Seleção de aço ferramenta para matrizes compostas
Na fabricação de metais, uma matriz composta realiza múltiplas operações de corte — tipicamente estampagem e perfuração — em um único golpe de prensa em uma estação. Como o corte e a descarga do cavaco ocorrem simultaneamente, o desgaste se concentra nas arestas de corte e ao longo do fluxo de material, tornando a durabilidade da aresta o fator dominante na vida útil da ferramenta.
Essas matrizes operam em condições de trabalho a frio (geralmente abaixo de 200 °C), onde a falha é causada por carga mecânica e não por efeitos térmicos. A vida útil da ferramenta é determinada principalmente pelo desgaste abrasivo causado por inclusões ou carepa e pelo desgaste adesivo (gripagem) devido ao contato metal-metal. Consequentemente, a seleção do material deve priorizar a retenção do fio de corte e a resistência ao lascamento, em vez da dureza a quente ou da fadiga térmica.
Fatores de seleção
A seleção de materiais para matrizes compostas deve ser orientada pelo modo de falha predominante, e não por classificações gerais de propriedades.
A principal relação de compromisso é entre resistência ao desgaste e tenacidade. Alta resistência ao desgaste, obtida por meio de alta dureza e teor de carbonetos, é necessária para manter arestas afiadas em longos períodos de produção. No entanto, o aumento do volume de carbonetos reduz a tenacidade, elevando o risco de lascamento ou trincas nas arestas. Esse equilíbrio deve ser ajustado com base na espessura do material e na geometria da aresta: seções mais espessas e punções complexas priorizam a tenacidade, enquanto estampagem fina e de alto volume favorece a resistência ao desgaste.
A estabilidade dimensional durante o tratamento térmico é uma restrição prática. Matrizes compostas dependem de folgas mínimas, e a distorção afeta diretamente a precisão de corte e a vida útil da ferramenta. Aços de têmpera ao ar são geralmente preferidos porque reduzem a tensão de têmpera e minimizam a alteração dimensional em comparação com os aços de têmpera em óleo.
A dureza de trabalho normalmente varia de 56 a 62 HRC. Com durezas mais baixas, as arestas deformam-se sob carga; com durezas mais altas, a falha frágil torna-se mais provável. A dureza ideal depende de qual modo de falha predominante é o desgaste ou o lascamento.
Aços para ferramentas recomendados
Aço ferramenta AISI D2 |1.2379 | SKD11
O aço D2 é selecionado quando o desgaste é o principal fator limitante. Seu alto teor de carboneto de cromo proporciona forte resistência ao desgaste abrasivo e ao arredondamento das arestas, tornando-o adequado para longas séries de produção. Sua menor tenacidade limita seu uso no corte de peças de grande espessura ou geometrias frágeis onde há probabilidade de lascamento.
Dureza típica: 58–62 HRC.
Ideal para produção em grande volume, onde o desgaste das bordas é predominante.
Aço ferramenta AISI A2 | 1.2363 | SKD12
O aço A2 oferece uma combinação equilibrada de resistência ao desgaste e tenacidade. Comparado ao D2, apresenta melhor resistência a lascas, mantendo um desempenho adequado em termos de resistência ao desgaste. É comumente utilizado quando há riscos tanto de desgaste quanto de fratura.
Dureza típica: 57–60 HRC.
Mais indicado para matrizes compostas de uso geral com volumes de produção moderados a altos.
Fornecedor de aço ferramenta AISI S7 | DIN 1.2355
O aço S7 é utilizado quando a fratura é o principal modo de falha. Sua alta resistência ao impacto reduz o risco de fissuras catastróficas em materiais espessos ou em seções de punção frágeis. No entanto, sua menor resistência ao desgaste resulta em um desgaste mais rápido das bordas.
Dureza típica: 54–58 HRC.
Ideal para materiais de alta espessura e condições de alto impacto.
Aço ferramenta AISI O1 | 1.2510 | SKS3
O aço O1 é utilizado quando o controle de custos é mais importante do que a vida útil máxima da ferramenta. Ele oferece dureza e retenção de fio aceitáveis para aplicações mais simples, mas sua menor resistência ao desgaste e maior risco de distorção limitam seu uso em matrizes de precisão ou de alto volume.
Dureza típica: 58–60 HRC.
Ideal para pequenas tiragens e ferramentas de baixa complexidade.
Tabela Resumo
| Aço ferramenta de alta qualidade | Atributos principais | Dureza típica | Melhor aplicativo |
| AISI D2 | Alta resistência ao desgaste; alto teor de carbonetos. | 58–62 HRC | Produção em grande volume |
| AISI A2 | Resistência ao desgaste e tenacidade equilibradas | 57–60 HRC | Matrizes de uso geral |
| AISI O1 | Econômico; desempenho moderado | 58–60 HRC | Trechos curtos; ferramentas simples |
| AISI S7 | Alta resistência a impactos | 54–58 HRC | Materiais espessos; alto impacto |