Aço ferramenta forjado versus laminado: diferenças, dimensões e quando usar cada um.

A forjagem e a laminação moldam o aço por meio de deformação plástica em alta temperatura, mas resultam em estruturas internas diferentes e atendem a faixas de tamanho distintas. Para compradores de aço ferramenta, a decisão é guiada principalmente pelo tamanho necessário e pela integridade interna exigida pela aplicação. O custo também é um fator importante, embora dependa da forma e do fornecedor, e nem sempre seja favorável ao aço laminado. Barras laminadas são a forma usual para pequenos diâmetros redondos. O material forjado é a escolha para seções transversais maiores, para ferramentas críticas de fundição e extrusão, e em situações onde a integridade interna é imprescindível. Aços ferramenta com alto teor de carbono e alta liga exigem uma alta taxa de redução para o trabalho adequado no centro, portanto, a transição ocorre precocemente. Barras redondas acima de aproximadamente 70 mm geralmente são forjadas em vez de laminadas.

Como funciona o rolamento

A laminação consiste em passar aço aquecido por cilindros rotativos que reduzem a seção transversal até o tamanho desejado. É um processo contínuo de alta produtividade, projetado para tamanhos padrão, razão pela qual a barra laminada tem um custo menor por quilograma. As desvantagens são direcionais. O grão é alongado na direção da laminação, portanto, as propriedades transversais podem ser inferiores às longitudinais, e seções maiores podem apresentar porosidade ou segregação na linha central. A capacidade do laminador e a taxa de redução também limitam o tamanho útil. Para aços-ferramenta, a barra redonda laminada é limitada a pequenos diâmetros, uma vez que seções maiores não receberiam trabalho suficiente para consolidar o centro. O aço-ferramenta laminado abrange pequenas barras padrão para trabalhos a frio e aplicações gerais de engenharia.

Como funciona a forja

A forjagem em matriz aberta comprime o aço aquecido sob uma prensa ou martelo, e sua principal vantagem é a integridade interna. O trabalho compressivo fecha a porosidade e consolida a estrutura do lingote fundido no centro, algo que grandes seções laminadas muitas vezes não conseguem alcançar. Com uma taxa de redução suficientemente alta, ou seja, o quanto a seção transversal é trabalhada a partir do lingote, a forjagem também quebra a segregação e as bandas de carbonetos de forma mais completa. Uma barra ferrosa simples, trefilada, ainda retém o fluxo direcional de grãos, portanto, a forjagem não é necessariamente uniforme em todas as direções. Os ganhos são a integridade e, em altas reduções, uma estrutura mais limpa e homogênea. A forjagem também permite atingir tamanhos que a laminação não consegue, com barras redondas forjadas disponíveis em diâmetros superiores a 1000 mm. Costuma-se presumir que a forjagem custa mais por quilograma, mas, na prática, o preço depende da classe do metal, da forma e da capacidade do fornecedor. Onde a capacidade de forjamento em matriz aberta é abundante, como acontece em toda a China, as barras de aço forjado para ferramentas têm preços competitivos e servem como forma de fornecimento rotineira para qualquer coisa acima de pequenos diâmetros, não apenas para grandes blocos e matrizes críticas.

Principais diferenças em resumo

Fluxo de grãos e fatores que influenciam a qualidade.

Tanto o aço laminado quanto o forjado exibem fluxo de grãos direcional na direção de trabalho e, em ambos os casos, a tenacidade transversal e a ductilidade podem ser bem inferiores aos valores longitudinais, frequentemente de 10 a 30% para impacto e alongamento. A dureza e a resistência à tração diferem muito menos. O forjamento, por si só, não elimina essa direcionalidade. O forjamento faz duas coisas que são mais importantes para o aço ferramenta. Ele trabalha toda a seção transversal, incluindo o centro de grandes seções que a laminação pode deixar subtraídos, e, com uma taxa de redução suficientemente alta, quebra a segregação e as bandas de carbonetos herdadas do lingote fundido. Para matrizes exigentes, um centro íntegro e uma distribuição uniforme de carbonetos são mais importantes do que qualquer rótulo isolado. Esses fatores são obtidos por meio de redução suficiente e práticas adequadas de forjamento, e não simplesmente pela escolha do aço forjado em detrimento do laminado.

Quando escolher o aço ferramenta forjado

O material forjado é a escolha certa em quatro situações.

As seções transversais maiores vêm em primeiro lugar. Quando uma matriz ou molde requer um tamanho que os laminadores não conseguem produzir, a forjagem é a única opção. Um bloco de matriz H13 de 500 mm por 800 mm não pode ser laminado; ele precisa ser forjado.

A qualidade interna crítica vem em segundo lugar. Os moldes de fundição sob alta pressão são submetidos a ciclos de cargas térmicas elevadas e não toleram defeitos internos. O trabalho de compressão na forjagem fecha a porosidade e refina a estrutura do lingote, que é exatamente o que essas aplicações exigem.

A vida útil premium é o terceiro fator a ser considerado. Quando uma falha inesperada no chip resulta em paradas de produção dispendiosas, qualquer diferença de preço é compensada pelo menor risco de falha e maior vida útil.

As ferramentas de grande porte em H13 são a quarta opção mais comum na prática. Matrizes grandes em H13 para fundição e extrusão de alumínio são quase sempre forjadas, devido às exigências de tamanho e qualidade. Essa é uma parte essencial do fornecimento da Aobo Steel.

Quando o aço laminado para ferramentas é suficiente

O material laminado é a escolha certa quando as dimensões se mantêm dentro da capacidade da usina, quando a aplicação evita cargas térmicas ou mecânicas extremas, ou quando a usinagem pesada removerá a maior parte da superfície de qualquer maneira. Para pequenas seções dentro da faixa de laminação, a laminação produz uma qualidade plenamente adequada. Muitos trabalhos de trabalho a frio em D2, A2, e O1 Funciona em material em rolo sem problemas.

H13 forjado versus laminado: uma análise mais detalhada.

O modelo H13 é onde a escolha se torna mais importante, pois abrange tanto matrizes padrão pequenas quanto ferramentas de fundição e extrusão de grande porte.

O aço laminado H13 é fornecido em tamanhos padrão pequenos e é adequado para ferramentas de pequeno porte.

O aço forjado H13 é adequado para peças redondas maiores e blocos de grande porte com mais de 1000 mm, oferecendo a integridade interna e o controle de segregação exigidos por matrizes de alta qualidade. Para fundição de alumínio em grande volume, os compradores frequentemente especificam o aço de acordo com a norma NADCA #207 (revisão de 2018), o padrão aceito pela indústria que classifica o aço para matrizes H13 com base na microlimpeza, bandas de carbonetos e microestrutura recozida, em vez de apenas pelo método de forjamento. As classes Premium e Superior exigem limites rigorosos para as bandas de carbonetos, que são alcançados por uma alta taxa de redução e ESR (refusão por eletroescória). Para as matrizes maiores e mais críticas, a tecnologia ESR combinada com forjamento proporciona a mais alta qualidade disponível.

Para seleção de grau e dimensionamento em um projeto H13 específico, consulte nosso Guia de aço ferramenta H13.

Verificação de Qualidade

Seja forjado ou laminado, um fornecimento confiável deve ser acompanhado de documentação. Isso significa um Certificado de Teste de Fábrica que abranja a composição química, o teste de dureza no estado recozido, a inspeção dimensional e superficial e, mediante solicitação, o teste ultrassônico para integridade interna. Para matrizes críticas, também é importante solicitar a taxa de redução e, quando relevante, a classificação de microlimpeza ou bandas, pois esses indicadores descrevem o grau de acabamento da estrutura fundida. A tecnologia ESR, combinada com o forjamento, oferece a mais alta qualidade disponível.

Fornecimento de aço forjado e laminado da Aobo Steel

A Aobo Steel fornece aços ferramenta forjados e laminados em diversas classes comuns para trabalho a frio e a quente, incluindo D2, H13, A2, O1, 440C e P20, em barras redondas, barras chatas, chapas e blocos forjados. Com uma sólida base em forjamento, nossas barras forjadas têm preços competitivos, permitindo que os compradores obtenham a robustez interna do forjado sem o custo adicional geralmente associado a esse processo. Informe-nos a classe, o tamanho e a quantidade desejada e confirmaremos a disponibilidade e o prazo de entrega.

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