A fabricante de máquinas Makino e a Sandvik Coromant desenvolveram solução inovadora para usinagem de CGI (ferro fundido vermicular). Após inúmeros testes, as empresas chegaram a um processo que consideram revolucionário e que permite a usinagem de cilindros de CGI em tempo similar ao necessário para usinagem de ferro fundido convencional. A novidade foi apresentada esta semana na IMTS, em Chicago.

O engenheiro responsável pelas pesquisas com CGI na Makino, David Woodruff, disse que o novo processo possibilitará o emprego do CGI na montagem de motores automotivos, reduzindo em cerca de 9% o peso comparativamente a outros materiais e processos. Considerando-se apenas o bloco do motor, o peso pode ser reduzido em 22%. Isto corresponde a 15% de redução no comprimento e 5% na altura e largura da peça.

“A nodularidade e resistência à tração do CGI também aumentam com a diminuição das paredes. Estas propriedades descobertas recentemente tornam o CGI ideal pra a produção de motores, onde materiais resistentes e leves são necessários, os quais podem absorver maior potência, desde que se use o máquinário, ferramentas e processos corretos”, afirmou.

História do CGI – Em 1949, foi patenteado o ferro fundido nodular. Ao mesmo tempo, um material menos conhecido, batizado de Compacted Graphite Iron (CGI) também era patenteado. Na época, o CGI foi encarado apenas como uma curiosidade. Enquanto o ferro nodular tornou-se uma das principais matérias-primas das indústrias, o CGI nunca foi visto com seriedade, não obstante possuísse várias propriedades muito interessantes.

Embora não tão resistente quanto o nodular, o CGI é 75% mais resistente e mais de 75% estável que o ferro fundido cinzento. As características térmicas e de amortecimento do CGI estão no meio termo entre o nodular e o cinzento. Tem cinco vezes maior resistência à fadiga que o alumínio em elevadas temperaturas e o dobro da resistência à fadiga metálica que o ferro fundido cinzento.

All V-engines share a common design weakness, as there is a lot of flexing in the V-area between the cylinders when it is under power. CGI strengthens this physical area considerably. Rodas de avião e componentes de embreagem também podem ser feitos com CGI, como os discos de freio dos trens de alta velocidade da Europa, eliminando severas checagem de temperatura e rupturas.

Teoricamente um bloco de motor de CGI pode ser mais leve que bloco de alumínio para igual poder de desnidade. Motores de caminhões diesel classe 8 são cerca de seis vezes mais pesados que um motor a gasolina, assim o potencial para a redução do peso total é muito grande.

NOVO PROCESSO – A chave da novidade introduzida pelo processo da Makino e Sandvik tem três fatores principais. “O primeiro é o investimento em tecnologia para alterar completamente os métodos de processamento das operações”, disse Woodruff. “A Makino desenvolveu novos processos utilizando máquinas como a Makino a81M, usada nos testes, muito apropriada a trabalhos com CGI, por ter sido desenvolvida suportar severas condições de usinagem, como é o caso do CGI”.

O segundo passo foi o investimento em ferramenta de metal duro da Sandvik Coromant. Wayne Mason, especialista em motores automotivos da Sandvik Coromant, disse: “a revolucionária Long Edge Tool, desenvolvida com o emprego da tecnologia de serrilhado, é ideal para o fresamento ou mandrilamento de acabamento do cilindro de CGI. Isto capacita a produção de furos num único passo. CBN, cerâmicas e outras ferramentas especiais não podem ser usadas em CGI devido a microestrutura do material e a falta de enxofre”.

O terceiro fator é o emprego do novo processo desenvolvido em conjunto pelas duas empresas, que está baseado numa patente da Makino, chamada de processo de usinagem Flush-Fine, que combina tecnologia de máquinas e ferramentas, permitindo eliminar a operação de semiacabamento do furo. Segundo a Makino, a eliminação dessa operação é um passo essencial para a economia de tempo e aumento da competitividade do processo, com a redução do tempo de corte do CGI. “Além disso, todos os custos de ferramenta, máquinas e suportes para esta operação foram eliminados.

Para a Makino, essa melhoria possibilita o desenvolvimento de outras operações, como o desbaste reto e o acabamento de brunimento, ainda que já se considere que o processo de desbaste é melhor atendido pelos métodos convencionais. Nos testes, insertos e ferramentas single-head provaram ser mais efetivos. A empresa sugere que o desbaste de furo em CGI pode ser realizado com fresa modificada com novo desenho de insertos com cobertura e geometrias otimizadas.

Makino e Sandvik acreditam que, nos próximos anos, a continuidade das pesquisas e testes irão provar que os trabalhos das duas empresas terão enorme impacto na usinagem de CGI. Existe grande potencial para a eliminação de outras operações de semiacabamento. Como exemplo, a Makino diz estar desenvolvendo ferramenta e processo de retificação que trarão vantagens neste aspecto. “Existem também várias promessas para o uso de cerâmica nessa área”, diz o material de imprensa divulgado durante a IMTS.