das razões é sua natureza amorfa. Sua superfície é mais propensa a microabrasões quando exposta a ferramentas de corte, avanços inadequados ou pressão excessiva da ferramenta.
Distorção
O ABS tem baixa condutividade térmica, ou seja, o calor gerado durante a usinagem tende a se concentrar em áreas localizadas. Esse acúmulo de calor, combinado com o ponto de fusão relativamente baixo do ABS, faz com que o material amoleça ou se deforme, levando a imprecisões dimensionais.
Além disso, as tensões internas do material podem ser liberadas durante a usinagem, o que resulta na deformação ou flexão da peça.
Opções de acabamento de superfície para ABS
Como o ABS é propenso a marcas de ferramentas e arranhões, técnicas de acabamento adequadas ajudam a atingir apelo estético e desempenho aprimorado. Opções comuns de polimento para ABS são:
Como Usinado
Este é o acabamento natural do ABS após a usinagem. A superfície retém marcas de ferramentas visíveis, linhas de corte e texturas ásperas potenciais, o que pode ser aceitável para componentes internos onde a aparência não é uma prioridade.
Jateamento
O jateamento de esferas envolve a propulsão de mídia abrasiva fina (esferas de vidro ou esferas de plástico) na superfície do ABS para obter uma textura fosca uniforme. É ideal para aplicações estéticas e superfícies de aderência.
Suavização com Acetona
O alisamento com acetona é um tratamento químico de vapor para criar um acabamento brilhante e polido no ABS. O ABS é solúvel em acetona – uma exposição controlada faz com que a superfície amoleça e reflua, eliminando riscos finos. Este método é bastante conhecido para impressão 3D, pois remove essas linhas de camada.
Chapeamento de metal
O ABS pode ser galvanizado com metais como cromo, níquel ou cobre para melhorar sua resistência mecânica, condutividade elétrica e resistência à corrosão. Neste processo, a superfície é pré-tratada com um revestimento condutor ou ataque químico, o que permite a adesão do metal.
Melhores práticas para usinagem de plástico ABS
A usinagem de plástico ABS requer um equilíbrio entre eficiência de corte, controle de calor e precisão para obter peças de alta qualidade. Temos algumas sugestões que podem ajudar a otimizar o processo de usinagem de ABS.
ABS de grau de máquina
O ABS vem em diferentes graus e composições, cada um para aplicações específicas. Para usinagem, o ABS de grau de máquina deve ser usado, pois é formulado para ter melhor estabilidade dimensional e menor estresse residual.
Ferramentas de configuração de corte e fixação
Evite pressão excessiva de fixação, pois o ABS é mais macio que metais e pode deformar sob pressão. Para usinagem, use ferramentas afiadas de carboneto ou aço rápido (HSS) para minimizar a resistência ao corte e evitar derretimento.
Fresas de desbaste padrão funcionam bem para remoção de material a granel. Para trabalhos de acabamento, recomendamos fresas de 2 ou 4 canais.
Melhores práticas de design
Ao projetar peças de ABS, tenha em vista a acessibilidade da ferramenta, a distribuição de tensão e a viabilidade da usinagem. Fresas e brocas pequenas são necessárias para detalhes finos, mas ferramentas excessivamente pequenas aumentam o tempo de usinagem e o desgaste da ferramenta. Um tamanho mínimo de fresa de 0.8 mm (0.03 pol) e um tamanho mínimo de broca de 0.5 mm (0.02 pol) devem ser mantidos para equilibrar a precisão.
A espessura da parede é outro fator crítico na usinagem de ABS. Paredes finas podem deformar sob forças de corte ou vibrar. Mantenha uma espessura mínima de parede de 0.5 mm para manter a integridade estrutural.
Para evitar a deflexão da ferramenta, a regra geral é que: a profundidade dos furos perfurados não deve exceder 12 vezes o diâmetro da broca. Enquanto as fresas de topo não devem exceder 10 vezes o diâmetro da ferramenta em profundidade.
Escolha de refrigerantes
O ABS é quimicamente resistente a ácidos aquosos, mas altamente sensível a refrigerantes aromáticos, que podem causar inchaço e deformação. Então, use refrigerantes não aromáticos e solúveis em água, como ar pressurizado e névoa de spray.
Aplicações do ABS Usinado
Plásticos são de fato comuns em várias indústrias e o ABS, sendo um membro, também compartilha a mesma popularidade. A tabela ilustra aplicações de peças usinadas em ABS:
| Expertise | Aplicações ABS |
|---|---|
| Automotiva | Acabamento interno, componentes do painel, caixas de sensores, suportes |
| Expositores e Eletrónica | Gabinetes, invólucros de interruptores, componentes isolantes |
| Produtos para uso Médico | Invólucros para dispositivos médicos, invólucros para equipamentos de diagnóstico, bandejas esterilizáveis |
| Equipamento industrial | Proteções de máquinas, componentes de transportadores, suportes estruturais |
| Indústria aeroespacial | Principalmente peças de protótipo |
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