O magnésio é um dos metais estruturais mais leves, pesando 33% menos que o alumínio. Embora abundante na crosta terrestre, não é tão amplamente usado na indústria quanto outros metais. Por que isso? É devido à natureza reativa do magnésio ou a alguns desafios de sua usinagem?
Este artigo explora as complexidades da usinagem CNC de magnésio, abordando seus processos, desafios, precauções de segurança e aplicações.
Magnésio: Propriedades Principais
O magnésio é um metal branco prateado, estruturalmente leve, com densidade de cerca de 1.73 g/cm³. Sua estrutura cristalina hexagonal oferece boa resistência, mas essa configuração também torna o magnésio menos dúctil em comparação com outros metais.
Por que usinagem CNC de magnésio?
O magnésio não é encontrado naturalmente em sua forma pura, mas é extraído de minerais como dolomita e magnesita. Possui diversas características principais que o tornam um forte candidato para aplicações de usinagem modernas:
- Alta Relação Resistência/Peso: O magnésio tem uma relação resistência/peso de 130 kN/kg, tornando-o um material altamente eficiente para aplicações sensíveis ao peso. Isto é significativamente maior que o do aço (38 kN/kg) e próximo do alumínio (158 kN/kg).
- Fácil usinabilidade: A suavidade e as baixas forças de corte do magnésio facilitam a usinagem em altas velocidades de corte. Essa usinabilidade é uma de suas principais vantagens em relação aos metais mais duros.
- Interferência eletromagnética (EMI) Blindagem: As ligas de magnésio fornecem blindagem eficaz contra interferência eletromagnética, protegendo componentes eletrônicos sensíveis de sinais externos. É por isso que é comum em caixas eletrônicas, como câmeras e telefones.
- Reciclabilidade: O magnésio é o 8º elemento mais abundante na crosta terrestre e pode ser reciclado com relativa facilidade. Isso o torna uma escolha ecologicamente correta para indústrias focadas na sustentabilidade.
Processos de usinagem CNC de magnésio
Com base no tipo de estrutura e formato que você precisa obter, o magnésio geralmente é submetido a estas técnicas de usinagem:
Corte a Laser
O corte a laser utiliza lasers de alta potência para cortar com precisão folhas de magnésio. Este método é eficaz ao criar peças finas e complexas.
Perfuração CNC
A perfuração CNC é usada para criar furos precisos em peças de magnésio. Este processo envolve brocas rotativas que penetram no material para obter dimensões de furo consistentes.
Torneamento CNC
Torneamento CNC é um processo de usinagem onde uma peça de trabalho de magnésio rotativa é cortada usando uma ferramenta de corte estacionária. Este método é bem adequado para criar formas cilíndricas e simétricas como eixos, pinos e peças roscadas
Fresagem CNC
Fresagem CNC usa ferramentas de corte rotativas para moldar peças de magnésio nas geometrias desejadas. Neste caso, a peça permanece parada, enquanto a ferramenta de corte se move ao longo de vários eixos para remover material. A fresagem é popular para produzir peças detalhadas, como carcaças, suportes e componentes intrincados.
Ligas de magnésio comuns para usinagem CNC
As ligas de magnésio são classificadas em duas categorias principais: forjadas e fundidas. As ligas de magnésio forjadas são processadas por meio de métodos como laminação, extrusão ou forjamento, enquanto as ligas de magnésio fundidas são criadas por fusão e vazamento em moldes.
Algumas ligas de magnésio populares na indústria de usinagem estão ilustradas na tabela:
| liga de magnésio | Resistência à tração (MPa) | Dureza (Brinell) | Alongamento (%) | Densidade (g / cm³) | Diferenciais |
| AZ31B | 290 | 73 | 15% | 1.77 g / cm³ | Alta usinabilidade, leve, comumente anodizado para resistência à corrosão, frequentemente usado como alternativa ao alumínio. |
| AZ91D | 230 | 63 | 3-7% | 1.81 g / cm³ | Excelente resistência à corrosão, amplamente utilizada em fundição sob pressão. |
| AZ61B | 310 | 68 (Brinell) | 15% | 1.80 g / cm³ | Boa resistência, leve, adequado para aplicações com resistência equilibrada e ductilidade. |
Desafios na usinagem CNC de magnésio
O magnésio oferece excelentes características de usinagem, mas sua natureza química apresenta muitos riscos à segurança:
Natureza Reativa
O magnésio pertence à classe dos metais alcalinos terrosos, que é conhecido por sua alta reatividade. Eles têm dois elétrons na camada de valência e estão sempre prontos para desistir para se estabilizar. É por isso que é inflamável e reage prontamente na presença de fluidos de corte à base de água.
Inflamável
O magnésio é altamente inflamável, especialmente em lascas finas ou em pó, pois uma faísca pode incendiá-lo e incendiá-lo.
Baixo Ponto de Fusão
O magnésio tem um ponto de fusão baixo, 650°C, em comparação com outros metais. Isso representa um desafio ao usinar em velocidades mais altas, pois a geração excessiva de calor pode causar soldagem de cavacos e manchas na ferramenta de corte, resultando em acabamento superficial ruim.
Desgaste da ferramenta
O magnésio é ligeiramente abrasivo e sua usinagem pode levar ao desgaste gradual da ferramenta ao longo do tempo, principalmente se as ferramentas de corte não forem revestidas ou selecionadas adequadamente.
Considerações ao usinar CNC de magnésio
Cada metal, incluindo o magnésio, possui um conjunto único de propriedades físicas e químicas que exigem abordagens de usinagem personalizadas. Ao usinar peças de magnésio, os seguintes fatores-chave devem ser considerados:
Considerações sobre design
O magnésio é frágil em comparação com muitos outros metais, por isso é necessário manter uma espessura de parede adequada que evite rachaduras ou deformações durante a usinagem. Uma espessura mínima de parede de 0.03 polegadas (0.8 mm) pode ser alcançada na maioria dos casos.
A faixa de tolerância de usinagem varia entre 0.01 a 0.005 polegadas. Além disso, leve em consideração o baixo ponto de fusão do magnésio e a alta taxa de expansão térmica ao projetar.
Ferramentas de corte
O baixo ponto de fusão e a natureza levemente abrasiva do magnésio exigem ferramentas afiadas e duráveis que resistam a esses desafios. Algumas escolhas populares são:
- Ferramentas de aço rápido (HSS): Eles são resistentes e acessíveis, lidam bem com cortes interrompidos e podem ser facilmente reafiados.
- Ferramentas com ponta de metal duro: Mais conhecidos por sua resistência superior ao desgaste. As ferramentas de metal duro mantêm a afiação por mais tempo e permitem velocidades de usinagem mais altas.
- Ferramentas de metal duro revestidas: Ferramentas com revestimentos como nitreto de titânio aumentam a dureza da superfície, a resistência ao calor e a longevidade.
- Ferramentas de diamante policristalino (PCD): As ferramentas de PCD oferecem excepcional resistência ao desgaste e permitem usinagem em alta velocidade, o que as torna ideais para produção de alto volume.
Velocidades de corte, taxa de avanço e ângulos de folga
Para usinagem de magnésio, utilize altas velocidades de corte variando de 500 a 1800 m/min para torneamento e mandrilamento, com avanços acima de 0.25 mm/rot. O fresamento frontal pode atingir velocidades de até 3000 m/min.
Evite ângulos de folga apertados para evitar lascas de magnésio descontínuas e acúmulo de calor, o que pode aumentar o risco de incêndio.
fluidos de corte
Os refrigerantes à base de água não são recomendados para usinagem de magnésio, pois podem reagir com o magnésio, produzindo gás hidrogênio inflamável. Em vez disso, use refrigerantes à base de minerais e nunca use água para apagar um incêndio de magnésio.
Dicas de segurança para usinagem de magnésio
O magnésio é macio e mais fácil de usinar do que outros metais. No entanto, é altamente reativo e inflamável, portanto devem ser tomadas precauções de segurança. Siga estas dicas para garantir a segurança durante o processo de usinagem.
Declarar a Área de Usinagem como Zona Proibida de Fumar
A inflamabilidade do magnésio torna essencial eliminar quaisquer fontes de ignição. Fumar ou chamas abertas na área podem provocar incêndio, por isso deve ser evitado em todos os casos.
Use equipamento de segurança adequado
Use óculos de segurança, luvas e roupas resistentes ao fogo ao usinar magnésio. Este equipamento protege contra queimaduras e lesões oculares em caso de faíscas ou ignição.
Mantenha as peças de magnésio em recipientes secos e fechados
Após a usinagem, armazene as peças de magnésio em recipientes fechados e secos para evitar reações com umidade ou outros materiais nas proximidades.
Use extintores de incêndio classe D
Os extintores de incêndio Classe D são projetados para incêndios em metais. Eles contêm agentes de pó seco que abafam as chamas sem reagir com o metal em chamas. Uma opção alternativa é a areia, pois isola eficazmente o fogo do oxigênio
Chips descontínuos
Configure a máquina CNC para produzir cavacos descontínuos (quebrados), que dissipam o calor com mais eficiência do que cavacos contínuos. Você pode conseguir isso definindo um ângulo de saída baixo, alta velocidade de corte e uma taxa de avanço baixa.
Aplicações de magnésio usinado CNC
O peso leve e a alta relação resistência-peso do magnésio o tornam valioso em vários setores, incluindo automotivo, médico, aeroespaço, e eletrônicos.
| Expertise | Aplicações Específicas | Características alcançadas |
| Automotiva | Volantes, estruturas de assento, caixas de transmissão | Redução de peso, maior eficiência de combustível |
| Indústria aeroespacial | Estruturas de fuselagem, caixas de câmbio de helicópteros | Redução de peso |
| Expositores e Eletrónica | Invólucros para laptops e câmeras, corpos para celulares | Blindagem eletromagnética leve e excelente |
| Artigos esportivos | Raquetes de tênis, cabeças de tacos de golfe | Leveza, alta resistência |
| Dispositivos Médicos | Parafusos e placas biodegradáveis | Biocompatibilidade, degradabilidade dentro do corpo |
Perguntas Frequentes
O magnésio é difícil de usinar?
Não, é relativamente mais fácil usinar magnésio devido à sua natureza macia e baixas forças de corte. No entanto, você precisa de ferramentas de corte de metal duro revestido e alta velocidade para conseguir isso.
Qual é a velocidade de corte ideal para o magnésio?
Depende da operação de usinagem CNC. Contudo, normalmente, é recomendada uma alta velocidade de corte. Para torneamento, precisa estar entre 500 a 1800 m/min.
O magnésio é tão forte quanto o aço?
Em termos de relação resistência-peso, podemos dizer isso. A proporção do aço é de 38 kN/kg, enquanto a do magnésio é de 130 kN/kg.
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