Esta fresa de topo de cerâmica sólida pode parecer como plástico em sua mão, mas o seu desempenho de corte em ligas à base de níquel é muitas vezes vinte vezes maior do que ferramentas de metal duro
Fresas de topo de cerâmica sólida da Kennametal ajudam esta fábrica de serviço aeroespacial a cumprir data de entrega crítica
A maioria das fábricas avalia novas ferramentas de corte em um esforço para reduzir o tempo de usinagem, aumentar a vida útil da ferramenta, ou melhorar a qualidade da peça, e às vezes todos os três. A Stellar Precision Components Ltd., um fornecedor aeroespacial Nivel II em Jeanette, Pensilvânia, fez isso por uma razão completamente diferente. »Nós tínhamos acabado de receber um pedido de algumas peças Inconel», diz o gerente de produção Edward Frieze. »Nenhum de nós estava realmente preocupado nesse momento sobre a vida útil da ferramenta ou lucrar sobre o trabalho – a nossa única preocupação era, então, como conseguiríamos enviá-lo em oito semanas».
Abrindo portas
Quatro décadas antes, Mike Vucish Sr. estava trabalhando para um fabricante de componentes nucleares navais quando ele viu uma oportunidade de entrar no negócio ´para si mesmo. Ele comprou alguns equipamentos, convidou alguns alunos da escola técnica onde ensinou à noite, e abriu as portas da Stellar Precision em 1978. Ele continuou a trabalhar em seu trabalho diário até sua nova empresa ser firmemente estabelecida, mas no meio tempo trouxe alguns membros da família a bordo para ajudar.
»Nós começamos fazendo um monte de trabalho extra de outras fábricas maiores na área, mas que evoluiu para o apoio direto de vários programas nucleares por causa da experiência do meu pai nesta área», diz a filha Lori Albright, agora proprietária e presidente da Stellar Precision. »Nós nos tornamos, desde então, um dos principais fornecedores para um número de contratantes aeroespaciais e de defesa de primeira linha, incluindo Boeing, Lockheed e Raytheon, bem como vários clientes nucleares e médicos, e temos mais de 70 empregados e receitas de vendas de quase dez milhões de dólares».
A Stellar se orgulha de atualizações contínuas à sua lista de equipamentos, e tem uma mistura eclética de máquinas-ferramenta CNC da Haas Automation e da Okuma, embora esse equilíbrio esteja constantemente inclinando a favor da Haas, conforme as máquinas mais velhas da fábrica vão para reforma. Albright diz que não só o equipamento Haas é menos caro do que a sua concorrência produzida no exterior, mas o »Made in America» ressoa com muitos dos clientes da Stellar. »Esta abordagem também nos permite substituir o nosso equipamento em uma base mais regular, que por sua vez nos mantém atualizados em tecnologia».
O equipamento chave inclui um torno Okuma LB-45 capaz de tornear peças com 36 pol. de diâmetros e até 120 pol. de comprimento (914 mm x 3048 mm), e um centro de usinagem 5 eixos Haas VF-11 centro de usinagem Haas 5-eixos com 10 pés (3050 mm) de curso de eixo X e uma capacidade de carga de mesa de 4000 lb. (1814 kg). A Stellar também tem várias EDMs a fio, uma dúzia ou mais de centros de usinagem de 3, 4, e 5 eixos e centros de torneamento, e oferece serviços de valor agregado tais como ensaios não destrutivos, soldagem, tratamento térmico e revestimento de Teflon.
Não tão difícil
A Stellar é usada para atender a requisitos exigentes. Projetos recentes incluem componentes para mísseis anti-navio RAM Block II, o veículo de transporte de tripulação CCtCap, o sistema avançado de arma com Projétil de Ataque em Terra de Longo Alcance (LRLAP) de 155 milímetros, cárteres de motores de foguete para o veículo de lançamento Atlas Five, e outros. Seu mais novo projeto, no entanto, seria um para testar a coragem dos operadores de máquinas e, da mesma forma, a gestão.
Frieze explica que a Stellar tinha acabado de receber uma ordem de compra para um punhado de protótipos em Inconel 625. Os pedaços de matéria-prima para o trabalho mediam 18 polegadas quadradas x 3 polegadas de espessura (457 x 457 x 76 mm), e pesavam cerca de 300 libras cada (134 kg). A equipe do projeto sofreu de um pouco de indigestão ao longo da usinabilidade pobre do material difícil; a Stellar corta rotineiramente o Inconel e outras superligas à base de níquel, bem como tungsténio, aço maraging, 60 Rc 4340 (300M), e aço de ferramenta.
Nem a tolerância era um problema. Frieze aponta para uma recente peça de titânio que chamou uma tolerância de perfil de 0,005 pol. (0,127 mm) sobre o seu cumprimento de 12 pol. (304 mm), o equivalente a segurar »um par de décimos» em peças que custam mais de US$ 5.000 cada uma antes da usinagem. Satisfazer as tolerâncias relativamente largas abertas por parte do Inconel não foi uma preocupação.
O problema foi uma das remoções de matérias-primas: quando terminadas, as placas de Inconel pesavam 30 libras (13,6 kg), 90 por cento mais leve do que seu peso inicial. Frieze sabia que não havia horas suficientes no dia para remover o máximo de material usando ferramentas de metal duro convencional, não se fosse para cumprir o prazo. Ele precisava de uma solução melhor.
Seminário Reembolsado
No início deste ano, Frieze e vários de seus colegas de trabalho tinham assistido a um evento técnico patrocinado por um capítulo local da National Tooling and Machining Association (NTMA), e hospedados no centro técnico da Kennametal na cidade vizinha de Latrobe. Lá ele conheceu o gerente de produto Matthieu Guillon, que o apresentou a uma ferramenta de corte que Frieze, inicialmente, ficou cético em relação a ela. »Ela parecia e eu senti como se fosse uma fresa de topo de brinquedo de plástico», ele ri.
Essa ferramenta foi a série Kennametal de fresas de topo de cerâmica sólida de 4 e 6 cortes de alto desempenho. Construído de cerâmica SiAlON na classe KYS40 e projetado especificamente para desbaste em ligas de alta temperatura à base de níquel, estas fresas de topo muitas vezes produzem por até 20 vezes mais do que metal duro. Diz Guillon, «Recomendamos uma velocidade inicial de 825 SFM até 3300 SFM (250 a 1000 m/min) e taxas de avanço a partir de cerca de 0,001 IPT (0,03 mm), dependendo do diâmetro da ferramenta e outras condições. Apesar das velocidades de corte muito mais altas, temos alguns clientes que têm relatado 2 a 3 vezes maior vida útil da ferramenta de metal duro.»
A Stellar não possuía qualquer uso imediato para as ferramentas de cerâmica, mas depois de fazer alguns cálculos rápidos de avanço e de velocidade, Frieze sabia que seria uma solução eficaz dada à correta aplicação. Vários meses depois, essa aplicação chegou com as placas de Inconel. Ele chamou Guillon para dizer que ele poderia ter um bom uso para os cortadores de cerâmica dos quais estavam falando, e perguntou em quanto tempo ele poderia conseguir alguma coisa.
Cético até o final
Frieze permaneceu cético. Ele tinha tentado ferramentas de corte cerâmicas indexáveis no passado, tanto na fresamento e como em torneamento, e teve resultados medíocres. Neste caso, no entanto, ele estava disposto a tentar qualquer coisa se isso significasse cumprir o prazo do cliente. Quando Guillon chegou alguns dias mais tarde com as fresas de topo de cerâmica, Frieze seguiu as recomendações de avanço e velocidade da Kennametal ao pé da letra, cruzou os dedos, e apertou o botão de início do ciclo.
«Não estávamos certos do que iria acontecer então começamos com um bloco de material de teste», diz ele. «Você não usa fluido de corte com cerâmica – somente um jato de ar – e todos na fábrica estavam aglomerados em torno da máquina dizendo, ‘Uau olha isso´. Houve fogos de artifício em todo lugar! Era algo que nós nunca vimos antes. Mas dentro da primeira hora, nós sabíamos que estava funcionando.»
»As ferramentas não são baratas», diz ele. «Em um ponto, Lori tinha cerca de US$ 20.000 que valiam a pena em fresas de topo em seu escritório e estávamos começando a questionar o investimento. Mas uma vez que você calculou nos custos da máquina e reduziu o tempo de ciclo, nós achamos que era de três a quatro vezes mais rentável ir por esse caminho. Cada fresa de topo nos deu uma meia hora de tempo de corte, momento em que nós a substituímos se foi usado ou não. O processo era tão previsível que nós fomos capazes de trabalhar com as luzes apagadas. Foi uma economia drástica.»
Aproveitando o calor
O melhor de tudo, a Stellar entrega as peças no tempo com sucata zero, e agora está cotando um segundo pedido, ainda maior. A dona Lori Albright ficou muito satisfeita com o resultado. »Esse tipo de situação é a natureza do nosso negócio. Temos de reagir às necessidades dos nossos clientes e empregar a melhor tecnologia disponível para fazê-lo. Esta é uma das razões pelas quais a Kennametal é tão bem-vinda aqui. Trabalhamos juntos como uma equipe para resolver desafios».
Olhando para frente, Albright antecipa um crescimento contínuo. Tendo expandido as instalações atuais da Stellar seis vezes, ela descobre que talvez seja a hora de transferir a empresa para um edifício totalmente novo na propriedade vizinha. Ela também olha para frente no sentido de trazer os jovens adicionais ao negócio de usinagem. »Temos programas de aprendizagem com várias das escolas da região, uma das quais meu pai costumava ensinar», diz ela. »Acho que às vezes são os nossos jovens que impulsionam a nossa inovação. É muito fácil continuar fazendo as coisas da maneira antiga e não investir em ferramentas e equipamentos, ou buscar novas tecnologias. Os dias de alto volume, de manufatura brçal de braçadeira de para-choques se foram, e é apenas pela melhoria contínua de seus processos de fabricação que as empresas podem ter sucesso e crescer. Para nós, a Kennametal é parte desse sucesso.»
Na vanguarda da inovação de materiais avançados há mais de 75 anos, a Kennametal Inc. é um líder global de tecnologia industrial que proporciona produtividade a seus clientes através de ciências dos materiais, ferramentas e soluções resistentes ao desgaste. Clientes do setor aeroespacial, earthworks, energia, engenharia geral e dos transportes escolhem a Kennametal para auxiliá-los a fabricar com precisão e eficiência. Todos os dias, cerca de 12.000 funcionários auxiliam clientes em mais de 60 países a manter sua competitividade. A Kennametal registrou uma receita superior a 2,6 bilhões de dólares no ano fiscal de 2015.
