Processo de maquinagem nos componentes do motor elétrico automóvel

Abstract

Nos últimos tempos, a indústria automóvel tem sido desafiada a adotar materiais mais leves para melhorar a eficiência energética e reduzir emissões, especialmente com o aumento dos veículos elétricos, que necessitam de uma redução de peso para ampliar a autonomia. Neste contexto, as ligas de alumínio e as tecnologias de fundição sob pressão surgem como soluções viáveis para fabricar peças leves e complexas, como carcaças de motores elétricos. Contudo, nas zonas de maior rigor geométrico, é necessário realizar operação de maquinagem de modo a cumprir os requisitos de funcionamento. A maquinagem dessas ligas, nomeadamente em peças com geometrias complexas e paredes finas, enfrenta desafios devido às vibrações e ao alto teor de silício, afetando a qualidade final das peças e a produtividade dos processos. Este estudo, focado em responder aos desafios da maquinagem no setor automóvel, utilizou peças com características semelhantes às industriais, fundidas em três ligas de alumínio: AlSi10MnMg (liga primária), AlMg4Fe2 (liga secundária) e AlSi9Cu3 (liga convencional). Foram efetuados ensaios de fresagem num centro de maquinagem vertical de 5 eixos, utilizando as 3 ligas e duas fresas PCD (do inglês Polycrystalline Diamond), uma convencional (ferramenta CV) de 6 dentes e outra inovadora produzida por fabrico aditivo, com canais de refrigeração interna e 12 dentes (ferramenta AM). Os resultados indicaram que a ferramenta AM teve pior desempenho no acabamento superficial. Já a liga secundária AlMg4Fe2 apresentou menor rugosidade, enquanto a liga primária AlSi10MnMg obteve os piores resultados devido ao alto teor de silício. Em termos de rebarba, a liga secundária AlMg4Fe2 mostrou maior formação, enquanto a liga convencional AlSi9Cu3 quase não apresentou rebarbas. A análise de vibrações e forças de corte indicou maior instabilidade na liga convencional AlSi9Cu3.

In recent times, the automotive industry has been challenged to adopt lighter materials to improve energy efficiency and reduce emissions, especially with the rise of electric vehicles, which require a reduction in weight to extend their range. In this context, aluminum alloys and die-casting technologies have emerged as viable solutions for manufacturing light and complex parts, such as electric motor housings. However, in areas of greater geometric rigor, machining operations must be carried out in order to meet operating requirements. Machining these alloys, particularly on parts with complex geometries and thin walls, faces challenges due to vibrations and the high silicon content, affecting the final quality of the parts and the productivity of the processes. This study, focused on meeting the challenges of machining in the automotive sector, used parts with characteristics similar to industrial ones, cast in three aluminum alloys: AlSi10MnMg (primary alloy), AlMg4Fe2 (secondary alloy) and AlSi9Cu3 (conventional alloy). Milling tests were carried out on a 5-axis vertical machining center, using the 3 alloys and two PCD (Polycrystalline Diamond) milling tools, one conventional (CV tool) with 6 teeth and another innovative tool produced by additive manufacturing, with internal cooling channels and 12 teeth (AM tool). The results showed that the AM tool performed worse in terms of surface finish. The AlMg4Fe2 secondary alloy had the lowest roughness, while the AlSi10MnMg primary alloy had the worst results due to its high silicon content. In terms of burrs, the secondary AlMg4Fe2 alloy showed greater formation, while the conventional AlSi9Cu3 alloy showed almost no burrs. The analysis of vibrations and cutting forces indicated greater instability in the conventional AlSi9Cu3 alloy.