Seleção de aços para matrizes de cunhagem

Causas de falha da matriz de cunhagem

Os moldes para gravação de moedas podem ser danificados pelos seguintes problemas:

• Desgaste: a superfície da matriz se desgasta, especialmente quando a pressão é baixa e o material da peça é macio, o metal pode grudar na matriz, causando maior desgaste.
• Amassado: a superfície do molde é pressionada para baixo.
• Rachaduras: o molde racha, geralmente porque está sob muita pressão ou o projeto é muito complexo.

Aço comumente usado na indústria da prata – Aço temperado com água W1

Na indústria de ourivesaria (por exemplo, na fabricação de moedas de prata, cobre ou aço inoxidável), a gravação em relevo de moedas é geralmente feita com martelos de queda. O aço mais comumente utilizado para esse fim é o aço W1 endurecido em água, com as seguintes características:

• Dureza da superfície: 59 a 61 HRC (HRC é a unidade de dureza e quanto maior o número, mais duro ele é).
• Propriedades de endurecimento superficial: apenas a camada superficial endurece quando temperada, e o interior permanece mais macio. Essa característica confere ao molde uma superfície dura (resistente ao desgaste) e tenacidade (menos propensa a rachaduras).
• Temperabilidade controlada: O grau de endurecimento do aço pode ser controlado com precisão.

Os aços W1 são adequados para situações em que a pressão não é muito alta e a peça de trabalho é macia, como na gravação em ligas de prata ou cobre.

Desafios e soluções para designs com relevo profundo

Se uma moeda tiver um desenho profundo (por exemplo, um padrão complexo), o aço W1 endurecido em água pode falhar devido a rachaduras. Para resolver esse problema, os seguintes aços estão disponíveis:

1. Aço carbono para ferramentas de endurecimento profundo: endurece até uma profundidade maior e pode suportar estampagens mais complexas.

2. Aço macio (por exemplo, S1 ou L6):

• Dureza: 57 a 59 HRC.
• Classificação de tenacidade: 6 a 8 (resistente e menos propenso a rachaduras).

3. Aços de alta tenacidade (ex.: H11 ou H12):

• Dureza: 45 a 52 HRC (menor que W1, mas melhor tenacidade).
• Devido à sua menor dureza, a superfície risca facilmente. Ela pode ser protegida com a adição de um revestimento de cromo duro (0,127 a 0,254 mm, ou 0,005 a 0,010 polegadas de espessura).

Seleção de pequenos moldes

Para moldes pequenos que exigem maior resistência ao desgaste, podem ser utilizados os seguintes aços:

• Aço temperado em óleo O1: dureza de 56 a 58 HRC.
• Os aços endurecidos ao ar A2 e D2 têm dureza de 56 a 58 HRC. Esses aços apresentam melhor desempenho em moldes pequenos, pois são resistentes ao desgaste e adequados para impressão de alta precisão.

Como as matrizes são feitas – Hubbing

Matrizes para gravação em relevo de moedas são mais bem produzidas por usinagem em cubo do que por usinagem direta. A usinagem em cubo utiliza uma fresa mestre para moldar a matriz e é muito mais barata do que a usinagem. Como diferentes aços se comportam durante a usinagem em cubo:

• Os aços O1 e A2 podem ser prensados a frio no cubo, mas podem exigir recozimento intermediário (aquecimento para amolecer o aço e evitar rachaduras muito duras) entre as impressões.
• O aço W1 é mais fácil de prensar no cubo. Sob a mesma pressão, o aço W1 tem o dobro da profundidade de indentação do aço A2.

Resumo: Fatores-chave na escolha do aço

Em resumo, os seguintes fatores precisam ser considerados ao escolher o aço para matrizes de gravação de moedas:

• Resistência ao desgaste: a matriz deve poder ser usada por um longo período sem desgaste.
• Tenacidade: o dado não deve rachar facilmente.
• Propriedades de endurecimento: equilíbrio entre dureza superficial e tenacidade interna.
• Usinabilidade: se é fácil de usinar ou prensar cubos.
• Custo: tente reduzir o custo enquanto o desempenho atende à demanda.

Situações diferentes exigem aços diferentes:

• O aço W1 é adequado para estampagem superficial, baixa pressão e para a indústria de talheres.
• Aço S1, L6: adequado para estampagem profunda, quando é necessária tenacidade.
• Aço H11, H12: quando é necessária máxima tenacidade, com revestimento de cromo duro para proteção.
• Aços O1, A2, D2: moldes pequenos quando é necessária alta resistência ao desgaste.