Básico de Fresamento

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01 - SISTEMA DE COORDENADAS

-80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 8070605040302010

-80

-70

-60

-50

-40

-30

-20

-10

80

70

60

50

40

30

20

10

A

D

C

B

-X +X

+Y

-Y

Agora temos duas cotas definindo cada ponto, ou seja, uma em relação a cada uma das retas.Este sistema no qual os eixos formam entre si um ângulo de 90° é chamado de Ortogonal ou Cartesiano. Neste sistema as cotas são chamadas de coordenadas, divididas entre abcissas ( paralelas ao eixo X) e ordenadas ( paralelas ao eixo Y). Assim, no desenho anterior temos:

Ponto Abcissa ( X ) Ordenada ( Y ) A +40 +30 B -30 +20 C -20 -30 D +40 -20

Para que este sistema possa ser usado no espaço tridimensional, criou-se um terceiro eixo, identificado pela letra Z ortogonal aos outros dois como mostra a figura a seguir:

X+

Z+

10

3020

A

Y+


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• Regra da Mão Direita Para um sistema tridimensional, são utilizados três eixos perpendiculares (90°) entre si, que podem ser designados através dos dedos da mão direita. Polegar : indica o sentido positivo do eixo imaginário, representado pela letra X. Indicador : aponta o sentido positivo do eixo Y. Médio : nos mostra o sentido positivo do eixo Z.

Nas máquinas ferramenta, o sistema de coordenadas determinado pela regra da mão direita, pode variar de posição em função do tipo de máquina, mas sempre seguirá a regra apresentada, onde os dedos apontam o sentido positivo dos eixos imaginários; e o eixo “Z” será coincidente ou paralelo ao eixo árvore principal (conforme DIN-66217). Observe as figuras seguintes, que mostram a posição destes eixos numa fresadora com a árvore na vertical e uma com a árvore na horizontal.

X

Y

Z

Z

Y

X


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• Sistema Absoluto de Coordenadas Em um sistema de coordenadas com 2 eixos, um ponto qualquer estará sempre corretamente definido, através de um par de coordenadas. Para melhor entendermos este sistema, já visto anteriormente como sistema cartesiano, tomemos o exemplo a seguir:

10

10

20

20

40

30

30

40

15

15

Para a cotagem da referida peça, foram utilizadas faces de referência, que desta forma facilitarão a localização de seus pontos, quando a colocarmos em sistema de coordenadas. Colocando-se a peça em um sistema de coordenadas, podemos determinar todos os seus pontos através das distâncias que a projeção de cada ponto tem sobre os eixos, em relação à origem do sistema. Para isto precisamos em primeiro lugar, adotar uma escala para os nossos eixos. Do sistema de coordenadas estabelecido pela DIN-66217, usaremos dois de seus eixos para o nosso exemplo. Do mesmo modo que nos exemplos anteriores, para determinarmos qualquer ponto da figura a seguir, devemos fornecer duas coordenadas.

10 200 30 40

0

10

20

30

40

P2

P3

P4P5

P6

P7

P8

P1

eixo X

eixo Y

origem


4

Só que agora teremos valores numéricos nos dois eixos e portanto, precisamos indicar também a qual eixo estamos nos referindo. Seja o ponto P3 como por exemplo, pela escala paralela ao eixo “X”, diremos que P3 está a 40mm da origem do sistema e usaremos a seguinte notação para esta fim:

X = 40 Pela escala paralela do eixo “Y”, diremos que P3 está a 20mm da origem e escreveremos então:

Y = 20 Portanto, para localizarmos corretamente o ponto P3, dando suas coordenadas em relação à origem do sistema que adotamos, deveremos escrever assim:

P3 = X40 ; Y20 Da mesma forma, todos os outros pontos da peça podem ser definidos como foi o ponto P3.

Pontos X Y P1 0 0 P2 20 0 P3 40 20 P4 40 40 P5 20 40 P6 0 20 P7 10 10 P8 30 30

Este sistema de “endereçamento” dos pontos é chamado de “Sistema Absoluto de Coordenadas”. Como pode ser observado, para cada eixo, foi adotada uma escala e a posição de um ponto qualquer é definida pela leitura direta, na escala, da projeção do ponto sobre a mesma. Veja o ponto P1 da figura abaixo e note que ele está em alinhamento com o valor 15 da escala do eixo X e também 15 pela escala do eixo Y.

0

15

10

05

20

25

30

35

40

151005 20 25 30 35 40

P1

P3

P2

P1 = X15; Y15

Para localizar o ponto P2, nós devemos verificar em que ponto das escalas X e Y se encontram as projeções deste ponto sobre cada um dos referidos eixos. Deste modo, pela escala do eixo X, P2 está a 40mm distante da origem do sistema. Ou seja no sistema de coordenadas absolutas, a localização de qualquer ponto é dada pela distância que a projeção do ponto sobre o eixo tem, em relação à origem do sistema.


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• Sistema Incremental de Coordenadas No Sistema incremental, a localização de um ponto qualquer não é definida tomando-se a distância em relação à origem, mas sim, verificando-se o deslocamento efetuado desde o ponto anterior até o ponto atual. Vamos utilizar a mesma seqüência usada para explicar o sistema absoluto e desta forma esclarecer o emprego do sistema incremental. Tomando o desenho da peça com suas respectivas cotas, note que para a cotagem foi adotada uma maneira que fornecerá a definição de seus pontos, através do sistema incremental. Comparando este desenho da peça com o desenho conforme apostila, observamos que a diferença está no modo de colocar as cotas. Conforme apostila, todas as cotas partem de um só ponto, usado como referência; e aqui, as cotas estão em seqüência.

10

10

10

10

10

10

10 10

15

15

Como o sistema incremental só indica o deslocamento entre os pontos, usaremos uma régua graduada ao longo dos eixos apenas para verificar a distância entre os pontos. Na figura a seguir, temos o par de eixos usados para o sistema incremental, com o desenho da peça e a indicação dos pontos a serem determinados, ou como se usa dizer, endereçados. O desenho a seguir, tembém deve ser comparado com o da página 23 para melhor compreendermos as diferenças entre os sistemas incremental e absoluto.

P2

P3

P4P5

P6

P7

P8

P1

eixo X

eixo Y

origem

Como foi dito, no sistema incremental cada ponto é definido sempre em relação ao ponto anterior.


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Seguindo esta orientação, diremos que o ponto P2 está deslocado 20mm do ponto P1, em relação ao eixo X (eixo horizontal) e 0mm em relação ao eixo Y (eixo transversal). Veja outro exemplo: Para definir o ponto P3, daremos como coordenadas os seguintes valores: P3 = X20 ; Y20 Interpretando estes indicadores de posição, devemos entender que foi deslocado 20mm sobre o eixo X, desde o ponto P2 até a projeção do ponto P3 sobre o mesmo eixo. E que houve um deslocamento também de 20mm sobre o eixo Y, desde a projeção de P2 até a projeção de P3. Importante Como os valores são positivos, isto indica que os deslocamentos foram efetuados no mesmo sentido (positivo) que os eixos X e Y. Quando o deslocamento for em sentido contrário, o valor das coordenadas será negativo. Veja na figura a seguir, a maneira de se definir todos os pontos da peça em questão.

eixo X(mm)

eixo Y(mm)

origem

P1 X = 0Y = 0 P2 X = 20

Y = 0

P3 X = 20Y = 20

P4 X = 0Y = 20

P5 X = -20Y = 0

P6 X = -20Y = -20

P7 X = 10Y = -10

P8 X = 20Y = 20

Pontos X Y P1 0 0 P2 20 0 P3 20 20 P4 0 20 P5 -20 0 P6 -20 -20 P7 10 -10 P8 20 20

O sistema de endereçamento dos pontos que acabamos de apresentar, é chamado de “Sistema Incremental de Coordenadas”. Podemos observar que neste sistema, sempre referenciamos um ponto em relação ao ponto anterior, relatando os deslocamentos efetuados e através dos sinais positivo e negativo, sabemos também, qual o sentido destes deslocamentos.


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02 - EXERCÍCIOS DE DEFINIÇÃO DE PONTOS 1. Defina os pontos marcados no sistema de coordenadas (X,Y).

-80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 8070605040302010

-80

-70

-60

-50

-40

-30

-20

-10

80

70

60

50

40

30

20

10

A

D

C

B

-X +X

+Y

-Y

Pontos X Y A B C D


8

2. Definir pontos, preencher a tabela e gráfico em coordenadas absolutas.

20

C

B

D

E F

70

100

20

70

70

40

A

I H

G

8070605040302010

80

70

60

50

40

30

20

10

+X

+Y

90 100 110

PONTOS X Y PONTOS X Y A F B G C H D I E

3. Definir pontos, preencher a tabela em coordenadas incrementais.

20

C

B

D

E F

70

100

20

70

70

40

A=A'

I H

G

8070605040302010

80

70

60

50

40

30

20

10

+X

+Y

90 100 110

INÍCIO

PONTOS X Y PONTOS X Y A F B G C H D I E


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4. Definir pontos e preencher a tabela em coordenadas absolutas.

70605040302010

50

30

20

10

X+

Y+

60

X-

Y-

40BC

DE

FG

HI

JK

LM

R

QPO N

W

VU

T

S

Y

Z

A

X

Ponto X Y Ponto X Y Ponto X Y A J S B K T C L U D M V E N W F O X G P Y H Q Z I R


10

5. Definir pontos e preencher a tabela em coordenadas incrementais.

70605040302010

50

30

20

10

X+

Y+

60

X-

Y-

40BC

DE

FG

HI

JK

LM

R

QPO N

X

VU

T

S

Y

Z

A=A'Início

W

Ponto X Y Ponto X Y Ponto X Y A J S B K T C L U D M V E N W F O X G P Y H Q Z I R A´


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3- SISTEMA DE COORDENADAS NO FRESAMENTO E PROGRAMAÇÃO VERBAL

No Fresamento utilizamos 3 eixos sendo eles X(Longitudinal) Y (Transversal) Z(Vertical) Utilizaremos uma fresa de Ø10 mm

P P1 P2 P3 P4 P5 X -20 -9 51 51 -20Y 0 0 0 0 0 Z 20 -2 -2 20 20

DE/PARA Nº TRAJETÓRIATIPO DE AVANÇO PONTO FINAL OBS.

X Y Z P1 a P2 N1 Linear Rápido -9 0 -2 P2 a P3 N2 Linear Usinagem 51 0 -2 P3 a P4 N3 Linear Usinagem 51 0 20 P4 a P1 N4 Linear Rápido -20 0 20


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EXERCÍCIO 1: Fazer a programação verbal conforme desenho abaixo: Utilizaremos uma fresa de Ø10 mm


X Y Z P1 a P2 P2 a P3 P3 a P4 P4 a P5 P5 a P6 P6 a P7 P7 a P1

PERCURSO QUE A

FERRAMENTA IRÁ

PERCORRER


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EXERCÍCIO 2: Fazer a programação verbal Utilizar fresa de Ø8 mm

‘


X Y Z P1 a P2 P2 a P3 P3 a P4 P4 a P5 P5 a P6 P6 a P7 P7 a P1

8

□50

15

5


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04 - PONTOS ZERO E PONTOS DE REFERÊNCIA Na máquina CNC existem vários pontos de importância. Eis alguns: • Ponto zero da máquina M: Este ponto é definido pelo fabricante e usado para definir a origem do sistema de coordenadas da máquina. A partir deste ponto, são determinados todos os outros sistemas e pontos de referência da máquina. Nas fresadoras, varia de posição, conforme o fabricante.

X

Y

Z

X

Y

Z

• Ponto de Referência R Serve para aferição do sistema de medição de todos os movimentos da máquina. Ao ligar a máquina, sempre deslocamos o carro até este local, antes de iniciar a usinagem. Este procedimento define ao comando a posição do carro em relação ao zero da máquina, quando o carro aciona um sensor que envia um impulso ao comando determinando sua localização.

M

M


15

Came no CarroChave-limiteno ponto dereferência

X

Y

Z

• Ponto E de referência da ferramenta e ponto N do assento O ponto E serve para informar ao comando as dimensões da ferramenta, sem o que o comando não teria meios de saber onde está a ponta de ferramenta, para guiá-la na usinagem.

R

L

NE

• Ponto zero da peça W Este ponto é definido pelo programador e após ser informado ao comando, serve para guiar a ferramenta orientando-a através do contorno da peça, formando o perfil final desejado. Normalmente podemos dizer que o ponto zero peça é o ponto zero máquina deslocado para a peça, para termos a origem do sistema de coordenadas para a programação. Nas máquinas o ponto zero máquina é passado para o zero peça através das distâncias em cada eixo para o comando ou se usa uma ferramenta para zerar a peça.

M

R


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05 - FUNÇÕES DE PROGRAMAÇÃO PARA O FRESAMENTO Para a introdução do programa de usinagem, no comando da máquina, devemos transformar as ordens de programação verbal já vista, em CÓDIGOS para os quais o comando esta preparado para entender. Esses CÓDIGOS que usaremos na elaboração do programa são as FUNÇÕES DE PROGRAMAÇÃO. São elas: Função Número de Sequência (N) Esta função, tem a finalidade de indicar a sequência que deve ser seguida para a leitura e execução das sentenças que compõem o programa. Representamos a função numero de sequência, pela letra "N", que deve vir acompanhada de um número indicativo de sequência. Ex: N1... N05... N10... N2... ou N10... ou N20... N3... N15... N30... Sempre é conveniente numerar as sentenças em intervalos de 5 ou 10, para possibilitar a introdução de novas sentenças em caso de necessitar fazer alguma correto ou melhorar o programa. Esta função também e denominada, em alguns manuais, de "função número de bloco" ou "função número de sentença". FUNÇÃO PREPARATÓRIA (G)

Zero Máquina

Zero Peça

X 70

Z 20

Y 30

X

Z

Y


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A "função preparatória", indica ao comando o modo de trabalho. Através desta letra introduzimos informações que determinam, por exemplo, o movimento de deslocamento da ferramenta, sendo por esta razão, a letra G também conhecida como "condição de trajetória". A letra "G", é seguida também por um número, que indica a função. Este número, formado por dois dígitos (de 00 a 99) define ao comando o modo de trabalho ou a condição de trajetória a executar. Para comandos de fabricantes diferentes, um mesmo código, pode significar coisas diferentes. Por exemplo G92, para uns pode indicar "Definição da Origem do Sistema de Coordenadas" enquanto que para outros pode ser "limitação de rotações". Mas a maioria das funções, são comuns a quase todos os comandos. Distinguimos também, dentre as funções preparatórias, algumas que são ativadas assim que o comando da máquina é ligado. Por exemplo, assim que ligamos o comando da máquina, ele estará pronto para receber os valores das coordenadas em milímetros e em valores absolutos. Estas funções são indicadas nos manuais dos fabricantes como "funções ativas". Há no comando, funções chamadas "modais", ou seja, assim que são programadas permanecem ativadas enquanto não se programar uma outra função que cancele ou substitua aquela anteriormente programada. Veremos em nosso estudo, uma grande parte de funções preparatórias, mas as que sejam comuns a maioria dos fabricantes. FUNÇÃO DE POSICIONAMENTO ( X Y e Z) Através das letras "X", “Y”e "Z", endereçamos pontos dentro do sistema de coordenadas. Outras letras são usadas para designar outros eixos existentes, onde também iremos estudar durante a execução dos exercícios. Os valores das coordenadas podem ser introduzidos em milímetros (função ativa) ou em polegadas (precedido de uma função preparatória adequada). Para valores em "mm", admite-se ate 3 casas decimais. Ex.: 20.465 mm Para valores em "pol" ate 5 casas decimais. Ex.: 0.25000" DADOS TECNOLÓGICOS

F = Avanço de Usinagem . Normalmente para o fresamento é utilizado mm/rotação.

S = Rotações por minuto. Rotações/minuto, Exemplo: S800 = 800 RPM T = Chamada da Ferramenta no Magazinr

M = Função Miscelânia ou Auxiliar. Como as funções G as funções M vão de (00 à 99). Estas funções servem normalmente para auxiliar na parte operacional, a seguir daremos alguns exemplos:


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M03 Liga o eixo árvore no sentido horário M04 Liga o eixo árvore no sentido anti-horário M05 Desliga o eixo árvore M08 Liga a bomba para refrigerante durante a Usinagem M09 Desliga a Bomba de refrigerante M30 Fim de Programa com retorno à 1a sentença do programa Nesta linguagem de programação o fabricante estabelece: -Quais as instruções que podem ser programadas. -Quais as informações que são necessárias e como elas serão colocadas no programa. -Que letras e números serão usados nas informações tecnológicas e complementares. De fabricante para fabricante, existem diferenças quanto a função representada pelos códigos " G ", ou mesmo as funções " M ". A norma DIN 66025 estabelece as palavras usadas na programação de CNC, mas alguns fabricantes de comandos não seguem estas normas e usam instruções semelhantes ou teclado com símbolos próprios. NESTE CURSO NÓS USAREMOS AS FUNÇÕES CORRESPONDENTES AO SOFTWARE ESPECIFICO DA MÁQUINA QUE ESTAMOS ESTUDANDO PARA EXPLICAR ESTAS FUNÇÕES.

06-SEQUÊNCIA NECESSÁRIA PARA PROGRAMAÇÃO MANUSCRITA Um programa CN pode ser definido como uma sequência lógica de informações para a usinagem de uma peça. O programador necessita ter consciência de todos os parâmetros envolvidos no processo e obter uma solução adequada para a usinagem de cada tipo de peça. Este deve analisar ainda todos os recursos da máquina, que serão exigidos quando da execução da peça. Os itens a serem analisados são os seguintes; Estudo do Desenho da Peça : Final e Bruta O programador deve ter habilidade para comparar o desenho (peça pronta) com a dimensão desejada na usinagem com a máquina CNC. Há a necessidade de uma análise sobre a viabilidade de execução da peça, levando-se em conta as dimensões exigidas, o sobremetal existente da fase anterior, o ferramental necessário, a fixação da peça, etc. PROCESSO A UTILIZAR E necessário haver uma definição das fases de usinagem para cada peça a ser executada, estabelecendo-se, assim, o sistema de fixação adequado a usinagem. FERRAMENTAL VOLTADO AO CNC


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A escolha do ferramental é muito importante, bem como, a sua disposição na torre. É necessário que o ferramental seja colocado de tal forma que não haja interferência entre si e com o restante da máquina. Um bom programa depende muito da escolha do ferramental adequado e da fixação deste, de modo conveniente. CONHECIMENTO DOS PARÂMETROS FÍSICOS DA MÁQUINA E SISTEMA DE PROGRAMAÇÃO DO COMANDO São necessários tais conhecimentos por parte do programador, para que este possa enquadrar as operações de modo a utilizar todos os recursos da máquina e do comando, visando sempre minimizar os tempos e fases de operações e ainda garantir a qualidade do produto. ESCREVER O PROGRAMA SEQUENCIALMENTE A sequência de operações enquadrando todos os parâmetros de usinagem deve ser colocada em folha de programação, especialmente confeccionada para tal. Cada linha da folha corresponde a um bloco informativo. Existe também as folhas de preparação da máquina, sendo estas o contato existente entre o programador e o operador da máquina. Ela deve contar todas as informações necessárias para a execução da peça, como por exemplo: -Ferramental e sua localização na torre; -Ponto de partida (origem); -Fixação da peça; -Numero da peça; -Números dos pares de compensação de ferramentas que serão utilizadas, tendo o bom senso de usar o numero da ferramenta com seu respectivo par corretivo; -Outras observações tais como: Equipamentos extras, Dimensões das Castanhas, etc.

07-DEFINIÇÃO DOS PARÂMETROS DE CORTE Trata-se de definir as grandezas numéricas que devem ser utilizadas na programação, para facilitar a obtenção de uma usinagem de boa qualidade. Para se obter um bom corte, é preciso além da ferramenta adequada, utilizar também os parâmetros de corte adequados. Isto faz com que se dê uma atenção toda especial a estas grandezas: AVANÇO DE USINAGEM É determinado em função do material a ser usinado e da ferramenta utilizada. É calculada através da seguinte fórmula: F = Fz. RPM . z Onde : F = Avanço de usinagem (mm/min) Fz = Avanço por dente (indicado pelo fabricante da ferramenta) z = Número de dentes da ferramenta


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VELOCIDADE DE CORTE É determinada em função do material a ser usinado e da ferramenta utilizada. É calculada através da seguinte fórmula:

1000NDVC ∗∗

=π

Onde : VC = Velocidade de corte D = Diâmetro da ferramenta (mm) N = Rotação da árvore (RPM) π = 3,14 (Constante Matemática) 1000 = Fator de Transformação de metros para milímetros

ROTAÇÕES POR MINUTO ( RPM ) É determinada pela velocidade de corte específica de cada material e ferramenta utilizada. Estes valores são encontrados geralmente em tabelas fornecidas pelos fabricantes de ferramentas, e se calcula através da seguinte fórmula: FORÇA DE CORTE É determinada pela fórmula:

FC = KS . P . A Onde: KS = Pressão específica de corte, constante para cada material (Kg/mm²) P = Profundidade de corte (mm) A = Avanço (mm/rot.)

POTÊNCIA DE CORTE É determinada pela fórmula:

Onde: FC = Força de corte (Kg) VC = Velocidade de corte (m/min.) PC = Potência de corte A força e a potência de corte devem ser comparadas com a capacidade dos acionamentos da máquina o que vai determinar as profundidades máximas de corte. Como se pode notar, apesar de serem pré-determinadas, os parâmetros de corte podem e devem ser ajustados quando se vai usinar uma peça pela primeira vez.

DVCN

∗=

π1000*

Ks. fn . Ap . Vc Nc = 4500 . η


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PROFUNDIDADE DE FRESAMENTO DIÂMETRO DA FERRAMENTA

AVANÇO

Ø FRESA = 10mm Velocidade de Avanço = 200 mm/min

Prof. De Corte 4,2mm

Prof. De Corte = 10mm Ø FRESA = 10mm

Velocidade de Avanço 60 mm/min


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NÚMERO DE REVOLUÇÕES(RPM) VELOCIDADE DE CORTE

AVANÇO

DIÂMETRODA BROCA - AVANÇO


23

Valores orientativos para pressão específica de corte (Ks)

“Ks” em kg / mm² Resistência a tração kg / mm²Dureza BRINELL

AVANÇO em mm / rotação

MATERIAL

Kg / mm² HB 0,1 0,2 0,4 0,8

SAE 1010 a 1025 ATÉ 50 ATÉ 140 360 260 190 136

SAE 1030 a 1035 50 a 60 140 a 167 400 290 210 152

SAE 1040 a 1045 60 a 70 167 a 192 420 300 220 156

SAE 1065 75 a 85 207 a 235 440 315 230 164

SAE 1095 85 a 100 235 a 278 460 330 240 172

AÇO FUNDIDO MOLE 30 a 50 96 a 138 320 230 170 124

AÇO FUNDIDO MÉDIO 50 a 70 138 a 192 360 260 190 136

AÇO FUNDIDO DURO Acima de 70 Acima de 192 390 286 205 150

AÇO Mn-Aço Cr-Ni 70 a 85 192 a 235 470 340 245 176

AÇO Cr-Mo 85 a 100 235 a 278 500 360 260 185

AÇO DE LIGA MOLE 100 a 140 278 a 388 530 380 275 200

AÇO DE LIGA DURO 140 a 180 388 a 500 570 410 300 215

AÇO INOXIDÁVEL 60 a 70 167 a 192 520 375 270 192

AÇO FERRAMENTA (HSS) 150 a 180 415 a 500 570 410 300 215

AÇO MANGANES DURO 660 480 360 262

FERRO FUNDIDO MOLE ATÉ 200 190 136 100 72

FERRO FUNDIDO MÉDIO 200 a 250 290 208 150 108

FERRO FUNDIDO DURO 250 a 400 320 230 170 120

FOFO MALEÁVEL (TEMP) 240 175 125 92

ALUMÍNIO 40 130 90 65 48

COBRE 210 152 110 80

COBRE COM LIGA 190 136 100 72

LATÃO 80 a 120 160 115 85 60

BRONZE VERMELHO 140 100 70 62

BRONZE FUNDIDO 340 245 180 128

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