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Melhoria da Vida Útil de Ferramentas com Tratamento a Vapor para Ferramentas M2, M7 e A6

O tratamento a vapor aplica uma fina camada de óxido negro em uma ferramenta acabada, e essa camada altera o que acontece na aresta de corte e na face de trabalho de um punção. É adquirido para a vida útil da ferramenta, não para a aparência. As duas tabelas abaixo registram o que essa camada valeu em produção, ferramenta por ferramenta, para ferramentas de corte de aço rápido e para os punções e matrizes de corte usados na conformação de porcas e parafusos. Este é um resumo de referência da prática publicada e não uma especificação nossa.

O que o tratamento a vapor faz

O tratamento a vapor é um revestimento de óxido formado a partir do próprio aço, e não uma camada depositada sobre ele. A ferramenta acabada é mantida em vapor a cerca de 565 °C (1050 °F), e uma camada de óxido negro se forma na superfície, tipicamente com menos de 5 micrômetros (0,2 mil) de espessura. A camada é dura, permanece na ferramenta sob condições de serviço, e é a razão pela qual os valores de vida útil abaixo se alteram.

Matrizes para trabalho a quente alcançam um resultado semelhante por conta própria. Uma camada de óxido negro aderente se forma durante o tratamento térmico, e essa camada resiste à abrasão e retém o lubrificante de matriz na face de trabalho. Se a camada for esmerilhada ou polida após o tratamento térmico, a matriz pode ser reaquecida ao ar a uma temperatura abaixo de sua temperatura final de revenimento para que o óxido se forme novamente.

O mesmo tipo de camada pode ser produzido a partir de sal em vez de vapor. O aquecimento em sais líquidos de hidróxido de sódio e nitrato de sódio por 5 a 20 minutos a cerca de 140 °C (285 °F) também forma uma camada dura de óxido em ferramentas de corte de aço rápido. Ambas as rotas são aplicadas a aços rápidos e a aços ferramenta para trabalho a quente, e ambas são avaliadas pela vida útil que proporcionam.

Ganhos de vida útil em ferramentas de corte

A primeira tabela cobre operações de corte em ferramentas M2, M7 e A6. As operações são trabalhos de produção, não testes de laboratório, e vão desde brochamento e furação até fresamento de engrenagens, fresamento, serragem e roscamento. Os ganhos registrados na fonte variam de pouco menos de duas vezes a vida útil anterior até cerca de seis vezes, com uma entrada relatada como porcentagem de resistência em vez de contagem de peças.

Resultados por ferramenta e material da peça

FerramentaAplicativoVida útil da ferramenta antes do tratamento a vaporVida útil da ferramenta após tratamento a vapor
Brochas M2Corte de trava AISI 101020 h por afiação70 h por afiação
Brocas M2Furação de blocos isolantes de plástico baquelite10 furos25 furos
Brocas M2Placas de terminal fenólicas1700 furos por afiação8500 furos por afiação
Brocas M2Furação de aço AISI 4030 com 25 mm (1 pol.) de espessura17 furos81 furos
Ferramentas de fresa de topo M7Corte de forjados de aço 874030 peças200 peças
Fresas de engrenagens A6Corte de dentes em engrenagem forjada de aço AISI 3140Não indicado na fonte62,2% de aumento de vida útil
Fresas M2Dois canais em aço 1020150 cortes por afiação306 cortes por afiação
Fresas M2Canaletas em barras de aço 10202000 por afiação7000 por afiação
Lâminas de serra M2Corte de barras de 75 mm (3 in.), aço austenítico100% de resistência a 0,52 m/s (102 sfm)120% de resistência a 0,57 m/s (112 sfm)
Machos M2Corte de aço SAE 521001800 peças3000 peças

Fonte, Tool Steels (G. A. Roberts e G. Krauss), Tabela 16-1, Melhorias na vida útil de ferramentas de usinagem devido à oxidação por vapor, página impressa 307. A fonte imprime as três aplicações de furação com M2 em linhas separadas, cada uma com seus próprios valores de vida útil, e apresenta a entrada do hob A6 como ganho percentual sem vida útil de referência. Escrito conforme impresso, incluindo a grafia broachers. Este é um resumo de referência de prática publicada e não uma especificação da Aobo Steel.

Ganhos de vida útil em punções de conformação e matrizes de corte

A segunda tabela é uma família diferente de ferramental. São punções M2 e uma matriz de corte usados na conformação de porcas e parafusos, onde o modo de falha é o desgaste e o engripamento na face de trabalho, e não a quebra da aresta de corte, e a contagem de peças por ferramenta é o único número que a oficina acompanha.

Resultados na conformação de porcas e parafusos

Ferramenta M2Aplicação (tipo de aço)Vida útil da ferramenta antes do tratamento por vapor (a)Vida útil da ferramenta após o tratamento por vapor (b)
Punção da 4ª estaçãoPorca castelo (1030)21.000 porcas42.000 porcas
Punção da 4ª estaçãoPorca de inserto ranhurada (1030)22.000 porcas38.000 porcas
Punção da 4ª estaçãoPorca castelo (1030)29.000 porcas80.000 porcas
Punção da 3ª estaçãoPorca castelo (1110)20.000 porcas35.000 porcas
Punção da 4ª estaçãoPorca castelo (1110)15.000 porcas35.000 porcas
Matriz de corteCabeça de parafuso (1335)7.000 parafusos16.000 parafusos

Fonte, Tool Steels (G. A. Roberts e G. Krauss), Tabela 16-2, Efeito da oxidação por vapor na vida útil da ferramenta na conformação de diversas porcas e parafusos de aço carbono, página impressa 307. Na fonte, (a) temperado e triplo revenido e (b) temperado, triplo revenido e tratado por vapor. Todos os punções da tabela são M2. Este é um resumo de referência de prática publicada e não uma especificação da Aobo Steel.

Como as duas tabelas são comparadas

Ambas as tabelas relatam a mesma comparação. Cada ferramenta foi levada à falha na condição que a oficina normalmente usava, depois foi reexecutada após a aplicação da camada de óxido, e as contagens são peças, furos, cortes ou horas por ferramenta entre reafiagens ou substituições. Nada mais foi alterado entre as duas execuções, portanto a diferença nas duas colunas é o efeito do tratamento e não o efeito de uma mudança na velocidade, no avanço ou no material da ferramenta.

Duas entradas exigem cautela antes de serem usadas como valor de planejamento. A entrada do hob A6 é impressa apenas como ganho percentual, portanto não há vida útil de referência para servir de base. A entrada da lâmina de serra M2 é relatada como resistência a uma dada velocidade de superfície, com a própria velocidade mudando entre as duas execuções, o que a torna uma afirmação sobre desempenho na velocidade mais alta e não uma contagem em condições equivalentes.

Dados de referência relacionados

O M2 é o grau que concentra quase todos esses dados. Sua composição, seu tratamento térmico e a dureza que atinge estão em Aço ferramenta M2, e as normas pelas quais é comprado estão listadas em Especificações do aço rápido M2. As ferramentas de corte na primeira tabela são descritas por operação em Aço rápido para ferramentas de corte, fresas de topo e brochas, e os punções e matrizes de corte na segunda tabela ficam com o restante do ferramental de conformação em aço ferramenta para matrizes de conformação, estampagem profunda e dobramento.

Dados de vida útil da ferramenta com tratamento a vapor, PDF para impressão Tabela 16-1 e Tabela 16-2 por ferramenta, material da peça e vida útil da ferramenta antes e depois do tratamento a vapor, em um único PDF com nossos dados de contato.
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Compilado de Tool Steels (G. A. Roberts e G. Krauss), Tabela 16-1 e Tabela 16-2, na página impressa 307, no capítulo de modificação de superfície. Ambas as tabelas foram lidas da imagem da página e verificadas em relação ao texto pesquisável do arquivo. As tabelas são reproduzidas conforme publicadas e são um resumo de referência, e não uma especificação da Aobo Steel, portanto confirme o ciclo de tratamento para o grau e a aplicação antes de inseri-lo em uma folha de processo.