Quais são os benefícios do centro de usinagem de leito de mármore para fundição mineral?
Fundições minerais (granito sintético, também conhecido como concreto resinoso) são amplamente aceitas na indústria de máquinas-ferramenta há mais de 30 anos como material estrutural.
Segundo estatísticas, na Europa, uma em cada 10 máquinas-ferramenta utiliza fundição mineral como base. No entanto, o uso de experiência inadequada, informações incompletas ou incorretas pode gerar suspeitas e preconceitos contra a fundição mineral. Portanto, ao fabricar novos equipamentos, é necessário analisar as vantagens e desvantagens da fundição mineral e compará-la com outros materiais.
A base das máquinas de construção é geralmente dividida em ferro fundido, fundição mineral (concreto polimérico e/ou de resina reativa), estrutura de aço/soldada (com/sem injeção de argamassa) e pedra natural (como granito). Cada material possui características próprias, e não existe um material estrutural perfeito. Somente examinando as vantagens e desvantagens do material de acordo com os requisitos estruturais específicos, é possível selecionar o material estrutural ideal.
As duas funções importantes dos materiais estruturais — garantir a geometria, a posição e a absorção de energia dos componentes — apresentam, respectivamente, requisitos de desempenho (desempenho estático, dinâmico e térmico), requisitos funcionais/estruturais (precisão, peso, espessura da parede, facilidade de trilhos-guia) para instalação de materiais, sistema de circulação de mídia, logística) e requisitos de custo (preço, quantidade, disponibilidade, características do sistema).
I. Requisitos de desempenho para materiais estruturais
1. Características estáticas
O critério para medir as propriedades estáticas de uma base é geralmente a rigidez do material — deformação mínima sob carga, em vez de alta resistência. Para deformação estática elástica, peças fundidas minerais podem ser consideradas materiais homogêneos isotrópicos que obedecem à Lei de Hooke.
A densidade e o módulo de elasticidade das peças fundidas minerais são, respectivamente, 1/3 dos do ferro fundido. Como as peças fundidas minerais e os ferros fundidos têm a mesma rigidez específica, sob o mesmo peso, a rigidez das peças fundidas de ferro e das peças fundidas minerais é a mesma, sem considerar a influência da forma. Em muitos casos, a espessura da parede de projeto das peças fundidas minerais é geralmente 3 vezes maior que a das peças fundidas de ferro, e esse projeto não causará problemas em termos de propriedades mecânicas do produto ou da peça fundida. As peças fundidas minerais são adequadas para trabalhar em ambientes estáticos que suportam pressão (por exemplo, leitos, suportes, colunas) e não são adequadas como estruturas de paredes finas e/ou pequenas (por exemplo, mesas, paletes, trocadores de ferramentas, carros, suportes de fuso). O peso das peças estruturais geralmente é limitado pelo equipamento dos fabricantes de peças fundidas minerais, e produtos de peças fundidas minerais acima de 15 toneladas são geralmente raros.
2. Características dinâmicas
Quanto maior a velocidade de rotação e/ou aceleração do eixo, mais importante é o desempenho dinâmico da máquina. O posicionamento rápido, a troca rápida da ferramenta e a alta velocidade de avanço fortalecem continuamente a ressonância mecânica e a excitação dinâmica das peças estruturais da máquina. Além do projeto dimensional do componente, a deflexão, a distribuição de massa e a rigidez dinâmica do componente são amplamente afetadas pelas propriedades de amortecimento do material.
O uso de peças fundidas minerais oferece uma boa solução para esses problemas. Como absorvem vibrações 10 vezes melhor do que o ferro fundido tradicional, podem reduzir significativamente a amplitude e a frequência natural.
Em operações de usinagem, como a usinagem, pode proporcionar maior precisão, melhor qualidade de superfície e maior vida útil da ferramenta. Ao mesmo tempo, em termos de impacto sonoro, as peças fundidas minerais também apresentaram bom desempenho na comparação e verificação de bases, peças fundidas de transmissão e acessórios de diferentes materiais para motores de grande porte e centrífugas. De acordo com a análise de ruído de impacto, a peça fundida mineral pode atingir uma redução local de 20% no nível de pressão sonora.
3. Propriedades térmicas
Especialistas estimam que cerca de 80% dos desvios de máquinas-ferramentas são causados por efeitos térmicos. Interrupções do processo, como fontes de calor internas ou externas, pré-aquecimento, troca de peças, etc., são causas de deformação térmica. Para selecionar o melhor material, é necessário esclarecer os requisitos do material. O alto calor específico e a baixa condutividade térmica permitem que as peças fundidas minerais tenham boa inércia térmica a influências transitórias de temperatura (como troca de peças) e flutuações da temperatura ambiente. Se o pré-aquecimento rápido for necessário, como em uma base metálica, ou a temperatura da base for proibida, dispositivos de aquecimento ou resfriamento podem ser fundidos diretamente na peça fundida mineral para controlar a temperatura. O uso desse tipo de dispositivo de compensação de temperatura pode reduzir a deformação causada pela influência da temperatura, o que ajuda a melhorar a precisão a um custo razoável.
II. Requisitos funcionais e estruturais
A integridade é uma característica distintiva que distingue as peças fundidas minerais de outros materiais. A temperatura máxima de fundição para peças fundidas minerais é de 45 °C e, juntamente com moldes e ferramentas de alta precisão, peças e peças fundidas minerais podem ser fundidas juntas.
Técnicas avançadas de refusão também podem ser utilizadas em blanks de fundição mineral, resultando em superfícies de montagem e trilhos precisas que dispensam usinagem. Assim como outros materiais de base, as peças fundidas minerais estão sujeitas a regras específicas de projeto estrutural. A espessura da parede, os acessórios de suporte de carga, as inserções de nervuras e os métodos de carga e descarga são todos diferentes de outros materiais até certo ponto e precisam ser considerados previamente durante o projeto.
III. Requisitos de custo
Embora seja importante considerar do ponto de vista técnico, a relação custo-benefício vem se mostrando cada vez mais importante. O uso de peças fundidas minerais permite que engenheiros economizem significativamente em custos de produção e operação. Além da economia em custos de usinagem, os custos de fundição, montagem final e logística (armazenamento e transporte) são reduzidos consequentemente. Considerando a funcionalidade de alto nível das peças fundidas minerais, elas devem ser vistas como um projeto completo. De fato, é mais razoável fazer uma comparação de preços quando a base é instalada ou pré-instalada. O custo inicial relativamente alto é o custo dos moldes e ferramentas de fundição mineral, mas esse custo pode ser diluído no uso a longo prazo (500 a 1.000 peças por molde de aço), e o consumo anual é de cerca de 10 a 15 peças.
IV. Âmbito de utilização
Como material estrutural, as peças fundidas minerais estão constantemente substituindo os materiais estruturais tradicionais, e a chave para seu rápido desenvolvimento reside na fundição mineral, nos moldes e nas estruturas de ligação estáveis. Atualmente, as peças fundidas minerais têm sido amplamente utilizadas em diversos setores de máquinas-ferramenta, como retificadoras e usinagem de alta velocidade. Os fabricantes de retificadoras têm sido pioneiros no setor de máquinas-ferramenta no uso de peças fundidas minerais para leitos de máquinas. Por exemplo, empresas de renome mundial como ABA z&b, Bahmler, Jung, Mikrosa, Schaudt, Stude, etc. sempre se beneficiaram do amortecimento, da inércia térmica e da integridade das peças fundidas minerais para obter alta precisão e excelente qualidade superficial no processo de retificação.
Com cargas dinâmicas cada vez maiores, as peças fundidas minerais também são cada vez mais procuradas por empresas líderes mundiais na área de retificadoras de ferramentas. O leito de fundição mineral possui excelente rigidez e pode eliminar facilmente a força causada pela aceleração do motor linear. Ao mesmo tempo, a combinação orgânica de bom desempenho de absorção de vibração e motor linear pode melhorar significativamente a qualidade da superfície da peça e a vida útil do rebolo.
Data de publicação: 18/01/2022