Quais São os Problemas Comuns na Usinagem de Eixos de Comando?

Imperfeições no Acabamento Superficial que Afetam o Desempenho

Na usinagem de eixos de comando, o acabamento superficial inconsistente é um dos desafios mais comuns encontrados. É necessário obter superfícies lisas e precisas para que o eixo de comando funcione corretamente com os balancins das válvulas e mantenha o tempo do motor. Qualquer superfície danificada, mesmo as mais leves, como marcas de ferramenta, vibração ou remoção irregular de material, pode resultar em ineficiências do motor e aumento de atrito e desgaste ao longo do tempo. Ferramentas de usinagem obsoletas, parâmetros de corte não ideais ou estabilização inadequada da peça podem resultar nesses problemas. Por exemplo, se a ferramenta de corte estiver desgastada, as cames do eixo de comando terão bordas mal acabadas. Se houver muita vibração no processo de usinagem, as superfícies apresentarão ondulações que afetarão o contato adequado com outros componentes do motor. Para resolver esses problemas, o acabamento superficial pode ser melhorado por meio da manutenção e revisão das ferramentas, velocidade e avanço de corte ideais e sistemas de fixação aprimorados no processo do eixo de comando. Problemas de Precisão Dimensional

Para árvores de comando, tolerâncias dimensionais rigorosas são cruciais, pois mesmo pequenas imprecisões podem perturbar o tempo do motor e provocar problemas de desempenho. Alguns problemas dimensionais comuns incluem alturas incorretas das cames, diâmetros desiguais do círculo base e desalinhamento da chaveta. Esses problemas são frequentemente causados pela expansão térmica da peça; usinar árvores de comando feitas de aço liga pode resultar em cortes precisos durante o processo, mas que saem da tolerância quando a peça esfria. A calibração inadequada dos equipamentos também pode ser uma causa; máquinas CNC e dispositivos de medição que não são calibrados regularmente podem produzir peças fora das tolerâncias exigidas. Um exemplo é uma árvore de comando cuja altura da came está 0,05 mm abaixo da especificação, o que faria com que as válvulas do motor não abrissem completamente, resultando em perda de potência e aumento do consumo de combustível. Para resolver problemas de precisão, os fabricantes contam com usinagem em ambientes controlados termicamente, dispositivos de medição de alta precisão como máquinas de medição por coordenadas e monitoramento em tempo real das dimensões críticas durante a usinagem.

Defeitos nos Materiais que Afetam a Durabilidade

As árvores de comando estão sujeitas a cargas e tensões extremas durante a operação dos motores. Consequentemente, quaisquer defeitos no material da peça bruta podem reduzir significativamente a durabilidade da árvore de comando. Defeitos comuns relacionados ao material incluem inclusões, porosidade e variações na dureza causadas por tratamentos térmicos irregulares. Inclusões, como partículas de sujeira ou óxidos, e outros defeitos de porosidade podem criar áreas fracas na árvore de comando que se racham sob carga; a porosidade também favorece vazamentos de óleo e corrosão ao longo do tempo. Um tratamento térmico irregular causa variações imprevisíveis na dureza superficial da árvore de comando, o que significa que as áreas mais macias desgastarão mais rapidamente, enquanto as áreas mais duras tornar-se-ão frágeis e propensas a lascar. Por exemplo, uma árvore de comando com um lóbulo poroso pode desenvolver bolsas de óleo que reduzem a lubrificação, provocando desgaste excessivo na árvore de comando e nos balancins das válvulas. Para evitar esses defeitos no material, os fabricantes devem garantir que adquiram matérias-primas de fornecedores confiáveis, realizem inspeções completas antes da usinagem e sigam tratamentos térmicos precisos para obter dureza e resistência uniformes.

Desgaste em Ferramentas de Usinagem

As ferramentas de usinagem para eixos de comando consistem em fresas, pastilhas de torneamento e rebolos que sofrem desgaste, o qual pode afetar a qualidade do eixo de comando e a eficiência de toda a usinagem. À medida que as ferramentas se desgastam, os cortes no material exigem maior força, o que leva a problemas com o acabamento superficial ou com as dimensões. Um rebolo desgastado pode resultar em remoção irregular do material, levando a perfis de cames não uniformes no eixo de comando. O aumento do desgaste das ferramentas resulta em mais tempo e custos na usinagem, devido à necessidade mais frequente de substituição. O desgaste das ferramentas é acelerado, por exemplo, no caso de uso de ferramentas de aço rápido em ligas de eixo de comando endurecidas, taxas de avanço excessivas ou falta de fluido de corte. Os fabricantes desenvolveram medidas para prolongar a vida útil das ferramentas, como o uso de materiais de ferramenta especificamente adequados às ligas dos eixos de comando, o uso de pastilhas intercambiáveis, a aplicação de fluidos de corte de alto desempenho para combater o calor e a fricção, e a implementação de sistemas de monitoramento da vida útil das ferramentas que alertam os usuários sobre a necessidade de substituição.

Problemas de Compatibilidade de Montagem e Pós-usinagem

Uma árvore de comando pode ainda apresentar problemas mesmo após uma usinagem perfeita se for incompatível com outros componentes do motor durante a montagem. Problemas comuns de compatibilidade incluem rasgos de chaveta que não coincidem, perfis de dentado incorretos e contaminantes superficiais que dificultam a instalação. Por exemplo, rasgos de chaveta na árvore de comando e no virabrequim que não travam completamente podem causar deslizamento e problemas de sincronização. Contaminantes deixados na árvore de comando, como cavacos metálicos da usinagem ou óleo, podem riscar outros componentes durante a montagem, obstruir passagens de óleo e causar problemas de lubrificação. Para evitar problemas de compatibilidade na montagem, o fabricante possui rigorosas políticas de limpeza pós-usinagem. Eles também garantem que as dimensões críticas, como perfis de dentado e outras características de encaixe, tenham sido usinadas dentro das tolerâncias e folgas projetadas, para que a árvore de comando se integre corretamente aos demais componentes do motor. Sistemas modernos de inspeção visual são especialmente úteis, pois identificam rapidamente e com facilidade pequenas variações superficiais nas superfícies de encaixe que muitas vezes passam despercebidas ao olho nu ou a ferramentas de inspeção.