Aços-ferramenta de alta resistência à compressão para resistência à deformação plástica
No modo de falha por deformação plástica, a aresta de trabalho, a superfície de conformação, a cabeça do punção, o canto da matriz ou a área da cavidade cedem sob carga. A ferramenta pode parecer intacta, mas sua geometria foi alterada, dificultando o controle da precisão da peça, da folga e da estabilidade da conformação.
Aços para ferramentas disponíveis para resistência à deformação plástica
A Aobo Steel fornece aços para trabalho a frio, trabalho a quente e aços rápidos para ferramentas, utilizados em matrizes de alta pressão, punções, ferramentas de conformação, ferramentas de extrusão e aplicações onde o colapso das bordas ou o afundamento da superfície precisam ser controlados.
D2 | 1,2379 | SKD11
Aço para trabalho a frio sob alta pressão, que oferece resistência ao desgaste, estabilidade de borda e resistência à deformação.
D3 | 1.2080 | SKD1
Aço para trabalho a frio de alta dureza, adequado para pressão constante e serviços abrasivos severos.
D6 | 1,2436 | SKD2
Classe de trabalho a frio para condições severas de desgaste e pressão, onde o risco de impacto é controlado.
A2 | 1,2363 | SKD12
Aço para trabalho a frio balanceado, quando a resistência à deformação deve ser combinada com maior tenacidade.
Aço para ferramentas Cr12MoV
Grau GB para trabalho a frio, indicado para matrizes em geral, ferramentas de conformação, ferramentas de corte e aplicações de trabalho a frio resistentes à pressão.
O1 | 1.2510 | SKS3
Aço para trabalho a frio com têmpera em óleo, indicado para ferramentas de carga moderada, matrizes menores e lotes de produção mais curtos.
O2 | 1,2842
Aço para trabalho a frio com têmpera em óleo, indicado para peças de ferramentas em geral e aplicações de pressão moderada.
H11 | 1,2343 | SKD6
Aço para trabalho a quente, resistente à pressão, tenacidade e para serviço em altas temperaturas.
H13 | 1,2344 | SKD61
Aço para trabalho a quente, utilizado em forjamento a quente, fundição sob pressão, extrusão a quente e ferramentas de corte a quente.
M2 | 1.3343 | SKH51
Aço rápido para punções de extrusão a frio, ferramentas de corte e ferramentas especiais de alta pressão.
Para reduzir essa falha, aços-ferramenta de alta resistência à compressão, como D2, D3, D6, A2 e Cr12MoV, são selecionados para aplicações de trabalho a frio que exigem alta dureza, resistência à compressão e resistência ao colapso da superfície ou arredondamento das arestas.
Quando o mesmo problema de deformação surge em temperaturas elevadas, escolhem-se os aços H11 e H13. Em processos como forjamento a quente, fundição sob pressão, extrusão a quente ou cisalhamento a quente, o aço deve resistir simultaneamente à pressão e ao amolecimento.
Em ferramentas reais, a deformação plástica geralmente se manifesta como arredondamento de bordas, afundamento da superfície, deformação do punção, colapso dos cantos da matriz, distorção da cavidade ou folga instável. Essa falha difere do desgaste abrasivo normal porque a ferramenta não apenas perde material, mas também altera sua geometria de trabalho.
A deformação plástica resulta de baixa dureza, resistência insuficiente à compressão ou a quente, ou pressão excessiva. Se ocorrerem lascamento ou fissuras primeiro, pode ser necessária tenacidade, e não dureza.
Aços para ferramentas recomendados com alta resistência à compressão
| Série/Grupo | Notas equivalentes | Melhor uso | Limitação |
|---|---|---|---|
| D2 | 1.2379 / SKD11 / Cr12Mo1V1 | Ferramentas de trabalho a frio de alta pressão que necessitam de resistência ao desgaste e à deformação. | Não é adequado para impactos fortes. |
| D3 | 1.2080 / SKD1 | Ferramentas de trabalho a frio de alta dureza sob pressão constante | Menor resistência que D2 |
| D6 | 1.2436 / SKD2 | Condições severas de desgaste e pressão | O risco de impacto deve ser controlado. |
| A2 | 1.2363 / SKD12 | Ferramentas que necessitam de maior resistência mecânica do que o D2, mantendo ao mesmo tempo a capacidade de resistir à deformação. | Menor resistência ao desgaste do que D2 e D3 |
| Cr12MoV | Grau GB chinês | Matrizes gerais para trabalho a frio, ferramentas de conformação e ferramentas de corte. | O desempenho depende muito do tratamento térmico. |
| O1 / O2 | 1.2510 / 1.2842 | Ferramentas de carga moderada, matrizes menores e lotes de produção mais curtos. | Não adequado para pressão severa. |
| H11 | 1.2343 / SKD6 | Ferramentas para trabalhos a quente que exigem resistência à pressão e robustez. | Não é um aço resistente ao desgaste por trabalho a frio. |
| H13 | 1.2344 / SKD61 | Ferramentas para forjamento a quente, fundição sob pressão, extrusão a quente e corte a quente. | Menor resistência ao desgaste a frio do que os aços da série D. |
| M2 / M4 | Aços rápidos | Punções para extrusão a frio, ferramentas de corte e ferramentas especiais de alta pressão. | Custo mais elevado e utilização mais específica. |
| Aços para ferramentas PM | PM trabalho a frio e PM gradações de alta velocidade | Dureza muito elevada com melhor uniformidade de carbonetos. | Custo mais alto |
| Carboneto cimentado | Classificação WC-Co | Carga de compressão extrema além da capacidade do aço ferramenta | Baixa tolerância à flexão e ao impacto |
D2 geralmente é o ponto de partida prático para resistência à deformação por trabalho a frio. D3 e D6 representam um avanço em direção à resistência ao desgaste e à pressão. A2 é útil quando a ferramenta também precisa de maior tenacidade.
O metal duro é utilizado apenas quando o aço ferramenta não suporta a pressão. Sua resistência à compressão à temperatura ambiente varia de 3.450 a 6.900 MPa, mas é muito menos tolerante à flexão, impacto ou suporte inadequado.
Como escolher o aço ferramenta para resistência à deformação plástica
| Condições de funcionamento | Melhor Direção de Materiais |
|---|---|
| Pressão de trabalho a frio com desgaste | D2 / D3 / D6 / Cr12MoV |
| Pressão de trabalho a frio com risco de lascamento | Direção A2 ou inferior de dureza D2 |
| Pressão moderada e volume de produção reduzido | O1 / O2 |
| Pressão alta acima de aproximadamente 200 °C | H11 / H13 |
| Extrusão a frio severa ou puncionamento de alta carga | Aço ferramenta M2 / M4 / PM |
| A pressão excede a capacidade do aço. | Metal duro ou redesenho da ferramenta |
Para extrusão a frio, limites de pressão práticos são úteis. A pressão do punção é geralmente mantida abaixo de aproximadamente 2.370 MPa e a pressão interna da matriz abaixo de aproximadamente 1.895 MPa. Quando a pressão de trabalho se aproxima desses níveis, a seleção da classe de material deve ser verificada juntamente com a geometria da ferramenta, o suporte de apoio e a área de contato.
Os aços metalúrgicos são úteis quando os aços convencionais de alta liga não conseguem fornecer dureza e tenacidade suficientes simultaneamente. Algumas classes de aço metalúrgico podem atingir cerca de 64-69 HRC, mantendo uma estrutura de carbonetos mais fina do que os aços produzidos convencionalmente.
Aplicações comuns de aços-ferramenta de alta resistência à compressão
| Aplicativo | Direção de Grau Comum | Requisito principal |
|---|---|---|
| Punções e matrizes de estampagem | D2 / D3 / D6 / Cr12MoV | Estabilidade das bordas e resistência ao desgaste |
| Ferramentas de cunhagem | D2 / D6 / M2 | Resistência ao afundamento na superfície |
| Matrizes de laminação de roscas | Aços D2 / M2 / PM | Resistência à pressão e estabilidade dimensional |
| punções de extrusão a frio | Aços D2 / M2 / M4 / PM | Alta resistência à compressão com tenacidade controlada. |
| Matrizes de estampagem profunda | D2 / A2 / Cr12MoV | Geometria de matriz estável |
| Ferramentas para conformação a frio | D2 / A2 / M2 | Resistência à compressão com tenacidade |
| Matrizes de compactação de pó | Aços D2 / D6 / PM / carboneto | Alta resistência à pressão e ao desgaste abrasivo |
| Formando rolos | D2 / D6 / Cr12MoV | Estabilidade da superfície e resistência ao desgaste |
| Matrizes de forjamento a quente | H11 / H13 | Resistência ao calor e à fadiga térmica |
| matrizes de fundição sob pressão | H13 / H11 | Resistência ao calor e à pressão |
| Ferramentas de extrusão a quente | Direção H11 / H13 / H21 | resistência à compressão a quente |
Quando uma alta resistência à compressão não é suficiente
| Problema | Significado da seleção |
|---|---|
| Rachaduras ou lascas primeiro | A alta resistência à compressão é ineficaz se ocorrerem fissuras ou lascas antes da deformação. Nesses casos, aços A2, S7 ou de menor dureza podem prolongar a vida útil da ferramenta em comparação com aços duros da série D. |
| Pressão com calor | Os aços D2, D3, D6 e Cr12MoV resistem à pressão a frio, mas perdem resistência com o aumento da temperatura. Os aços H11 e H13 são melhores opções quando o trabalho a quente em altas temperaturas é combinado com pressão. |
| Sobrecarga local | Se a ferramenta ainda se deformar após a seleção correta do material e o tratamento térmico adequado, a carga pode estar muito concentrada na área de trabalho. Isso geralmente requer um suporte de apoio melhor, uma área de contato maior, um projeto de raio aprimorado ou uma atualização do material para aço metalurgia do pó ou carboneto cementado. |
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