Embora seja um material fácil de trabalhar, pode ser difícil de maquinar.

Quais são os principais problemas na maquinagem do alumínio e como é que as ferramentas de corte os podem resolver? O alumínio tem propriedades únicas e a sua cor pode variar entre o branco e o prateado. É tão resistente à corrosão como o ouro, tão duro como o ferro, tão fusível como o cobre e tão leve como o vidro. É fácil de processar e facilmente encontrado na natureza, uma vez que é composto por alumina, que é a base da maioria das rochas. O alumínio é três vezes mais leve que o ferro. Em suma, parece ter sido criado especificamente para servir de material de projétil! Esta caraterística do alumínio, descrita por Júlio Verne, romancista, poeta e dramaturgo francês, há muitos anos, explica por que razão o alumínio e as suas ligas se tornaram materiais essenciais para a engenharia.

O seu peso leve, a sua excelente formabilidade e maquinabilidade e a sua elevada resistência à corrosão tornaram o alumínio muito popular nas indústrias aeroespacial, automóvel e de embalagens, bem como no fabrico de moldes de resina, bens domésticos e outros setores. A utilização do alumínio puro é limitada. Na maioria das aplicações industriais, o alumínio é utilizado sob a forma de ligas com diferentes elementos, como o cobre, o magnésio, o silício e o zinco, entre outros. Por conseguinte, quando se fala de maquinagem de alumínio, faz-se normalmente referência às ligas de alumínio.

Existe uma forte convicção de que a maquinagem de alumínio não causa quaisquer problemas específicos. No ambiente de produção, existe um princípio muito comum: “Pegue numa ferramenta de corte afiada e maquine o alumínio o mais rapidamente possível”. De facto, o alumínio é um dos materiais mais fáceis de maquinar, pelo que o principal objetivo dos fabricantes é assegurar a máxima produtividade, dependendo das capacidades das máquinas e das ferramentas. No entanto, também é necessário garantir uma vida útil razoável da ferramenta e assegurar que a ferramenta não se parte logo após o início da maquinação. Quais são, então, os principais problemas na maquinagem do alumínio e quais os requisitos que uma ferramenta de corte deve cumprir para os resolver?

Embora o alumínio seja altamente maquinável, a sua maquinagem pode apresentar dificuldades. Estas são algumas delas:

• Diferentes níveis de maquinabilidade. A maquinabilidade do alumínio depende de diversas variáveis, uma das quais é a sua composição química. Por exemplo, a percentagem de silício é um fator importante que afeta a vida útil da ferramenta. 
• Outro aspeto importante é o método de produção. Existem geralmente dois grupos principais de ligas de alumínio: fundidas e forjadas, sendo este último grupo o mais numeroso. Estes grupos podem ser subdivididos em ligas tratáveis termicamente e ligas não tratáveis termicamente. Para além disso, tem-se verificado recentemente um aumento da utilização de ligas de alumínio sinterizadas. Todos estes fatores influenciam a maquinabilidade, que pode variar dentro de limites relativamente amplos. Algumas ligas têm uma maquinabilidade que é cerca de metade da do alumínio comercial puro.
• Evacuação de aparas. O alumínio gera limalhas longas e encaracoladas que podem envolver a ferramenta de corte e a peça de trabalho. Isto pode causar problemas de evacuação de aparas e deteriorar o acabamento da superfície.
• Recrescimento da aresta. O alumínio tende a aderir à aresta de corte da ferramenta, afetando negativamente o acabamento da superfície e a precisão da maquinagem. A elevada condutividade térmica do alumínio contribui para este fenómeno.
• Qualidade da superfície. A adesão do alumínio à ferramenta de corte produz fricção que prejudica a qualidade da superfície da peça de trabalho.
• Estabilidade da maquinagem. A baixa rigidez do alumínio pode causar vibrações, reduzindo a estabilidade do processo.

A maquinagem de alumínio, aparentemente simples, coloca uma série de problemas que exigem as soluções certas. E as ferramentas de corte são fundamentais para o sucesso. O desenvolvimento de ferramentas para maquinação de alumínio inclui diferentes aspetos:

• Material de corte. A utilização de classes avançadas de carboneto, revestidas e não revestidas, e de diamante policristalino (PCD), de dureza extraordinária, aumenta significativamente o desempenho.
• Geometria de corte. A geometria de corte otimizada, conseguida através da conceção correta de ângulos de inclinação e de inclinação adequados, arestas de corte afiadas, topologia do quebra-cavacos e a forma e dimensão dos canais de cavacos, é um fator chave para melhorar a ação de corte. Assegura um fluxo de aparas sem obstruções e reduz o fenómeno de rebentação das arestas.
• Conceção da ferramenta. Durante a maquinação de alumínio, a ferramenta funciona a velocidades de rotação extremamente elevadas e, por conseguinte, sofre uma carga centrífuga considerável. Este facto coloca requisitos adicionais no equilíbrio e comportamento dinâmico da ferramenta, especialmente quando se trata de designs modulares e pastilhas intercambiáveis. Um sistema de refrigeração eficiente é essencial para uma melhor evacuação das aparas e para evitar o recrescimento das arestas. A refrigeração dirigida para a zona de corte através do corpo da ferramenta aumenta a refrigeração e a lubrificação da operação de maquinagem.

As ferramentas de corte para maquinagem de alumínio têm um lugar de destaque na gama de produtos da Iscar, um dos principais fabricantes de ferramentas do mundo, e estão incluídas nas suas soluções de torneamento, fresagem, perfuração e roscagem. Ao longo dos últimos anos, a Iscar tem continuado a desenvolver novos designs de ferramentas para maquinagem de alumínio.

O revestimento Diamond-Like Carbon (DLC) combina uma dureza excecional com uma excelente resistência ao desgaste. Além disso, o baixo coeficiente de atrito do DLC em relação ao alumínio ajuda a reduzir consideravelmente a aderência e a acumulação da aresta de corte (BUE) durante a maquinagem. Estas propriedades fazem do DLC um revestimento ideal para a maquinagem de metais não ferrosos, em particular o alumínio com um teor de silício até 12%.

Figura 1: Pastilhas Iscar para torneamento e abertura de ranhuras na qualidade IC1520.

As duas classes de carboneto nano-composto Iscar com revestimento DLC (IC1520 para pastilhas de torneamento e ranhuramento e IC1508 para fresas de topo integrais e pastilhas de corte) aumentam a eficiência da maquinagem.

A gama de produtos intermutáveis Iscar foi alargada com novas pastilhas concebidas especificamente para o alumínio. Estas incluem pastilhas de dois pontos para ranhuras de precisão e pastilhas rômbicas e trigonais de dupla face para torneamento ISO. Todas elas têm faces de corte polidas com quebra-cavacos específicos para eliminar o recrescimento da aresta e garantir um corte suave e leve. Quanto às famílias de ferramentas de metal duro, a Iscar incorporou novas fresas com um design de lábio variável para amortecer as vibrações.

O sistema de fixação de troca rápida é outra grande tendência de maquinação. Como uma inovação específica para os fabricantes de rodas de alumínio, a Iscar desenvolveu uma nova gama de ferramentas modulares de troca rápida para operações de torneamento interno e externo, incluindo perfilagem, entalhe, faceamento e perfuração. O sistema apresenta uma ligação em cauda de andorinha com contacto total entre as cabeças de corte equipadas com pastilhas intercambiáveis e o corpo, resultando em forças de aperto extremamente elevadas, garantindo estabilidade e resistência a condições de corte tenazes.

Figura 2. Ferramentas Iscar específicas para maquinação de jantes de alumínio.

No que diz respeito à fresagem indexável, a Iscar expande a sua família Helialu com pastilhas fabricadas com uma qualidade submicrónica de elevada dureza para manter as arestas de corte afiadas. Estas novas pastilhas de alta precisão têm uma geometria de corte positiva muito pronunciada e uma face de corte polida, concebidas para a maquinação de alumínio e ligas de alumínio-lítio com avanços muito elevados.

Figura 3: Fresa Helialu de Iscar.

Foram também adicionados novos produtos à Multi-Master, a versátil e popular família de ferramentas de cabeça intermutável da Iscar. Estes incluem novas cabeças de fresagem de carboneto integral de 90° com três lâminas e geometria resistente a vibrações e cabeças do tipo barril de quatro lâminas, destinadas principalmente à maquinação de superfícies complexas em máquinas de fresagem de 5 eixos.

O fabrico aditivo (AM) abriu novos horizontes no design de ferramentas. As novas cabeças com pastilhas intercambiáveis e ligação Multi-Master e Flexfit têm uma opção de alta pressão de refrigeração, graças a condutas internas e saídas de refrigeração produzidas com tecnologia de impressão 3D. Estas condutas internas são otimizadas através da dinâmica de fluidos computacional. As ligações roscadas permitem a personalização da ferramenta, com base no princípio da modularidade das famílias Multi-Master e Flexfit, que também incluem uma grande variedade de adaptadores, extensões e redutores. Estas cabeças são também adequadas para trabalhos com quantidade mínima de lubrificante (MQL), o que aumenta significativamente o campo de aplicação para a fresagem de ligas de alumínio, incluindo as mais abrasivas com um elevado teor de silício.