ISO S HRSA e Titânio

• O grupo ISO S pode ser dividido em superligas resistentes ao calor (HRSA) e titânio.
• Materiais HRSA podem ser divididos em três grupos: Ligas à base de níquel, ferro e cobalto.
• Condição: Recozida, tratada termicamente por solução, envelhecida, laminada, forjada, fundida
• Propriedades: O aumento do teor da liga (mais Co do que Ni), resulta em melhor resistência ao calor, aumento da resistência à tração e maior resistência à corrosão

• As propriedades físicas e o comportamento de usinagem de cada uma varia consideravelmente, devido à natureza química da liga e o processamento metalúrgico preciso que recebe durante a fabricação.
• Recozimento e envelhecimento são particularmente influentes nas propriedades subsequentes da usinagem.
• Controle de cavacos difícil (cavacos segmentados)
• Força específica de corte: 2400-3100 N/mm² para HRSA e 1300-1400 N/mm² para titânio
• As forças de corte e potência necessárias são bem altas

​Definição

Materiais altamente resistentes à corrosão que mantêm sua dureza e resistência em altas temperaturas. O material é usado a até 1000°C e é endurecido através do processo de envelhecimento.

• A versão à base de níquel é a mais usada amplamente - mais de 50% do peso de um motor de avião. Materiais endurecidos por precipitação incluem: Inconel 718, 706 Waspalloy, Udimet 720. Os fortalecidos por solução (que não podem ser endurecidos) incluem: Inconel 625.
• O material à base de ferro evolui de aços inoxidáveis austeníticos e possui propriedades de resistência a quente mais fracas: Inconel 909 Greek Ascolloy e A286.
• Materiais à base de cobalto possuem o melhor desempenho em temperatura quente e resistência à corrosão, além de serem usados principalmente na indústria médica: Haynes 25 (Co49Cr20W15Ni10), Stellite 21, 31.
• Elementos de liga principais em materiais HRSA.
  Ni: Estabiliza a estrutura do metal e as propriedades do material com altas temperaturas.
  Co, Mo, W: aumenta a resistência em temperaturas elevadas.
  Cr, Si, Mn: melhora a resistência à oxidação e corrosão com altas temperaturas.
  C: aumenta a resistência à deformação

Peças comuns

Motores de avião e turbinas movidas a gás na combustão e seções de turbina. Aplicações marinhas de petróleo e gás. Juntas de implantes médicos.
Aplicações resistentes à alta corrosão.

​Usinabilidade

A usinabilidade de materiais HRSA aumenta a dificuldade de acordo com a sequência a seguir: materiais à base de ferro, materiais à base de níquel e materiais à base de cobalto. Todos os materiais possuem alta resistência a altas temperaturas e produzem cavacos segmentados durante o corte, o
que cria altas e dinâmicas forças de corte.

Baixa condutividade de calor e alta dureza geram altas temperaturas durante a usinagem. As propriedades de alta resistência, endurecimento por trabalho e endurecimento por adesão criam desgaste tipo entalhe na profundidade de corte máxima e um ambiente extremamente abrasivo para a aresta de corte.

As classes de metal duro devem ter boa tenacidade da aresta e boa adesão da cobertura no substrato para oferecer boa resistência à deformação plástica. Em geral, use pastilhas com um grande ângulo de posição (pastilhas redondas) e selecione uma geometria da pastilha positiva. Em torneamento e fresamento, as classe de cerâmica podem ser usadas, dependendo da aplicação.

​Definição

As ligas de titânio podem ser divididas em quatro classes, dependendo das estruturas e dos elementos presentes.

• Titânio comercialmente puro, não tratado.
• Ligas alfa – com adições de Al, O e/ou N.
• Ligas beta – adições de Mb, Fe, V, Cr e/ou Mn.
• Mistura de ligas α+β, nas quais uma mistura das duas classes está presente.

As ligas misturadas α+β , com tipo Ti-6Al-4V, representam a maioria das ligas de titânio atualmente em uso, principalmente no setor aeroespacial, mas também em aplicações de uso geral. Titânio possui uma alta relação entre resistência e peso, com excelente resistência à corrosão a 60% da densidade do aço. Isto permite o projeto de paredes mais finas.

​Peças comuns

O titânio pode ser usado sob ambientes muito desfavoráveis, que poderiam causar ataques de corrosão consideráveis na maioria dos outros materiais de construção. Isto deve-se ao óxido de titânio, TiO2, que é muito resistente e cobre a superfície em uma camada que tem aproximadamente 0.01 mm de espessura. Se a camada de óxido for danificada e houver oxigênio disponível, o titânio reconstrói o óxido imediatamente. Apropriado para trocadores de calor, equipamento de dessalinização, peças de motor de jatos, trens de pouso, peças estruturais na fuselagem aeroespacial.

​Usinabilidade

A usinabilidade de ligas de titânio é insatisfatória comparada aos aços de uso geral e aços inoxidáveis, os quais impõem exigências particulares sobre as ferramentas de corte. Titânio possui condutividade térmica insatisfatória; a resistência é retida a altas temperaturas, o que gera forças de corte altas e calor na aresta de corte. Cavacos finos, com muita cisalha e tendência a escoriação criam uma área de contato estreita na face de saída, gerando forças de corte concentradas próximas à aresta de corte. Uma velocidade de corte muito alta produz uma reação química entre o cavaco e o material da ferramenta de corte, o que pode resultar em aumento repentino de lascamentos/quebra de pastilha. Os materiais da ferramenta de corte devem ter boa dureza a quente, baixo teor de cobalto e não reagir com o titânio. Geralmente é usado metal duro sem cobertura de finos grãos. Escolha uma geometria positiva/aberta com boa tenacidade da aresta.