Guia de usinagem do aço ferramenta D2: velocidades, avanços e retificação

O aço D2 deve normalmente ser usinado em desbaste na condição recozida antes do tratamento térmico. Nessa condição, ele pode ser torneado, fresado, furado e retificado com ferramentas de metal duro, cermet ou materiais de alta qualidade adequados, mas as velocidades de corte devem ser mantidas conservadoras, pois seus carbonetos ricos em cromo causam desgaste rápido da ferramenta.

Após atingir uma dureza de aproximadamente 58-60 HRC, as operações convencionais de torneamento, fresamento e furação tornam-se muito mais difíceis. O acabamento geralmente é feito por retificação, eletroerosão (EDM), torneamento de alta dureza com PCBN ou fresamento controlado de alta dureza. Os parâmetros corretos dependem da condição do aço, do material da ferramenta, da rigidez da máquina, do controle do fluido de corte e do acabamento superficial desejado.

Resumo rápido dos parâmetros do aço ferramenta D2

Por que o aço ferramenta D2 é difícil de usinar?

O aço D2 é amplamente reconhecido como difícil de usinar em comparação com os aços convencionais. Seu alto teor de carbono e cromo forma carbonetos duros ricos em cromo, distribuídos por toda a matriz do aço. Durante o corte, esses carbonetos se comportam como inclusões abrasivas, acelerando o desgaste da ferramenta e aumentando as forças de corte.

A usinabilidade prática do aço D2 gira em torno de 45%, comparada a 100% para um aço ferramenta de têmpera em água com 1% de carbono, como o W1. Na prática, isso significa velocidades de corte mais baixas, ferramentas de corte mais robustas, fixação rígida da peça e controle térmico cuidadoso.

A condição do aço tem o maior impacto na seleção dos parâmetros. O aço D2 recozido é muito mais fácil de usinar porque seus carbonetos esferoidizados estão imersos em uma matriz mais macia. O aço D2 endurecido, normalmente com dureza de 58-60 HRC em ferramentas de trabalho a frio, requer PCBN, ferramentas de cerâmica, retificação ou eletroerosão para o acabamento final. Por esse motivo, a maior parte da remoção de material deve ser concluída antes do tratamento térmico, e a usinagem pós-endurecimento deve se limitar à correção dimensional final e ao acabamento superficial. O ciclo completo de endurecimento é abordado em nosso [link para o manual/recurso/etc.]. Guia de tratamento térmico de aço para ferramentas D2.

Parâmetros de torneamento para aço ferramenta D2 recozido

O aço D2 é normalmente torneado no estado recozido antes da têmpera. Para a seleção de parâmetros, o D2 recozido é geralmente considerado um aço ferramenta com dureza de 200-250 HB. Os valores a seguir são referências iniciais e não padrões de produção fixos.

Parâmetros de torneamento usando ferramentas de metal duro revestidas

As ferramentas de metal duro revestidas são uma escolha prática para o aço D2 recozido, pois resistem melhor ao desgaste abrasivo do que as ferramentas padrão de aço rápido. Se ocorrer desgaste da ferramenta, vibração ou acabamento superficial ruim, reduza primeiro a velocidade de corte e, em seguida, verifique a rigidez do equipamento.

Definição de parâmetros de torneamento usando ferramentas de cermet

As ferramentas de cermet podem utilizar velocidades de corte mais elevadas do que as ferramentas de metal duro revestidas, especialmente em torneamento de semiacabamento e acabamento. Essas velocidades mais elevadas são adequadas apenas quando a máquina, o porta-ferramentas e a fixação da peça são estáveis.

Parâmetros de torneamento duro para aço ferramenta D2 temperado

A usinagem de alta dureza pode ser utilizada quando o aço D2 atinge uma dureza de 58-60 HRC, mas deve ser considerada um método de acabamento. Não é um método prático para remoção significativa de material.

Para o aço D2 endurecido com dureza de aproximadamente 58 HRC, valores de rugosidade superficial de cerca de Ra 0,12-0,28 μm podem ser alcançados quando a velocidade, o avanço, a profundidade de corte, a geometria da ferramenta e a rigidez da máquina são controlados adequadamente.

Diretrizes de fresagem para aço ferramenta D2

O aço D2 deve ser fresado no estado recozido sempre que possível. A fresagem do D2 endurecido é possível, mas requer ferramentas de fresagem para materiais endurecidos, projeção curta da ferramenta e uma máquina rígida. O principal objetivo é remover a maior parte do material antes do tratamento térmico, deixando ao mesmo tempo uma margem suficiente para o acabamento final após o endurecimento.

A fresagem de material duro D2 com dureza de 58-60 HRC é principalmente uma operação de acabamento. Para fresagem com fresa de topo esférica, inclinar a ferramenta em cerca de 15-20° pode deslocar o movimento de corte para longe do centro da ferramenta, ajudando a melhorar a estabilidade do corte e a prolongar a vida útil da ferramenta.

Diretrizes de furação para aço ferramenta D2

O aço D2 deve ser perfurado antes do endurecimento, sempre que possível. Uma vez endurecido, a perfuração convencional torna-se lenta, cara e arriscada. Métodos de eletroerosão (EDM) ou perfuração especializada com metal duro podem ser mais práticos.

Parâmetros de retificação para aço ferramenta D2

A retificação é comumente utilizada após o tratamento térmico para corrigir distorções, remover carepa e atingir a tolerância final. O aço D2 é difícil de retificar porque seus carbonetos de cromo resistem ao corte abrasivo. Se o calor da retificação não for controlado, a superfície pode sofrer amolecimento, formação de camadas endurecidas, microfissuras ou trincas de retificação.

Para retificação convencional, utilize um rebolo que corte livremente e não vitrifique facilmente. Abrasivos avançados, como rebolos de SG ou CBN vitrificado, podem melhorar a vida útil do rebolo e o controle térmico em aplicações adequadas, mas ainda exigem fornecimento correto de fluido de corte, dressagem estável e remoção controlada de material.

Reparo de solda em aço ferramenta D2

O aço D2 foi projetado para resistência ao desgaste, e não para soldabilidade, mas o reparo por soldagem às vezes é usado para restaurar ferramentas danificadas ou desgastadas. Como o D2 possui alto teor de carbono e cromo, ele é propenso a fissuras durante a soldagem se o procedimento não for controlado. O sucesso do reparo por soldagem geralmente depende de pré-aquecimento controlado, um material de adição adequado, resfriamento lento após a soldagem e têmpera pós-soldagem.

Sequência de usinagem recomendada

Quando o desbaste pesado é realizado, o alívio de tensões em torno de 650-677 °C (1200-1250 °F) antes da têmpera ajuda a reduzir a distorção durante o ciclo de têmpera. Essa sequência é importante porque o aço D2 temperado é lento e caro de usinar.