Óxido de alumínio vs CBN: quando atualizar o seu rebolo

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O que realmente distingue a alumina do CBN

O óxido de alumínio e o nitreto de boro cúbico usam-se ambos em metais ferrosos, e é por isso que são comparados. Mas são classes diferentes de abrasivo. A alumina é um abrasivo convencional feito de óxido de alumínio fundido. O CBN é um superabrasivo feito de nitreto de boro cúbico, com dureza próxima do diamante e uma estrutura cristalina que se mantém quimicamente estável face ao ferro às temperaturas de retificação.

Os valores de dureza e velocidade são intervalos gerais de referência. Use sempre a velocidade máxima marcada no rebolo e a classificação da máquina.

A diferença de dureza explica a vida do rebolo. A diferença térmica explica a qualidade da peça. Os grãos de CBN conduzem o calor muito melhor do que a alumina para fora da zona de contacto, pelo que entra menos calor na peça. É por isso que o CBN consegue manter uma peça temperada dentro de uma tolerância apertada com menor risco de queimadura, desde que a máquina consiga fornecer a velocidade e a rigidez de que o rebolo precisa.

Porque a dureza, sozinha, é uma má razão para mudar

«O CBN é mais duro, logo tem de ser melhor» é o atalho mais caro na seleção de rebolos. Um abrasivo duro só ajuda se o grão permanecer exposto e o ligante o conseguir reter. Coloque um rebolo CBN num esmeril de bancada de baixa velocidade e pouca carga e ele pode polir em vez de cortar, porque os grãos nunca veem pressão suficiente para fraturar ou desgastar e o ligante nunca os liberta. O rebolo passa então a precisar de dressagem mais frequentemente do que o esperado, ou simplesmente roça.

A alumina, em contrapartida, é tolerante. Autoafia numa ampla gama de pressões, dressa-se facilmente com um dressador de estrela ou de diamante e existe numa enorme variedade de combinações de grão, dureza, estrutura e ligante. Para uma oficina com trabalho variado, essa flexibilidade vale muitas vezes mais do que a vantagem teórica de vida do CBN.

Custo por peça: a única comparação que importa

O preço do rebolo é visível; o custo por peça não é. Um rebolo CBN pode custar muitas vezes mais do que um de alumina e ainda assim sair mais barato por peça, ou pode ficar na prateleira porque o volume nunca o justificou. A comparação tem de incluir tudo o que o rebolo toca:

O ponto de equilíbrio raramente depende só do rebolo. Depende de quantas peças boas saem da máquina entre interrupções e de quanto tempo de operador vai para dressagem, verificação e retrabalho. Uma oficina que faz uma peça temperada por semana quase nunca justifica CBN. Uma oficina que faz a mesma peça temperada em três turnos por dia normalmente justifica.

Vida do rebolo e frequência de dressagem

O CBN dura mais porque o grão resiste ao desgaste e o ligante pode ser formulado para o reter até à dressagem. Em aço temperado, a diferença pode ser enorme: é comum obter várias vezes a vida de um rebolo de alumina, e o rebolo pode manter a forma durante um lote inteiro em vez de ser dressado a cada poucas peças. Mas essa vantagem depende de aparelhar o rebolo corretamente e de manter o refrigerante limpo.

A alumina desgasta-se de outra maneira. O grão fratura, o ligante liberta-o e uma nova camada chega à superfície. Isso não é um defeito; é assim que um rebolo convencional se mantém afiado. O custo é o consumo de rebolo e o tempo de dressagem, além do risco de perder a forma num perfil apertado. Em trabalho cilíndrico ou plano simples, com tolerância generosa, essa troca costuma compensar.

Se a dressagem é o seu gargalo, calcule o custo real antes de assumir que o CBN é a resposta. Por vezes uma dureza de alumina mais macia, uma estrutura mais aberta ou um dressador melhor eliminam a maior parte do tempo de dressagem por uma fração do preço do CBN. O nosso guia de dressagem e aparelhamento cobre as verificações práticas.

Comportamento térmico e integridade da peça

O aço temperado é sensível ao calor. O calor da retificação pode revenir a superfície, criar tensões residuais de tração, produzir marcas de queimadura ou fissurar a peça. A alumina tem baixa condutividade térmica, pelo que o calor se acumula na zona de contacto e grande parte vai para a peça e para os cavacos. O CBN afasta o calor através do grão e do ligante com mais eficácia, o que geralmente baixa a temperatura à superfície da peça para a mesma taxa de remoção.

Isso não torna o CBN imune à queimadura. Penetração excessiva, refrigerante insuficiente, rebolo espelhado ou uma dressagem fraca queimam a peça com qualquer abrasivo. O CBN dá simplesmente mais margem térmica, o que é mais importante em peças duras e de alto valor, onde a rejeição é cara.

No aço inoxidável o problema é diferente: o material é pegajoso e encrua, pelo que o rebolo tem de se manter aberto e afiado. A alumina branca é muitas vezes melhor do que o CBN em trabalho geral com inox, porque é barata, está disponível nas durezas macias certas e é fácil de manter aberta. O CBN pode justificar-se em inox martensítico temperado ou em trabalho de precisão de alto volume, não em todos os trabalhos com inox.

Onde o óxido de alumínio continua a ser a resposta certa

• Aço ao carbono e aço-liga em geral. Um rebolo castanho A de dureza média é difícil de bater no custo por quilograma removido.
• Ferro fundido e trabalho geral de oficina. O grão castanho tenaz e uma dureza mais dura lidam com arestas interrompidas e casca de fundição.
• Aço inoxidável. O branco WA numa dureza macia e aberta controla o calor e o empastamento a baixo custo.
• Volume baixo e médio. O preço do rebolo e o tempo de preparação dominam; o CBN raramente se paga.
• Trabalho variado. Uma especificação de alumina cobre muitos trabalhos; o CBN é menos tolerante a ser empurrado para fora da sua janela.
• Rebolos grandes e máquinas menos rígidas. A alumina existe em grandes diâmetros e não exige a mesma rigidez.
• Corte, desbaste e trabalho portátil. A alumina com ligante de resina é barata, tenaz e segura à velocidade nominal.
• Afiação ocasional de ferramentas. A alumina branca ou rosa dá conta de retoques em HSS; o CBN é para retificação de ferramentas em produção.

Onde o CBN justifica o preço

• Aço temperado acima de cerca de 45 HRC. Quanto mais dura a peça, mais a alumina se esforça e mais importa a resistência ao desgaste do CBN.
• Produção em alto volume. O custo do rebolo distribui-se por muitas peças e o tempo de paragem para dressagem torna-se a despesa real.
• Tolerância e forma apertadas. O CBN mantém a forma mais tempo, pelo que a última peça do lote corresponde à primeira.
• Aços temperados para rolamentos e ferramentas. O CBN vitrificado é uma escolha comum em produção de pistas, veios e ferramentas.
• Retificação a alta velocidade. O CBN é concebido para velocidades superficiais superiores, o que pode encurtar o tempo de ciclo.
• Ligas ferrosas difíceis. Alguns aços ao níquel e de alta liga retificam-se de forma mais estável com CBN.
• Processos a seco ou com refrigerante mínimo. O comportamento térmico do CBN pode ser uma vantagem onde o refrigerante é limitado.

Tabela de decisão

Orientação para planeamento, não uma garantia. Confirme com um ensaio na sua máquina e na sua peça.

Fazer a mudança: lista de verificação da máquina e do processo

1. Verifique a rotação do fuso. A máquina atinge a velocidade superficial nominal do rebolo CBN no diâmetro de que precisa? Se não, o rebolo não renderá como previsto.
2. Verifique a rigidez e a potência. O CBN recompensa a rigidez. Um fuso gasto, um fixador flexível ou um motor subdimensionado aparecem como vibração ou mau acabamento.
3. Planeie o aparelhamento. Precisa de uma ferramenta de aparelhamento de diamante e de um método. O CBN não se dressa com um dressador de estrela ou um bastão de alumina como um rebolo convencional.
4. Reveja o refrigerante. Caudal, pressão, orientação do bico e filtração importam mais em velocidade elevada. Mantenha o fluido limpo.
5. Equilibre o rebolo. A velocidade mais alta amplifica o desequilíbrio. Equilibre o rebolo e verifique a excentricidade antes do primeiro corte.
6. Atualize o processo de segurança. Verifique a classificação do rebolo, a proteção, os flanges e a rotação máxima. Nunca exceda a velocidade marcada.
7. Ensaie um lote pequeno. Compare acabamento, tempo de ciclo, frequência de dressagem, desgaste do rebolo e rejeição com a base de alumina.
8. Calcule o custo por peça boa. Só amplie se o número total melhorar e o processo for estável entre turnos.

Se não tem a certeza de que lado da linha está o seu trabalho, descreva o material, a dureza, o volume, a tolerância e a máquina aos nossos engenheiros através da página de contacto. Podemos cotar uma opção de alumina e uma de CBN, para que a comparação seja equivalente.

Conceções erradas comuns

• «O CBN nunca precisa de dressagem.» Precisa de menos dressagem, mas o aparelhamento e o condicionamento continuam a fazer parte do processo.
• «O CBN retifica tudo.» É um abrasivo para ferrosos. Carboneto e cerâmica precisam de diamante.
• «O CBN trabalha frio, logo o refrigerante não importa.» O refrigerante continua a controlar cavacos, calor e vida do rebolo; uma refrigeração deficiente queima peças.
• «A alumina está obsoleta.» A maior parte da retificação no mundo ainda é feita com abrasivos convencionais, por boas razões económicas.
• «Um rebolo mais duro dura sempre mais.» Um rebolo que espelha pode desgastar-se mais depressa na prática, porque roça em vez de cortar.