Por que Peças de Aço Usinadas por CNC Deformam e Como Evitá-lo

A deformação é um dos defeitos mais frustrantes em Peças de aço usinadas em CNC . Componentes que apresentam medidas perfeitas na máquina subitamente se curvam após a liberação da fixação, tratamento térmico ou até mesmo durante a inspeção final. O resultado: refugos, retrabalho, atrasos na entrega e reclamações de clientes.

Com base em testes reais realizados no chão de fábrica, projetos de redesign de dispositivos de fixação e dados de testes de tensões térmicas obtidos em ambientes produtivos, este artigo explica por que peças de aço deformam durante a usinagem CNC — e exatamente como evitá-lo usando métodos de engenharia comprovados.

O Que É Deformação em Peças de Aço Usinadas por CNC?

Deformação refere-se a distorção dimensional não intencional causada por tensões residuais, gradientes térmicos ou remoção não uniforme de material.

Sintomas típicos incluem:

• Placas planas empenando após o acabamento

• Eixos longos encurvando após o desbaste

• Paredes finas torcendo durante a desfixação

• Furos saindo da circularidade após o tratamento térmico

Num estudo de seis meses realizado junto a um fornecedor de equipamentos hidráulicos que usinava corpos de válvula AISI 1045:

• O desperdício relacionado a distorções diminuiu 28%

• As horas de retrabalho caíram 34%

• O desvio de planicidade melhorou de 0,19 mm → 0,06 mm

—após as alterações no processo descritas abaixo.

Por que Peças de Aço Usinadas por CNC Deformam: As Principais Causas

1. Tensões Residuais no Material Bruto

Barras de aço laminadas a quente ou forjadas frequentemente contêm tensões internas originadas do processo de conformação e resfriamento.

Quando a usinagem remove material de forma não uniforme, as tensões se redistribuem — causando a curvatura da peça.

Caso observado:
A usinagem de chapas forjadas de aço 4140 sem alívio de tensões resultou em deformação de 0,32 mm em um comprimento de 400 mm após o acabamento.

2. Acúmulo de Calor Durante o Corte

O aço se expande quando aquecido. Estratégias de corte agressivas ou fluxo inadequado de refrigerante geram gradientes térmicos, especialmente em:

• Cavidades profundas

• Ribs finos

• Passagens de acabamento longas

A termografia durante uma corrida de teste revelou uma diferença de temperatura de 42 °C ao longo de uma aba fina — suficiente para causar distorção mensurável.

3. Remoção Desbalanceada de Material

Remover a maior parte do material de um lado primeiro faz com que as tensões internas sejam liberadas de forma assimétrica.

Isso é comum em:

• Peças de carcaça

• Suportes estruturais

• Placas grandes

4. Deformação Induzida pelo Dispositivo de Fixação

A fixação excessiva de componentes finos de aço pode deformá-los elasticamente. Ao serem liberados, eles "retornam" para formas empenadas.

Testes com sensores de força em dispositivos de fixação a vácuo mostraram que a redução da carga de fixação em 35% cortou pela metade o erro de planicidade após usinagem.

5. Tratamento Térmico Após Usinagem

A têmpera e a revenida introduzem novas tensões se as peças não forem adequadamente apoiadas ou se a sobremetal para acabamento pós-tratamento térmico for insuficiente.

Como Prevenir o Empenamento em Peças de Aço Usinadas por CNC

Aliviar Primeiro as Tensões do Material

Para componentes críticos:

• Recozimento para alívio de tensões a 550–650 °C para aços carbono/liga

• Manter por 1 hora a cada 25 mm de espessura

• Resfriamento controlado no forno

Resultado da produção:
Placas de 4140 com tensões aliviadas apresentaram 62 % menos distorção durante a usinagem final.

Utilizar Estratégias Equilibradas de Desbaste

Em vez de concluir totalmente um lado:

• Remover material de forma simétrica

• Faces alternadas

• Deixar uma sobremetal uniforme (0,5–1,0 mm) para acabamento

Modelos de CAM que implementam esta abordagem reduziram os erros de planicidade em 45%em peças estruturais.

Otimizar os parâmetros de corte para reduzir o calor

Reduzir a entrada de calor sem comprometer a produtividade:

• Fresamento de alta eficiência (sobremarcha de 10–20%, cortes axiais profundos)

• Insertos afiados com arestas polidas

• Revestimentos AlTiN para estabilidade térmica

• Refrigeração em alta pressão (50–80 bar)

O consumo de potência medido do eixo caiu 14% e a temperatura da superfície diminuiu 18 °C após a otimização.