Ironing em vez de torneamento: eliminando uma operação de usinagem de uma peça com tolerância dupla

Se uma peça precisa manter tolerância no diâmetro interno e no diâmetro externo, o desenho normalmente termina com uma operação de torno - ou duas. O ironing é a alternativa: a parede é afinada entre uma matriz e um punção dimensionados para os dois diâmetros, de modo que a peça sai da prensa com ambos formados.

Esta página compara o ironing com as quatro rotas que normalmente exigem torneamento: barra redonda, extrusão a frio a partir de barra, fundição e forjamento.

As quatro rotas de usinagem, e o que o ironing muda

Rota	Operações antes da peça estar pronta	O que o ironing elimina
Barra redonda, torneada	Serra, faceamento, torneamento do OD, mandrilamento do ID, corte, rebarbação	Toda a operação de torneamento. O material entre a barra e a parede acabada vira cavaco; uma peça com ironing começa como tira com espessura próxima à final
Extrusão a frio + torneamento	Extrusão near-net a partir de barra, depois torneamento do furo e normalmente do exterior	Uma passagem completa de torneamento - o furo e o exterior são definidos pelo punção e matriz de ironing
Fundição + torneamento	Fundição, depois torneamento de toda superfície funcional, além do risco de porosidade	A maior parte do torneamento, e a questão da porosidade - o ironing trabalha material forjado
Forjamento + torneamento	Forjamento, depois torneamento do furo, do exterior e das faces, removendo o sobremetal de forjamento	A matriz de forjamento, o sobremetal e a maior parte do torneamento

Onde o custo realmente se move

Material. Uma peça torneada paga pela barra e depois transforma a maior parte dela em cavaco. Uma peça com ironing é estampada a partir de tira, e a espessura da tira é próxima à parede acabada - então a utilização do material é fundamentalmente diferente, não marginalmente melhor. Em uma carcaça de parede fina, os cavacos da rota de barra podem pesar mais que a peça acabada.
Tempo de máquina. Uma passagem de prensa substitui um ciclo de torneamento. Em uma carcaça que precisa de ambos os diâmetros torneados, isso frequentemente significa duas operações eliminadas em vez de uma.
Setups e fixação. Cada refixação é uma chance de introduzir excentricidade entre o furo e o diâmetro externo. O ironing forma ambos contra o mesmo eixo de ferramenta, então a concentricidade é uma propriedade da ferramenta e não de quão bem a peça foi fixada.
Superfície. Uma superfície torneada carrega marcas de avanço. Uma superfície com ironing é uma cópia de uma matriz e punção polidos, então a rugosidade externa e interna melhora sem uma operação de acabamento.
Fluxo de grão. O torneamento corta através da estrutura de grão do material; o ironing a deforma ao longo da parede, razão pela qual carcaças com ironing apresentam maior limite de escoamento e melhor comportamento ao desgaste em serviço.

Quando o torneamento ainda vence

O volume é baixo. A calibração a frio (ironing) exige um anel de calibração e um punção feitos para a peça; abaixo de algumas dezanas de milhares de peças por ano, tornear a partir de barra pode ser mais barato no geral.
A peça não é cilíndrica. A calibração a frio reduz a parede; ela não cria geometria externa complexa.
Existem recursos usinados. Portas roscadas, furos transversais, faces de vedação e furos de tolerância estreita ainda precisam de usinagem. A calibração a frio elimina o torneamento da parede, não todas as operações.
O material não suporta a redução. Graus de baixa ductilidade ou de altíssima resistência podem precisar de várias passagens e recozimento, o que corrói a economia.

Perguntas frequentes

A calibração a frio pode realmente substituir o torneamento?

Para peças cujas características críticas são o diâmetro interno, o diâmetro externo e a espessura da parede, sim. Esses três são formados pelo punção e pela matriz de calibração, então a peça chega com eles dentro da tolerância. A usinagem ainda é necessária onde o desenho exige uma rosca, um furo transversal, uma face de vedação ou um furo mais apertado do que a conformação consegue manter.

Quanto material é economizado em comparação com o torneamento a partir de barra?

Depende da espessura da parede e do diâmetro da barra, mas a comparação é estrutural e não marginal: uma peça torneada parte de barra maciça e converte a diferença em cavacos, enquanto uma peça estampada e calibrada parte de tira cuja espessura é próxima da parede acabada. Em carcaças de parede fina, o peso dos cavacos pode exceder o peso da peça acabada.

A calibração a frio substitui a extrusão a frio?

Ela pode substituir a usinagem que normalmente segue a extrusão a frio e, em alguns casos, a própria extrusão. A extrusão a frio a partir de barra produz uma forma externa quase final, mas geralmente deixa o furo interno e muitas vezes o externo para serem torneados; um pré-formado estampado que depois é calibrado define ambas as superfícies na prensa. Veja a comparação de extrusão a frio e estampagem profunda para carcaças de válvulas solenoides.

E a concentricidade entre o furo interno e o diâmetro externo?

É melhor por construção. O punção e o anel de calibração são feitos no mesmo eixo de ferramental, então a concentricidade é determinada pelo ferramental e não pela precisão com que uma peça torneada foi refixada entre a operação externa e a operação de mandrilamento.

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