Você sabia? Usinagem de componentes para turbina de aeronaves

Você já deve ter ouvido falar que os aviões modernos tipo Airbus A380 ou Boeing 787 Dreamliner são compostos de materiais para construção mecânica de alta resistência (figura 1), como por exemplo, os Plásticos Reforçados com Fibras de Carbono(CFRP), os Plásticos Reforçados com Fibras de Vidro(GFRP) e também as já consagradas ligas e super ligas de Titânio (Ti6Al4V, Ti 10-2-3, Ti 5553), as super ligas a base de Níquel, Cobalto e Ferro (Inconel 718, Hastelloy, Waspaloy) e para terminas as ligas de aços Inoxidáveis (15-5 PH ,17-4 PH, Carpenter 465).

Figura 1



O mais surpreendente é que apesar de todos serem materiais de difícil usinagem (ISO S e ISO M), as características das ferramentas de corte pode ser totalmente diferente de um material para outro. Vamos tomar como base a turbina do Airbus A380, uma aliança entre os fabricantes GE e PW com custo estimado de R$27 milhões (figura 2).

Figura 2




A turbina, de um modo para fácil entendimento, é um motor de movimenta o avião através do deslocamento da massa do ar. Ela suga o ar da atmosfera e após a combustão expulsa os gases a uma alta velocidade, gerando a aceleração da aeronave

Como visto na figura 3, na região de baixa temperatura da turbina (AZUL) ocorre a entrada do ar e o material de construção mecânica utilizado para a fabricação dos componentes desta parte da turbina é o Titânio e suas ligas. Já na região de alta temperatura (VERMELHA), ou seja, na saída dos gases em altas velocidades e temperaturas, o material utilizado é o Níquel e suas ligas.

Figura 3







O titânio e suas ligas tem comportamento extremamente diferente do níquel e suas ligas. Com o aumento da temperatura (seja ela na aplicação do produto, ou durante a usinagem), o titânio tende a perde resistência mecânica (figura 4), enquanto o níquel preserva esta característica.

Figura 4








Assim, os mais modernos materiais corte para usinagem disponíveis no mercado possuem as seguintes características em função do material a ser usinado, conforme abaixo:

Titânio e suas ligas:
- metal duro de micro grão (para alta resistência a abrasão).
- com ou sem cobertura (60-70% não possuem cobertura).
- arestas de corte retificadas para maior precisão dimensional e manter geometrias de corte extremamente afiadas (para evitar aresta postiça de corte).

A principal função destas ferramentas, é manter a temperatura de usinagem baixa para evitar uma possível perda das características mecânicas deste material.

Níquel e suas ligas:
- metal duro de micro grão (para alter resistência a abrasão, desgaste de entalhe e deformação plástica).
- com cobertura pelo processo PVD (espessura multi-camadas de 4 a 6 microns).
- pastilhas sinterizadas (ou retificadas).
- Cerâmica e CBN também podem ser utilizados para usinagem de níquel.



Para ambos materiais e suas ligas, a refrigeração é fundamental para um melhor desempenho da ferramenta de corte.

Antes de finalizarmos esse tema, não se esqueça ou assuste, enquanto falamos em vida útil por aresta de corte para aços e ferros fundidos entre 20 - 35 metros, os materiais do grupo ISO S, tem vida útil na faixa de 0,3 - 1,0 metros por aresta de corte !!!



Havendo dúvidas, por favor, não hesite em contactar-me.

Grande abraço

MSc. Sander Gabaldo