Métodos inovadores na fabricação de peças metálicas

Introdução

Quando se trata de fabricação de produtos metálicos, criatividade é o nome de uma nova ordem. Máquinas avançadas com controles computadorizados usam vários modos de trabalho combinados ao mesmo tempo, aumentando assim a capacidade de fabricar mais. É claro que esses avanços eliminam processos trabalhosos, abrindo caminho para operações mais produtivas e criando mais excelência na criação de peças metálicas. Embora esta integração deva ser uma revolução tecnológica na indústria, é certamente uma direção inevitável para operações de fabricação de peças metálicas sustentáveis e eficientes.

Quais são os principais processos na fabricação de peças metálicas? 

Usinagem

Quando começa o trabalho de usinagem das peças metálicas, é necessário fixar a peça corretamente. Depois disso, as máquinas CNC usam uma ferramenta controlada por computador para seguir esse formato e cortar a peça no formato desejado. Brocas, uma goivagem de superfície e uma peça simétrica podem formar tornos. Essas variáveis são velocidade crítica da rosca, taxa de avanço e trajetória de movimento da ferramenta.

Observar as tolerâncias no local, geralmente sacrificando uma extremidade e dando tudo de si na outra, é o principal objetivo dos operadores em geral.

Fundição

Os metais são derretidos e despejados em moldes no que é conhecido como "fundição". As atividades essenciais abrangem a modificação, a preparação do metal e o gerenciamento do processo de resfriamento.

Entre as técnicas de fundição em areia e fundição sob pressão, apenas a fundição em areia utiliza o molde à base de areia, enquanto a fundição sob pressão envolve moldes de metal reutilizáveis. Isso é necessário porque tanto a taxa de resfriamento quanto o material do molde são os que combatem as propriedades finais da peça – dureza e acabamento superficial.

Forjamento

Onde o martelo ou a prensa empurram o metal nas formas desejadas, estes resistem à sua fraqueza térmica. O processo é introduzido no aquecimento até que o metal atinja o estado de toque humano. Smiths são capazes de usar qualquer uma das duas técnicas, matriz aberta ou matriz fechada, para eliminar a necessidade de peças componentes fabricadas separadamente de fontes externas.

O produto final e suas características surpreendentes são obtidos a partir do refinamento da estrutura do grão. Variáveis significativas aqui são temperatura, comprimento de ataque e taxa de avanço.

Fabricação Aditiva (AM)

AM, como na metalurgia, fabrica peças empilhando camadas de pó umas sobre as outras. O procedimento começa com a construção de uma versão virtual do objeto.

As partículas são aquecidas na câmara de contenção por sinterização a laser ou fusão por feixe de elétrons usando a quantidade exata de energia. Os principais fatores que entram em jogo aqui são o número de camadas, a potência do laser e a velocidade de digitalização. AM facilita a montagem de componentes complexos integrando diferentes geometrias com geração quase nula de qualquer resíduo.

Como a inovação melhora a precisão na fabricação de peças metálicas?

Usinagem CNC

Os dispositivos CNC produzem o molde de precisão e a repetibilidade de +/- 0,005. Os dispositivos CNC criam cortes precisos que se repetem quase à perfeição. As trocas de ferramentas que são concluídas em um período muito curto de tempo ajudam a alcançar maior eficiência de produção.

Qualidades como a usinagem multieixos possibilitam projetos precisos que reduzem erros mecânicos. Tomemos por exemplo a conformação de engrenagens e peças de motor que devem ser adequadamente projetadas para evitar erros. Isto suporta o rápido aumento da produção em 70 vezes em relação aos métodos manuais.

Música eletrônica

O Música eletrônica O processo, ou Usinagem por Descarga Elétrica, é excelente para dar às peças metálicas formas complexas, como você vê nas pás das turbinas. Ele usa faíscas elétricas para desfigurar os metais e fazer com que a superfície pareça mais lisa do que o RA 25. O processo oferece precisão de 0,001, o que é essencial para aplicações críticas na aviação civil e em estabelecimentos médicos.

Tecnologia Laser

A sensibilidade da fabricação de peças metálicas por meio da tecnologia laser é como nenhuma outra na mesma área, cortando materiais com 20 mm de espessura. Auxilia no corte e extensão precisos devido à baixa largura do forno. O processo é bem conhecido pela alta precisão, com erros finais de apenas 5 centésimos de polegada e bordas lisas em vez de arestas, que são cruciais para fazer engrenagens apertadas e gabinetes eletrônicos.

Ferramentas de precisão

Alcançamos a conformidade com essas ferramentas de precisão, incluindo micrômetros e retificadoras CNC com desvio inferior a um mícron entre ± 2. São os itens importantes que auxiliam na produção de peças metálicas com acabamento maravilhoso, acabamento muito utilizado em componentes como sedes de válvulas e árvores de cames.

Qual é o papel da automação na fabricação de peças metálicas? 

Automação de Produção

A automação da produção otimiza o fluxo de trabalho na fabricação de peças metálicas, reduzindo tarefas manuais. Máquinas CNC cortam 50 peças por hora. Transportadores automatizados ligam estações de montagem, melhorando o rendimento. Os sensores rastreiam 300 variáveis, desde temperatura até pressão, para eficiência ideal.

Robótica

Os robôs revolucionam a precisão na fabricação de peças metálicas. Robôs de seis eixos soldam juntas perfeitamente. Os braços robóticos manuseiam 200 peças diariamente, mantendo a consistência. A programação avançada permite que os robôs alternem tarefas, desde o corte até a montagem, aumentando a eficiência da produção.

Controle do processo

Processo controle de qualidade garante estabilidade na fabricação de peças metálicas. Os sistemas de monitoramento em tempo real ajustam 120 parâmetros, como velocidade e força, para evitar defeitos. Os sistemas SCADA integram dados de diversas fontes, levando a uma tomada de decisões 30% mais rápida. Este controle maximiza a confiabilidade da saída.

Garantia da Qualidade

A garantia de qualidade na fabricação de peças metálicas depende de inspeções automatizadas. Os sistemas de visão examinam 1.000 peças por minuto, detectando micro-aberrações. As práticas de TQM envolvem ciclos contínuos de feedback, refinando processos. Equipamentos de teste de precisão verificam as dimensões e a integridade de cada peça, garantindo padrões superiores de produto.

Que tipos de materiais são usados na fabricação de peças metálicas?

Aço

O aço, conhecido pela sua resistência, domina a fabricação de peças metálicas. Os fabricantes utilizam graus AISI 304 e 316 para maior resistência à corrosão. Os produtos comuns incluem engrenagens, estruturas e eixos. A indústria processa mais de 500 toneladas de aço diariamente, aproveitando suas propriedades de alta resistência.

Alumínio

O alumínio é valorizado por sua leveza na fabricação de peças metálicas. Amplamente utilizado em componentes aeroespaciais, aparece em carcaças e suportes. Ligas como 6061 e 7075 são escolhidas por sua maleabilidade e resistência à fadiga. Os fabricantes processam aproximadamente 300 toneladas de alumínio semanalmente.

Titânio

O titânio se destaca na fabricação de peças metálicas por sua excepcional relação resistência-peso. É fundamental em implantes médicos e fixadores aeroespaciais. O uso da liga Ti-6Al-4V é predominante devido às suas propriedades mecânicas superiores e resistência à corrosão. Diariamente, cerca de 50 peças especializadas são produzidas em titânio.

Ligas

As ligas melhoram as propriedades na fabricação de peças metálicas. Latão, bronze e Inconel são comuns por suas vantagens específicas, como condutividade e resistência ao calor. Os fabricantes costumam selecionar essas ligas para aplicações especializadas, como conectores elétricos e trocadores de calor, produzindo milhares de peças mensalmente.

Qual é o impacto da fabricação digital na indústria? 

CAD/CAM

A era bolorenta do design no mundo da produção de peças metálicas foi transformada por CAD/CAM num ritmo sem precedentes. A comunidade envolvida está se preparando para montar rapidamente componentes grandes e pequenos, como tubulações ou pás de turbina.

O software também serve para modelar mudanças adaptativas, o que ajuda as empresas a reduzir as fases de protótipo em 70%. Hoje em dia, esta tarefa atribuída requer até 200 alterações de design por semana, o que ajuda a aumentar a precisão e a velocidade de fabricação.

IoT

O próprio conceito de conexão com a IoT transcende o mero mundo da metalurgia. Sensores localizados nas máquinas transmitem relatórios de status a cada segundo, totalizando 400 pontos de dados ao mesmo tempo. Está mais confiável do que nunca devido ao alerta automático do sistema e ao aviso de falha que resultam em economia de tempo causada pela manutenção. Os canais de produção começam a flutuar, adaptando as mudanças de uma forma que aumenta a eficiência geral.

Digitalização

A digitalização funciona no duelo do fluxo de trabalho dos operadores na fabricação de peças metálicas. Os registos são em formato digital, em vez de papel, permitindo assim uma confirmação e introdução mais rápida dos dados.

A utilização de sistemas em nuvem para projetos, que os membros do grupo podem acessar de qualquer área da organização, ajuda a decompor rapidamente os arquivos do projeto. Essa incorporação leva a uma incorporação do fluxo de trabalho, bem como a renderizações mais rápidas dos projetos do cliente.

Fábricas Inteligentes

Fábricas inteligentes ampliam o escopo da automação na fabricação de peças metálicas. Através de um sistema integrado, as linhas de interprodução coordenam suas ações e reprojetam 500 operações diárias. Esses cúmplices reduzem o erro humano e o desperdício e aumentam a precisão.

Essas oficinas são tão flexíveis que qualquer projeto das peças não será problema para elas, devido eficiência e proteção ambiental. Dados em tempo real

Dados instantâneos garantem rapidez como elemento de fabricação de metal. Ferramentas de verificação são usadas para verificar o funcionamento de 800 peças de máquinas para garantir que elas estejam funcionando em níveis ideais e que todos os parâmetros sejam ajustados em questão de instantes.

Esses dados auxiliam na prevenção de falhas de máquinas e no gerenciamento de tais tarefas de manutenção sem interromper o processo de produção. A análise de dados torna-se uma ferramenta para implementar sempre os ganhos na produção fabril.

Tabela sobre Qual é o Impacto da Manufatura Digital na Indústria!

Quais são os benefícios de métodos inovadores em prototipagem?

Prototipagem Rápida

Ao acelerar e encurtar o período de desenvolvimento do protótipo, a prototipagem rápida permite a introdução mais rápida de novas peças metálicas no mercado. Os designers trabalham nas combinações de caixa e engrenagem em uma semana e testam mais de 30 modelos no processo.

Encurta o ciclo de vida, o que possibilita testes de mercado, determinação mais rápida de bugs ou falhas e impulsiona o processo criativo e a orientação ao consumidor.

impressao 3D

A impressora 3D permite a fabricação de diversos componentes metálicos através da aplicação de diversas técnicas de processamento. É-lhe proporcionada a oportunidade de criar geometrias tão complexas como as estruturas reticuladas, que são do termo métodos modernos.

Esta tecnologia permite ao fabricante fabricar 50 componentes únicos de manhã à noite, ao mesmo tempo que minimiza o desperdício de material. O grau de personalização aumenta, permitindo que os produtores sejam capazes de atender às necessidades específicas dos clientes com mais flexibilidade e rapidez.

Simulações Virtuais

As simulações virtuais são projetadas para ter o mais alto grau de precisão quando se trata de fabricação de peças metálicas. Os engenheiros não analisam apenas a resistência à tração e a aerodinâmica deste tipo de materiais com a ajuda de visualizações computacionais – eles também confirmam as suas descobertas digitais em testes ao vivo.

Esta abordagem simula resultados possíveis no mundo real, medindo o nível de desempenho com uma média de 200 simulações por projeto. Conseqüentemente, não é mais necessário fazer protótipos físicos que são caros e também permitem rapidamente o ciclo de inovação.

Iterações de design

As iterações são refinadas e submetidas à impressão 3D dos protótipos feitos de ligas metálicas. As pessoas trabalham pelo processo iterativo e desta forma as melhorias do produto ocorrem com base no feedback contínuo, mudando o design a ponto de 40 remodelações por fase de protótipo. Esta forma de remover manchas antes da produção em série possibilita a máxima qualidade e uma melhor correspondência às necessidades do cliente.

Como a inovação influencia a durabilidade das peças metálicas? 

Vida útil mais longa

Haverá mais inovação na produção de peças metálicas levando a um longo período. Em relação à próxima geração de engenharia, as ligas de alta tecnologia apresentam um número maior de suas resistências finais. A máquina de controle numérico é ótima para prolongar a vida útil do corte, pois proporciona cortes precisos para evitar desgaste. A empresa (MPM) que utiliza a montagem JIT (just in time) minimiza a deterioração dos itens mantendo o estoque em um nível ideal. Cada inovação é o que nos dá a capacidade de prolongar a vida útil das sondas, desde as engrenagens resistentes até os suportes mais simples, todos mostrando uma sobrevivência consistente e prolongada no campo.

Revestimentos

Os processos de revestimento E aplicáveis garantirão que os produtos estejam totalmente protegidos contra corrosão. O PVD (refere-se à Deposição Física de Vapor) também infunde materiais resilientes que não podem ser riscados.

Um revestimento DLC (Diamond-Like Carbon) é apenas um dos exemplos de técnicas como esta que envolvem a aplicação de camadas com menos de apenas mícrons de espessura, mas que proporcionam um aumento significativo de dureza. Essas melhorias envolvem as peças que criam a carcaça, a parte externa do motor e o eixo interno de transferência de torque para serem componentes mais duráveis.

Tratamentos

O tratamento térmico melhora a microestrutura; isso aumenta o desempenho das peças metálicas. As técnicas de MPM envolvem cerdas como recozimento e têmpera para controlar a dureza e a tenacidade. Estruturas criogênicas e de granulação mais dura facilitam a deformação do metal, o que leva a maior durabilidade.

O alisamento a laser, uma técnica desenvolvida recentemente, realiza compressões favoráveis, e isso aumenta muito o limite que descreve por quanto tempo componentes críticos, como turbinas e fixadores, podem funcionar antes da falha.

Conclusão

Com o ditado sobre o futuro da fabricação de peças metálicas, fica evidente que a inovação trouxe bom rendimento. Técnicas como impressão 3D e sistemas de automação CNC são exemplos do progresso no uso do aprendizado de máquina, simplificando e minimizando o tempo e também os recursos. Saiba mais detalhes sobre as mudanças navegando em CNCYANGSEN para verificar os impactos em sua linha de produção. Adapte-se a esses avanços tecnológicos para estar à frente do jogo em um ambiente extremamente competitivo.