Teste de Faísca em Graus de Aço Ferramenta e Química

Um teste de faísca esmerilha uma amostra contra um rebolo de alta velocidade até que as lascas saiam queimando. Cada grau de aço ferramenta queima com seu próprio estouro, fluxo, cor e forma, e um testador experiente compara o que vê com amostras conhecidas e nomeia o grau. Custa um esmerilhador e algumas barras de referência, e é a verificação de identidade mais rápida que uma ferramentaria tem. Esta página apresenta a configuração que torna a leitura repetível, o que o estouro diz sobre carbono e dureza, e o que cada elemento de liga faz à faísca. É escrita para o momento em que uma barra chega sem documentos, ou uma peça volta do serviço com seu histórico perdido.

O que o teste pode e não pode decidir

Um teste de faísca separa graus e sinaliza uma incompatibilidade. Faiscar uma barra contra uma amostra de referência do grau no pedido diz em um minuto se os dois são o mesmo material, e faiscar uma pilha mista de retalhos a classifica de volta em famílias. O que o teste não faz é produzir uma química. Dois testadores olhando para o mesmo estouro em luz diferente o descreverão de forma diferente, e a leitura muda com a visão de quem a faz, então o resultado é uma correspondência ou incompatibilidade contra uma amostra e nunca um valor de carbono ou cromo.

Essa é a divisão de trabalho em um pedido de aço ferramenta. O teste de faísca pertence ao chão de fábrica e à inspeção de recebimento, onde a questão é se esta barra é o grau que foi pedido. A composição no certificado é uma cadeia separada que começa com a análise da panela na usina, conforme estabelecido na página de teste da química de um lote de aço ferramenta, e a documentação que chega com a entrega é verificada contra o pedido na página de verificação de qualidade do aço ferramenta.

A configuração que torna a leitura repetível

A faísca é uma lasca de aço queimando no ar, então qualquer coisa que mude a lasca muda a leitura. O procedimento publicado fixa o rebolo, a pressão e a luz, e pede ao testador que mantenha um conjunto de amostras cujo grau e dureza são conhecidos. Os pontos abaixo são os que decidem se duas leituras feitas com uma semana de diferença podem ser comparadas.

Ponto de configuração	O que o teste exige	Por que importa para a leitura
Velocidade da roda	Um esmerilhador de alta velocidade operando a 10.000 a 20.000 rpm	A faísca é a lasca queimando no ar. Abaixo dessa velocidade as lascas saem frias demais para queimar em um fluxo legível.
Tamanho e granulometria do rebolo	Um rebolo abrasivo de 2 a 3 in. (50,8 a 76,2 mm) de diâmetro, aproximadamente 40 de granulometria	Um rebolo pequeno e uma granulometria grossa fazem um corte leve que lança um fluxo limpo em vez de aquecer a amostra.
Condição do rebolo	Reavive o rebolo para que não esteja carregado com grãos de esmerilhamento anterior	Grãos carregados cortam mais frio e lançam faíscas que não pertencem ao aço à sua frente.
Pressão de contato	Não use pressão que desacelere o rebolo abrasivo	Um rebolo arrastado para uma velocidade mais baixa queima o aço de forma diferente e afasta o padrão de estouro da amostra de referência.
Superfície da amostra	Não teste uma camada superficial descarbonetada ou com carepa	A camada superficial não é o aço que foi pedido. Uma pele descarbonetada faisca como um material de carbono mais baixo do que a barra abaixo dela.
Luz	Luz difusa, uma sala que não seja nem muito iluminada nem escura	A cor é metade da leitura e é lida contra o ambiente. O mesmo estouro lê-se de forma diferente em um galpão claro e em um canto escuro.
Amostras de prática	Monte um conjunto de amostras identificadas por grau e dureza e faisca-as diariamente	As porções claras e escuras de um estouro são aprendidas a olho. Um testador que não olhou para uma amostra conhecida recentemente está lendo a comparação de memória.

A prática recomendada para teste de faísca, da seção de teste de faísca do Tool and Die Making Troubleshooter. As amostras de referência são conforme identificadas nas próprias amostras.

Carbono e dureza no estouro

O carbono define o tamanho do estouro. Um aço de baixo carbono lança um estouro curto e esparso e o fluxo continua além dele, enquanto um aço ferramenta de 1% de carbono lança um estouro grande e complicado com muitas bifurcações. A dureza fica sobre essa leitura. Uma barra endurecida lança um padrão mais longo e denso do que o mesmo grau na condição recozida, então um testador comparando uma peça endurecida contra uma amostra recozida tem que esperar a diferença antes de chamá-la de incompatibilidade. É por isso que um conjunto de referência é mantido na mesma condição das peças sendo verificadas, e por que o teste não é executado em uma superfície descarbonetada ou com carepa, que faisca como um aço de carbono mais baixo do que o material abaixo dela.

O que cada elemento de liga faz à faísca

Os elementos de liga trabalham na direção oposta ao carbono. Eles suprimem o estouro e adicionam cor e forma, e o testador lê o grau a partir dessa combinação. Nos grupos de aço ferramenta as separações úteis são as entre as famílias de trabalho a frio, trabalho a quente e alta velocidade, que diferem em teor de cromo, tungstênio, molibdênio e vanádio.

Elemento	O que faz à faísca	O que o testador está lendo
Carbono	Quanto maior o teor de carbono, mais abundante e mais complexa é a explosão	A intensidade da explosão é a leitura de carbono. O aço temperado produz um padrão mais longo e mais denso do que o mesmo grau no estado recozido.
Silicon	Suprime a explosão de carbono e queima em vermelho escuro	Uma explosão suprimida sobre um fluxo vermelho escuro aponta para o silício como desoxidante, e não para um aço de baixo carbono.
Cromo	Suprime o fluxo de faíscas e queima em laranja brilhante	A cor laranja são os carbonetos. O cromo aumenta a temperabilidade e a resistência ao desgaste e eleva a temperatura de têmpera, razão pela qual as famílias de alto cromo apresentam leitura diferente do aço carbono.
Níquel	Suprime ligeiramente o fluxo e a explosão e termina o fluxo com uma língua bifurcada	Uma língua bifurcada no final de um fluxo de outra forma calmo é a assinatura do níquel.
Tungstênio	Suprime os efeitos dos outros elementos e queima com um padrão de língua laranja brilhante	O tungstênio sobrepõe-se ao resto da leitura, de modo que um aço rápido faisca num padrão definido principalmente pelo seu teor de tungstênio.
Vanádio	Torna o fluxo de faíscas mais brilhante como um todo	O vanádio é lido como brilho geral, e não como uma explosão ou cor separada.
Molibdênio	Produz uma ponta de lança característica	A ponta de lança é a assinatura única mais útil nos grupos de aço ferramenta, porque os graus de trabalho a quente e de alta velocidade são separados pelo seu teor de molibdênio.
Manganese	Tem um efeito mínimo quando o aço contém quantidades moderadas ou grandes de outros elementos de liga	O manganês é um desoxidante e uma adição de temperabilidade, e não decide a leitura num aço ferramenta ligado.

A assinatura de faísca de cada elemento de liga, da seção de teste de faísca do Tool and Die Making Troubleshooter, ela própria extraída dos gráficos de faísca da Bethlehem Steel e da Carpenter Technology.

Lidas em conjunto, essas assinaturas são o que faz um aço rápido parecer diferente de um aço de trabalho a frio na roda. Um grau ao tungstênio sepulta as assinaturas de todo o resto numa língua laranja brilhante, um grau ao molibdênio mostra uma ponta de lança, e um grau ao cromo mostra um fluxo laranja intenso com explosão suprimida. Os graus e suas faixas de composição estão listados na Tabela de composição de aços para ferramentas, e os mesmos elementos são o que separa uma família de outra na tabela de propriedades do aço ferramenta.

Onde o teste termina e o certificado começa

Um teste de faísca responde rapidamente a uma pergunta do chão de fábrica, e vale a pena ser claro sobre quais perguntas ele não responde. Ele não consegue separar uma fusão convencional de uma refusão ESR ou VAR do mesmo grau, porque a refusão altera a limpeza e a estrutura, e não a química. Ele não consegue medir dureza, que pertence à página de métodos de ensaio de dureza, e não consegue encontrar defeitos internos como inclusões, porosidade ou segregação central, que é o assunto da página de defeitos de barras laminadas e o página de macroataque e segregação de carbonetos.

A regra prática é que um teste de faísca é uma triagem e um certificado é o registro. Se a triagem indicar que a barra é do grau errado, pare e levante a questão com o fornecedor antes da usinagem, porque uma troca detetada na inspeção de recebimento custa uma ligação telefônica e a mesma troca detetada após a têmpera custa a peça. Se a triagem indicar que a barra corresponde, o certificado do laminador e o número de corrida são o que documenta o trabalho.

Para onde ir em seguida

Os graus são descritos um a um nas páginas de graus, incluindo D2, A2, O1, S7 e H13, e o lado de aplicação está indexado na Localizador de materiais de aço ferramenta. Onde a leitura é uma cor e não uma explosão, as temperaturas por trás dessas cores estão tabeladas na Tabela de cores de aquecimento do aço.

Ler esta página em relação à sua própria prática

Esta página é um resumo de referência da prática de oficina publicada e não é uma especificação da Aobo Steel nem um procedimento de teste nosso. A aparência da faísca depende da roda, da luz e da experiência do testador, e uma leitura é uma comparação com uma amostra conhecida, e não uma medição. A liberação de material para produção é decidida pelo certificado de ensaio do material e pela prática de inspeção em vigor na sua planta.

Fonte, Tool and Die Making Troubleshooter, R. M. Leed, Society of Manufacturing Engineers, 2003.