Seleção de aços para matrizes e punções para trabalho a frio

O que são matrizes e punções para trabalho a frio?

Matrizes e punções para trabalho a frio são ferramentas comuns usadas na indústria para trabalhar com metal, como cortar formas ou prensar metal em formatos específicos. "Trabalho a frio" significa que essas ferramentas trabalham à temperatura ambiente, ao contrário do "trabalho a quente", que requer aquecimento do metal. Como não há alta temperatura para amolecer o metal, o aço da ferramenta deve ser forte para suportar tensões e desgaste.

Diferentes aplicações de trabalho a frio exigem diferentes tipos de aço:

• Alguns exigem que o aço seja muito resistente ao desgaste (alta resistência à abrasão para durar mais).
• Alguns precisam que o aço seja resistente (alta tenacidade, não propenso a rachaduras).
• Alguns podem precisar de um equilíbrio entre ambos.

Seleção de aços para matrizes e punções para trabalho a frio

A seleção de materiais para matrizes e punções para trabalho a frio concentra-se no equilíbrio entre resistência ao desgaste e tenacidade, dependendo da aplicação:

• Use aço simples (por exemplo, W1, O2) para moldes pequenos.
• Aços avançados (por exemplo, A2, D2) para moldes grandes ou altas exigências.
• Aços resistentes a impactos para materiais espessos (ex.: S1, S5).
• O custo e a taxa de impacto também devem ser considerados.

O que são resistência ao desgaste e tenacidade?

As duas propriedades mais importantes na escolha do aço são a resistência ao desgaste e a tenacidade:

• A resistência ao desgaste é a capacidade do aço de resistir ao atrito ou ao desgaste. As ferramentas sempre entram em atrito com o metal e se desgastam rapidamente se não apresentarem boa resistência à abrasão.
• Tenacidade: a capacidade do aço de absorver energia sem quebrar quando uma força é aplicada. Por exemplo, uma ferramenta pode rachar se for atingida repentinamente e tem baixa tenacidade.

Comparação de classificações de aço

W1 e W2: A tenacidade é a mais alta (7) e a resistência à abrasão é média (4).

A7 e D7: maior resistência à abrasão (9), mas tenacidade muito baixa (1 ou 2).

A2: resistência à abrasão (6) e tenacidade (5) mais equilibradas.

D2 e D4: resistência à abrasão muito alta (8), mas baixa tenacidade (2 ou 1).

Características e utilizações dos diferentes aços

Diferentes aços são adequados para diferentes situações:
1. Aços endurecíveis em água. W1, W2: Estes aços são endurecidos por têmpera em água (aquecimento e resfriamento em água). Caracterizam-se por alta tenacidade, média resistência ao desgaste, baixo custo e adequação para moldes pequenos.
2. Aços endurecidos em óleo, como O1, O2, são caracterizados pela resistência ao desgaste e tenacidade, e são médios, adequados para moldes de pequeno e médio porte
3. Aços endurecíveis ao ar, como A2, D2 e D4, são resfriados e endurecidos ao ar, com pequenas alterações dimensionais, sendo adequados para peças grandes. O A2 apresenta um equilíbrio entre resistência ao desgaste e tenacidade, sendo comumente utilizado em peças puncionadas de até 76,2 mm (3 polegadas) de largura. Os aços D2 e D4 apresentam alta resistência ao desgaste, mas baixa tenacidade, sendo adequados para moldes que precisam ser resistentes à abrasão.
4. Aços rápidos, como M2 e M4, contêm tungstênio, molibdênio e outras ligas. Sua resistência ao desgaste é muito alta, mas sua tenacidade é baixa. Portanto, é adequado para ferramentas de corte de alta velocidade ou para aplicações ultrarresistentes ao desgaste.
5. Aço resistente a impactos, como S1 e S5, quando a espessura do material é maior que 6,35 mm (0,25 polegadas), com S1 ou S5, são adequados para usinagem de moldes de materiais espessos.

Fatores-chave na escolha do aço

Há vários fatores a considerar ao selecionar o aço:

1. Tamanho

• Moldes pequenos: W1, W2 ou O1 são suficientes.
• Use aços endurecíveis ao ar, como A2 e D2, para moldes grandes (por exemplo, peças puncionadas com largura de 76,2 mm).

2. Requisitos de utilização

• Se você precisa de resistência ao desgaste (duradouro), escolha D2, D4, A7 e D7.
• Se você precisa de tenacidade (resistência ao impacto), selecione W1, W2, S1, S5.
• Desempenho de equilíbrio: escolha A2.

3. Custo

• O custo do aço não representa uma porcentagem alta do custo total da ferramenta. Para pequenas séries de produção, o custo do D2 é de cerca de 10%; para material mais espesso (12 mm), pode ser de 50%.
• Embora o aço de alta qualidade seja caro, ele pode ser mais econômico e ter bom desempenho.

4. Proporção de punção e material

• A relação entre o diâmetro do punção e a espessura do material afeta a seleção do aço
• São necessárias relações menores, pressões de ferramentas maiores e maior tenacidade.