Guia para Usinagem e Fabricação de Aço Ferramenta A2

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A Aobo Steel fornece aço A2 recozido com dureza entre 200 e 235 HB para usinagem limpa antes da têmpera. Envie suas dimensões e quantidades ou veja os detalhes completos do produto.

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Estratégias de usinagem e parâmetros de corte do aço ferramenta A2

A2 é uma liga média. aço para ferramentas de trabalho a frio. Na condição recozida, com dureza aproximada de 200–235 HB, pode ser usinado utilizando métodos convencionais. No entanto, uma vez endurecido, seu alto teor de carbonetos de cromo torna o material altamente abrasivo, aumentando rapidamente o desgaste da ferramenta e a dificuldade de usinagem.

As velocidades de corte iniciais recomendadas para o aço A2 recozido são mostradas abaixo. Esses valores devem ser ajustados levando em consideração a rigidez da máquina, a qualidade da ferramenta de corte, a condição do fluido de corte, a fixação da peça e a geometria da peça.

Usinabilidade do aço ferramenta A2 em comparação com O1, H13 e D2

As classificações de usinabilidade são normalmente avaliadas na condição recozida e comparadas com o aço ferramenta W1 na especificação 100%.

Usinabilidade versus Retificação

Usinabilidade Refere-se ao desempenho de corte no estado recozido. Moabilidade Refere-se à remoção de material após o endurecimento.

Perfuração e retificação de aço ferramenta A2

Para perfuração em geral, brocas padrão de aço rápido são suficientes. Para maior produtividade ou produção em lotes, recomenda-se o uso de brocas de cobalto ou carboneto.

O aço A2 apresenta forte tendência ao endurecimento por deformação. Durante a furação, mantenha o avanço contínuo e evite paradas. Qualquer interrupção permite que a superfície do furo endureça, dificultando o processamento posterior.

O processo de retificação deve ser cuidadosamente controlado. O calor excessivo pode revenir ou endurecer a superfície localmente, formando martensita não revenida e quebradiça, o que pode levar ao surgimento de trincas durante a retificação. Utilize passes controlados e aplique fluido de corte de forma consistente. Para componentes que necessitam de retificação extensa, recomenda-se um tratamento de alívio de tensões após a retificação.

Processo de soldagem para aço ferramenta A2

O aço A2 pode ser soldado, mas suas características de endurecimento ao ar criam um alto risco de fissuras se os procedimentos não forem devidamente controlados.

Antes da soldagem, prepare a trinca em formato de U para reduzir a concentração de tensões. A peça deve ser pré-aquecida a aproximadamente 427–482 °C (800–900 °F) e mantida nessa temperatura durante a soldagem.

Após a soldagem, deixe a peça esfriar lentamente até cerca de 95°C (200°F) e, em seguida, realize imediatamente o revenimento ou alívio de tensões para reduzir o risco de trincas.

A seleção do material de enchimento depende do objetivo:

• Para peças submetidas a tratamento térmico, utilize uma composição A2 compatível.
• Para reparos ou camadas de amortecimento, o aço inoxidável tipo 312 é comumente utilizado.

O impacto do tratamento térmico do aço ferramenta A2 na fabricação

O A2 é normalmente fornecido na condição recozida, com uma matriz ferrítica e carbonetos esferoidizados, proporcionando uma usinabilidade ideal.

Se o material tiver sido trabalhado a frio ou endurecido, ele deve ser recozido antes da usinagem. O processo típico de recozimento inclui:

• Aquecimento a 899°C (1650°F).
• Deixar em repouso por 2 horas para cada polegada de espessura.
• Resfriamento do forno a uma taxa não superior a 50°F/hora até 900°F (482°C).
• Resfriamento por ar até a temperatura ambiente.

Isso restaura a dureza para aproximadamente 235 HB, permitindo a usinagem adequada.

Após o endurecimento, normalmente por resfriamento ao ar a partir de cerca de 968 °C (1775 °F), o aço A2 atinge uma dureza de 63–65 HRC. Nesse nível de dureza, a usinagem convencional deixa de ser viável. O acabamento final deve ser obtido por retificação ou eletroerosão (EDM).

Ao utilizar eletroerosão (EDM), forma-se uma camada frágil e "branca" na superfície. Essa camada contém alta tensão residual e deve ser completamente removida por polimento ou retificação. Um ciclo de revenimento para alívio de tensões deve ser realizado imediatamente após a remoção da camada superficial para evitar microfissuras.

Desafios e soluções frequentes

1. Endurecimento por deformação

O endurecimento por deformação é um dos problemas mais comuns na usinagem do A2. Se a ferramenta estiver cega ou o corte for muito superficial, ocorre atrito na superfície em vez de corte, formando uma camada endurecida que impede a penetração adicional da ferramenta.

Solução: Use ferramentas afiadas e mantenha um avanço constante e firme. Evite cortes superficiais e atrito na superfície.

2. Distorção Dimensional

Embora o aço A2 ofereça melhor estabilidade dimensional do que os aços de têmpera em água, ainda ocorre distorção durante o tratamento térmico. A expansão típica é de cerca de 0,001 polegada por polegada.

Solução: Deixe uma margem de usinagem suficiente antes do tratamento térmico para compensar a alteração dimensional e remover as camadas descarbonetadas durante o acabamento.

3. Trincas de retificação

Trincas de retificação ocorrem quando a tensão térmica excede a resistência do material, especialmente no aço A2 endurecido.

Solução: Utilize rebolos macios e de estrutura aberta e aplique fluido de corte continuamente. Para peças soldadas ou retificadas intensivamente, realize um revenido adicional para alívio de tensões a uma temperatura 14–28 °C (25–50 °F) abaixo da temperatura de revenido original.

Erros comuns na usinagem do aço ferramenta A2

Compreender os desafios típicos da usinagem é apenas o primeiro passo. Na prática, a maioria das falhas prematuras de ferramentas A2 decorre de erros de processo evitáveis que introduzem tensões residuais, microfissuras ou microestruturas instáveis durante a fabricação.

1. Práticas inadequadas de EDM

Erro: Utilizando eletroerosão sem o devido acabamento e deixando a superfície resultante intacta.

Conseqüência: A eletroerosão gera uma camada "branca" refundida e frágil, com alta tensão residual e microfissuras. Sob carga de serviço, essas fissuras se propagam rapidamente, levando a lascamento ou falha catastrófica.

Solução: Utilize parâmetros de acabamento refinados, como baixa corrente e alta frequência, para minimizar a profundidade dos danos. Remova completamente a camada branca por meio de retificação ou polimento, seguido de revenimento para alívio de tensões a uma temperatura 15–25°C (25–45°F) abaixo da temperatura de revenimento original.

2. Moagem agressiva ou descontrolada

Erro: Remover material em excesso de uma só vez, usar rebolos duros ou carregados, ou aplicar fluido de corte insuficiente.

Conseqüência: O calor excessivo causa danos à superfície. O aquecimento subcrítico provoca sobretêmpera e pontos fracos, enquanto o superaquecimento seguido de resfriamento rápido forma martensita quebradiça e não revenida. Ambas as condições criam tensões superficiais que resultam em trincas de retificação e redução da vida útil da ferramenta.

Solução: Utilize rebolos de estrutura aberta e macia com refrigeração contínua. Aplique passes leves e permita resfriamento suficiente entre as operações. Para peças retificadas intensivamente, realize um tratamento térmico de alívio de tensões.

3. Permitir que as ferramentas se esfreguem (endurecimento por trabalho)

Erro: Utilizar ferramentas cegas, taxas de avanço baixas ou permitir que a fresa fique parada e esfregue em vez de cortar.

Conseqüência: Ocorre endurecimento superficial por trabalho a frio, formando uma camada endurecida que impede a penetração adicional da ferramenta e leva ao desgaste rápido ou à quebra da mesma.

Solução: Mantenha as ferramentas de corte afiadas e aplique uma taxa de avanço constante e positiva. Certifique-se de que a ferramenta esteja sempre cortando abaixo da camada endurecida pelo trabalho. Evite o uso de punção de centro convencional; utilize uma punção tripé para marcar os locais de furação.

4. Cantos afiados e acabamento superficial ruim

Erro: deixando cantos internos vivos, marcas de usinagem profundas ou superfícies ásperas antes do tratamento térmico.

Conseqüência: Essas características atuam como concentradores de tensão. Durante o resfriamento rápido, a tensão térmica se localiza nesses pontos, frequentemente causando fissuras. Mesmo que não ocorram fissuras durante o tratamento térmico, a falha por fadiga é provável em serviço.

Solução: Utilize filetes generosos e transições suaves. Remova marcas de usinagem profundas e evite arestas vivas. Aplique processos de acabamento para reduzir a concentração de tensão superficial antes do endurecimento.

5. Remoção insuficiente de material (camada de descarbonetação)

Erro: Usinagem muito próxima da superfície original laminada a quente sem remover a camada descarbonetada.

Conseqüência: A superfície permanece com baixo teor de carbono e não consegue atingir a dureza total. Isso cria uma camada externa macia e aumenta o risco de transformação irregular e fissuras durante o tratamento térmico.

Solução: Sempre remova a "casca" descarbonetada por usinagem. Como regra geral, remova aproximadamente 1/16 de polegada, ou 5–10% da dimensão da seção, de todas as superfícies para garantir propriedades consistentes do material.

6. Ignorar o alívio do estresse após usinagem pesada

Erro: Submeter peças com usinagem complexa diretamente ao processo de têmpera sem alívio de tensões.

Conseqüência: As tensões residuais de usinagem são liberadas durante o aquecimento, causando distorções como empenamento ou torção, o que leva à instabilidade dimensional e ao descarte de material.

Solução: Realizar recozimento de alívio de tensões subcríticas após o desbaste. Em seguida, concluir a usinagem antes do tratamento térmico final.