Alternativas ao D2: Escolha o aço ferramenta correto com base no modo de falha.

Um bom D2 A alternativa deve resolver o problema real da falha. Se o D2 se desgastar sem trincar, a substituição deve melhorar a resistência ao desgaste. Se o D2 lascar ou trincar, a substituição deve melhorar a tenacidade. Se o D2 deformar sob carga, a substituição deve melhorar a dureza, a resistência à compressão ou a dureza a quente. A escolha correta depende de como o D2 falha em serviço.

Selecione as alternativas D2 por modo de falha.

Utilize primeiro o padrão de falhas. A comparação de desempenho vem depois. A decisão final ainda depende da geometria da ferramenta, do material a ser trabalhado, do volume de produção, do tratamento térmico e da vida útil aceitável da ferramenta.

Quando D2 ainda é a escolha certa

O aço D2 continua sendo uma boa opção quando o desgaste abrasivo é o principal problema e o impacto é limitado. Ele funciona bem em muitas ferramentas para trabalho a frio, pois combina alta resistência ao desgaste com estabilidade dimensional útil após o tratamento térmico.

O aço D2 costuma ser uma boa opção para matrizes de estampagem, matrizes de conformação, punções, matrizes de laminação de roscas, lâminas de corte e outras ferramentas de trabalho a frio, onde o desgaste da aresta de trabalho ocorre gradualmente. Se a ferramenta falhar devido ao desgaste lento e não lascar ou rachar, a substituição do aço D2 por um aço mais resistente pode reduzir a vida útil da ferramenta.

O aço D2 não deve ser substituído simplesmente porque outro aço oferece maior tenacidade, melhor usinabilidade ou uma faixa de dureza publicada mais alta. Essas vantagens só importam quando resolvem o problema real da ferramenta.

Uma borda desgastada, uma borda lascada, uma matriz trincada e um punção deformado exigem soluções diferentes. Tratar todos esses problemas como um único "problema D2" leva a escolhas inadequadas de materiais.

Alternativas quando o D2 falha por desgaste abrasivo

Quando D2 falha devido a desgaste abrasivo, A superfície de trabalho perde material gradualmente. A aresta fica arredondada, a folga da matriz se altera ou a ferramenta perde precisão dimensional. Não há rachaduras significativas ou quebra da aresta. Nesse caso, a alternativa deve melhorar a resistência ao desgaste.

A melhor opção é manter-se dentro do espectro de aços para ferramentas de alta resistência ao desgaste, trabalho a frio ou alta velocidade. Os aços D3 e D6 podem melhorar a resistência ao desgaste abrasivo porque contêm mais carbono e formam um volume maior de carbonetos do que o D2. O D2 contém cerca de 13% de volume de carbonetos, enquanto o D3 e o D6 podem chegar a cerca de 20%. Essas classes de aço são menos tenazes e mais sensíveis ao tratamento térmico.

O D7 é uma versão aprimorada da série D para maior resistência ao desgaste. Ele adiciona aproximadamente 4% de vanádio, que forma carbonetos de vanádio muito duros. Isso melhora a resistência à abrasão, mas o D7 é difícil de usinar e retificar. Sua resistência ao impacto também é baixa, portanto, deve ser usado apenas em aplicações onde a abrasão é predominante e o impacto é limitado.

Os aços rápidos são uma alternativa quando o D2 não oferece resistência ao desgaste ou dureza a quente suficientes. O M2 oferece melhor dureza a quente e um bom equilíbrio entre resistência ao desgaste e tenacidade. O M4 aumenta o teor de carbono e vanádio para maior resistência à abrasão. O T15 vai além, com altos níveis de carbono, tungstênio, cobalto e vanádio, para máxima resistência ao desgaste entre os aços rápidos convencionais para ferramentas.

Os aços-ferramenta produzidos por metalurgia do pó são úteis quando a aplicação exige alta resistência ao desgaste sem a rede grosseira de carbonetos dos aços de alta liga convencionais. P/M M4, CPM 10V, CPM 15V, Vanadis 4 e Vanadis 10 são exemplos dessa tendência. Esses aços são mais caros, mas podem melhorar a resistência ao desgaste e o equilíbrio entre tenacidade e resistência ao desgaste em ferramentas de produção exigentes.

Os carbonetos cementados são a próxima opção quando os aços-ferramenta sofrem desgaste excessivo. O carboneto de tungstênio e os carbonetos ligados ao aço podem proporcionar uma vida útil muito maior em condições de abrasão severa. Eles não toleram impactos, portanto, necessitam de bom suporte e condições de trabalho estáveis.

Alternativas aos chips D2

Quando D2 chips, A lâmina quebra antes de se desgastar completamente. Isso geralmente significa que a ferramenta precisa de mais resistência, não de maior resistência ao desgaste.

O lascamento geralmente se manifesta como pequenas quebras nas bordas, perda de cantos ou descamação localizada ao longo da aresta de corte ou conformação. É comum quando a ferramenta possui bordas finas, suporte inadequado, cantos vivos, carregamento interrompido ou impacto.

O aço S7 é a opção mais adequada na prática quando a carga de impacto é a principal causa do desgaste. Trata-se de um aço ferramenta resistente a impactos, com uma tenacidade muito superior à do D2. O S7 é uma boa escolha quando a ferramenta quebra ou lasca repentinamente. Não é a melhor opção quando a ferramenta sofre apenas desgaste gradual.

O A2 é uma alternativa mais moderada. Possui menor teor de carbono e cromo do que o D2, formando, portanto, menos carbonetos grandes. Isso proporciona maior tenacidade, mantendo um bom desempenho em trabalhos a frio. O A2 costuma ser uma escolha melhor para substituir cavacos de D2 em ferramentas de trabalho a frio em geral, desde que a aplicação ainda exija uma resistência ao desgaste razoável.

O aço A8 também pode ser considerado quando se necessita de maior resistência a impactos em um aço ferramenta de têmpera ao ar. Os aços S1 e S5 são opções mais resistentes e com maior capacidade de suportar impactos severos, porém sua resistência ao desgaste é muito inferior à do aço D2.

O P/M M4 é uma opção de custo mais elevado quando a ferramenta necessita tanto de resistência ao desgaste quanto de maior tenacidade. Sua distribuição fina de carbonetos reduz a fragilidade associada ao D2 convencional. É útil quando se utilizam cavacos de D2, mas a transição para o S7 sacrificaria muito a vida útil.

Não considere a redução da dureza D2 como uma solução definitiva. Diminuir a dureza pode ajudar ligeiramente, mas o aço D2 não se torna resistente a impactos. Se a lâmina continuar lascando, talvez seja necessário trocar o tipo de aço.

Alternativas quando o D2 racha

Rachaduras É diferente de lascar. Lascar danifica a aresta de corte. Trincas podem se propagar pela ferramenta, levando a uma falha repentina.

O aço D2 pode trincar quando a tensão excede sua tenacidade à fratura. Isso pode ocorrer porque o aço é muito frágil para a carga, mas também pode resultar de cantos vivos, mudanças bruscas na seção transversal, danos por retificação, camada branca resultante da eletroerosão, pré-aquecimento inadequado ou revenimento insuficiente.

Se ocorrerem fissuras em uma ferramenta de trabalho a frio que ainda necessite de resistência ao desgaste, os aços para trabalho a frio com cromo 8% podem ser uma alternativa útil. Eles reduzem a quantidade de carbonetos primários grandes em comparação com o D2, melhorando assim a tenacidade e mantendo um bom desempenho no trabalho a frio.

A liga A2 é uma alternativa comum quando a liga D2 apresenta fissuras durante o serviço normal de trabalho a frio. Ela oferece maior tenacidade e ductilidade, porém menor resistência ao desgaste. Não se trata de uma melhoria em termos de resistência ao desgaste, mas pode reduzir o risco de fissuras.

Os aços S7, S5 e S1 são melhores opções quando a fissuração é causada por impacto, carga repentina ou choque. Esses aços absorvem impactos muito melhor do que o D2. Não devem ser escolhidos quando a principal exigência for longa vida útil à abrasão.

Os aços H11, H12 e H13 são úteis apenas quando a aplicação exige tenacidade ao trabalho a quente, resistência à fadiga térmica ou resistência a altas temperaturas. Normalmente, operam com uma dureza menor, geralmente em torno de 40–48 HRC. Não são substitutos diretos do aço D2 para matrizes de trabalho a frio de alto desgaste.

Os aços P/M representam a opção de maior desempenho quando tanto a resistência ao desgaste quanto a resistência à fissuração são importantes. O aço P/M M4, com dureza de aproximadamente 63–64 HRC, pode oferecer uma tenacidade muito superior à do aço D2 convencional, com cerca de 62 HRC, mantendo ao mesmo tempo alta resistência ao desgaste e à compressão.

A troca do aço não resolverá todos os problemas de fissuras. Uma matriz D2 com cantos internos vivos, marcas profundas de retificação, danos severos por eletroerosão ou tratamento térmico irregular pode apresentar fissuras mesmo que a qualidade do aço seja adequada. Antes de substituir o aço D2, verifique a geometria, a condição da superfície, o tratamento térmico e a direção da carga.

Ferramentas D2 grandes e robustas também merecem atenção. Quando a área de trabalho exige resistência ao desgaste do D2, mas todo o corpo da ferramenta precisa de tenacidade, um projeto com inserto pode ser mais eficaz. O D2 pode ser usado apenas na superfície de desgaste, enquanto um aço de apoio mais resistente suporta a carga.

Alternativas quando o D2 falha por deformação plástica

Deformação plástica Significa que a ferramenta cede sob carga. A borda pode enrolar, a ponta do punção pode deformar-se, a superfície de trabalho pode amassar ou um punção longo pode entortar ou dobrar.

Isso não é o mesmo que desgaste abrasivo. O desgaste remove material. A deformação plástica ocorre quando a tensão excede o limite de elasticidade do aço.

O primeiro ponto a verificar é a dureza. O aço D2 costuma ter dureza entre 58 e 60 HRC, buscando um equilíbrio entre resistência ao desgaste e tenacidade. Se a ferramenta deformar nessa faixa de dureza, uma condição de dureza mais alta pode melhorar a resistência à compressão.

Quando o aço D2 ainda se deforma com alta dureza, os aços rápidos tornam-se mais relevantes. Os aços M2 e M4 podem operar com durezas mais elevadas, geralmente em torno de 60–66 HRC, e oferecem melhor desempenho à compressão. São escolhas comuns para aplicações de conformação a frio, extrusão e corte sob alta carga.

O aço T15 pode ser usado onde se exige uma resistência à compressão muito alta. Ele pode atingir 65–67 HRC em aplicações de insertos de matrizes. Esse nível é útil para cargas severas, mas requer um projeto cuidadoso, pois o risco de falha frágil aumenta.

Os aços para ferramentas P/M também podem ser usados quando a ferramenta requer alta dureza, alta resistência ao desgaste e boa tenacidade. Sua fina distribuição de carbonetos proporciona um melhor equilíbrio de propriedades do que os aços de alta liga convencionais.

O calor também pode causar deformação plástica. Se o atrito ou a temperatura de serviço amolecerem a superfície de trabalho, a ferramenta pode ceder lentamente ao longo de muitos ciclos. Nesse caso, a alternativa deve melhorar a dureza a quente. Os aços rápidos M2, M4 e com liga de cobalto são mais resistentes em certas direções do que o D2.

Erros comuns na escolha de alternativas ao D2

O erro mais comum é escolher uma peça de reposição antes de identificar a causa da falha. As alternativas D2 devem ser selecionadas com base no problema real da ferramenta.

Se o aço D2 se desgastar, não resolva o problema com um aço de choque. Se o aço D2 lascar, não resolva o problema com um aço de desgaste mais frágil. Se o aço D2 trincar, não assuma que a classe está errada antes de verificar o projeto da ferramenta e os danos de processamento. Se o aço D2 deformar, não escolha um aço mais resistente primeiro; verifique a dureza, a carga de compressão, o calor e o suporte da ferramenta.

Algumas alternativas são verdadeiras substitutas de materiais. Os aços para trabalho a frio A2, S7 e 8% Cr, bem como os aços das classes M2, M4 e P/M, podem substituir o D2 em condições específicas de falha. Outras soluções não são substitutas diretas. Revestimentos, nitretação, insertos de metal duro e projetos de revestimento resolvem problemas mais específicos e dependem muito do projeto da ferramenta.

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