Aço ferramenta

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Trabalho acadêmico da disciplina de Ciência e Tecnologia dos Materiais ministrada na Multivix 2013_2.

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Aço ferramenta

  1. 1. É qualquer aço usado para fabricar ferramentas de corte, conformação ou qualquer outro artefato capaz de dar forma a um material transformando-o em uma peça. As operações que utilizam os aços ferramenta podem em geral ser classificadas em uma das categorias: corte, estampagem, embutimento, forjamento, extrusão e laminação. Cada uma destas operações requer que o aço ferramenta apresente propriedades especiais.
  2. 2. Entre estas propriedades destacam-se: » Dureza à Temperatura Ambiente » Resistência ao Desgaste » Tenacidade » Resistência Mecânica » Temperabilidade » Dureza a Quente » Usinabilidade » Tamanho de Grão » Resistência ao Revenido
  3. 3. » Produzido e processado para atingir um alto grau de qualidade, o aço ferramenta é empregado na fabricação de matrizes, moldes, ferramentas de corte intermitente e contínuo, ferramentas para conformação de chapas, corte a frio e componentes de máquinas. Abastecem os segmentos de autopeças, automobilístico, eletroeletrônico e extrusão de alumínio.
  4. 4. Existe uma classificação dos aços para ferramentas e matrizes de acordo com o tipo de trabalho a ser executado.
  5. 5. » Classe I - aços usados para ações de cisalhamento ou corte, como matrizes de corte, ferramentas de corte em geral, matrizes de conformação de blanks, matrizes de aparar etc... » Classe II - aços usados na confecção de ferramentas para conformação de peças através de fluxo do material sob tração, por trabalho a frio ou a quente. Aqui se incluem matrizes de estampagem e dobramento, matrizes de forjamento etc... Esta classe inclui moldes para plásticos e moldes para fundição. » Classe III - aços para trabalhos de transformação de materiais atuando na modificação da forma, sem mudança das dimensões originais. Incluem-se aqui matrizes de flexão, matrizes de dobramento e matrizes de torção. » Classe IV - aço para matrizes que trabalham sob alta pressão e que produzem fluxo do metal ou outro material até a forma desejada, por efeito de compressão. Esta classe inclui matrizes de embutimento, de gravação, de recalque, de extrusão, de fendilhamento, etc... É importante ter suficiente informação a respeito da composição do material da ferramenta ou da matriz, do tipo de tratamento térmico usado e do tipo de trabalho que a ferramenta vai executar.
  6. 6. O aço ferramenta é composto por altos teores de carbono e ligas como tungstênio, molibdênio, vanádio, manganês e cromo. A maior parte dos aços ferramenta é forjada. Outra parte é produzida por fundição de precisão ou por metalurgia do pó.
  7. 7. São aço carbono com 0,6 a 1,4% de carbono. » Na série W1 (0,6-1%C; TTT 1,05%C; 0,25%Mn, 0,2%Si, micrografias 0,94%C; 0,21%Mn. » Na série W2 é acrescentado 0,25%Vanádio para inibir o crescimento de grão durante a austenitização. » Na série W5 cromo é adicionado em 0,5%
  8. 8. » São utilizados em ações de impacto repetitivo, na qual tenacidade é a mais importante propriedade, sendo dureza secundária. São amplamente utilizados para trabalho em cavidades e a frio » Série S5 (0,55%C, 0,4%Mo, 0,8-2%Si) » Série S7 (0,50%C, 1,4%Mo, 3,25%Cr)
  9. 9. » O tipo O é o mais utilizado dos aços para trabalho a frio. Não podem ser utilizados em alta velocidade ou em trabalho a quente. » série O1 (0,90%C, 0,5%W, 0,5%Cr, 1%Mn)
  10. 10. » Os principais elementos de liga junto a 1 a 2%C, são Cromo, manganês, molibdênio, vanádio e níquel. As ligas mais importantes são: » A2 (5%Cr, extrusão, estampagem, prensa) » A4 (1%Cr, 2-3%Mn).
  11. 11. Este tipo de aço tem a vantagem por se caracterizar pela elevada dureza e resistência à abrasão. Tem boa tenacidade e mantém as propriedades de resistência mecânica mesmo sob elevadas temperaturas.
  12. 12. Os aços ferramenta são classificados de acordo com suas características metalúrgicas ou de acordo com seu nicho de aplicação. A classificação do AISI é a mais utilizada pela indústria de ferramentaria e tem se mostrado útil para a seleção do produto. Apesar de existirem mais de 100 tipos de aços ferramenta normalizados, para as mais diversas aplicações e solicitações, a indústria trabalha com uma gama reduzida de opções.
  13. 13. TIPOS DE AÇO FERRAMENTA: AÇO RÁPIDO - Desenvolvido para aplicação de usinagem em elevadas velocidades. Podem ser ao molibdênio (grupo M) e ao tungstênio (grupo T). Tem elevada dureza, resistência ao desgaste e boa tenacidade. Aplicação: ferramentas, brocas, perfuratrizes, alargadores de furos, machos para abertura de roscas e fresas helicoidais.
  14. 14. A fusão deste tipo de aço é realizada, geralmente, em quantidades pequenas em fornos elétricos. Há ainda atenção especial com as tolerâncias de composição química e homogeneidade do produto final. A desvantagem desse Aço é que com estas e outras particularidades tornam o aço ferramenta um material de custo mais elevado em comparação com os aços comuns.
  15. 15. AÇOS PARA TRABALHOS A QUENTE - Indicado para utilização em operações de punçonamento, cisalhamento e forjamento de metais em temperaturas elevadas, condições de pressão e abrasão. São identificados como aço H. Aplicação: São empregados como mandris ou matrizes de extrusão para aplicações de alta temperatura, como na extrusão de ligas de cobre, ligas de níquel e aço.
  16. 16. AÇO PARA DEFORMAÇÃO A FRIO - esse aço se restringe a aplicações que não envolvam aquecimentos repetidos ou prolongados em faixas de temperatura de 205º a 260º C. São divididos em três grupos: aços temperáveis ao ar (grupo A), alto-carbono e alto-cromo (grupo D) e temperáveis em óleo (grupo O). Aplicação: são aplicados na produção de facas de cisalhamento, punções, corte de chapas para estampagem, matrizes para aparar entre outros.
  17. 17. AÇOS RESISTENTES AO CHOQUE - Seus principais elementos de liga são manganês, silício, cromo, tungstênio e molibdênio. Quase todos os aços deste tipo (conhecidos como Grupo S). Apresentam uma combinação de elevada resistência e tenacidade e baixa ou média resistência ao desgaste por abrasão. Aplicação: talhadeiras, formões, contra rebites, brocas-guia e outras aplicações que requerem elevada tenacidade e resistência ao choque.
  18. 18. AÇOS BAIXA-LIGA PARA APLICAÇÕES ESPECIAIS - este tipo de aço ferramenta possui pequenas quantidades de cromo, vanádio, níquel e molibdênio. São os aços do grupo L. Aplicação: são utilizados em componentes de máquinas como cames, placas, mandris e pinças de tornos.
  19. 19. AÇOS PARA MOLDAGEM - Esses aços possuem cromo e níquel como principais elementos de liga. Apresentam características de baixa resistência ao amolecimento em altas temperaturas. São classificados como grupo P. Aplicação: utilizados quase que exclusivamente em peças fundidas sob pressão ou em moldes para injeção ou compressão de plásticos.
  20. 20. AÇOS TEMPERÁVEIS EM ÁGUA - Nestes aços o carbono é o principal elemento de liga. Pertencem ao grupo W. Aplicação: utilizados em ferramentas para forjamento a frio, cunhagem de moedas, gravação em relevo entre outros.
  21. 21. Convém lembrar que a qualidade da ferramenta depende muito do tratamento térmico a que a mesma é submetida depois de confeccionada. Esse tratamento pode ser complexo e exige do tratador profundo conhecimento das características estruturais do material.

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