Seleção de aço ferramenta para lâminas de corte a quente
O corte a quente é utilizado para cortar barras, tarugos e perfis pesados aquecidos durante a forjagem ou extrusão. Embora o material esteja amolecido, a deformação não é uniforme, portanto a lâmina deve suportar simultaneamente altas tensões de cisalhamento e compressão para completar a separação. Durante a operação, a aresta de corte fica exposta ao contato deslizante contra a camada de óxido, enquanto o aquecimento repetido e o resfriamento intermitente geram fortes gradientes térmicos.
Em serviço, a falha é regida por mecanismos identificáveis. Se o aço não consegue manter sua resistência à temperatura, a aresta se deforma plasticamente, aumentando a força de corte e acelerando o desgaste. A camada de óxido promove o desgaste abrasivo contínuo ao longo da aresta. A ciclagem térmica produz tensão superficial que inicia trincas, as quais podem se propagar e levar à falha da aresta. A seleção do aço ferramenta, portanto, concentra-se em manter a estabilidade da aresta sob temperatura, carga e tensão térmica cíclica.
Fatores de seleção
O desempenho das lâminas de corte a quente depende da capacidade do material de resistir aos modos de falha predominantes sob condições operacionais específicas. Esses requisitos são interdependentes e devem ser avaliados em conjunto.
A dureza a quente indica a capacidade da aresta de corte de resistir à deformação plástica em altas temperaturas. Se a resistência a quente for insuficiente, a aresta arredonda em vez de cortar, levando a uma rápida perda de eficiência de corte.
A tenacidade controla a resistência ao lascamento da aresta sob carga dinâmica. Na prática, desalinhamento, acúmulo de escamas ou seções irregulares introduzem impacto localizado, tornando a tenacidade insuficiente uma das principais causas de falha prematura da aresta.
A resistência à fadiga térmica determina o início de trincas sob ciclos repetidos de aquecimento e resfriamento. Materiais com resistência suficiente em altas temperaturas retardam a formação e a propagação de trincas, prolongando a vida útil em condições cíclicas.
A resistência à abrasão determina a rapidez com que a lâmina se desgasta devido à formação de óxido e ao contato deslizante. O aumento da resistência ao desgaste melhora a retenção do fio, mas deve ser equilibrado com a tenacidade para evitar fraturas frágeis.
Na seleção prática, o nível de temperatura define a dureza a quente necessária, enquanto a intensidade do resfriamento e a severidade do impacto determinam a tenacidade e a resistência à fadiga térmica necessárias.
Aços para ferramentas recomendados
Fornecedor de aço ferramenta H13 | 1.2344 | SKD61
O aço H13 é a escolha padrão quando se exigem tanto resistência à fadiga térmica quanto tenacidade. Com dureza de 45–50 HRC, mantém resistência a quente suficiente para resistir à deformação, preservando a resistência ao impacto. Sua liga proporciona desempenho estável sob aquecimento cíclico, tornando-o adequado para condições que envolvem resfriamento intermitente a água ou ar. É geralmente selecionado quando choque térmico e carregamento mecânico estão presentes simultaneamente.
Aço ferramenta AISI H21 | 1.2581 | SKD5
O aço H21 é utilizado quando a resistência ao amolecimento em altas temperaturas é o requisito fundamental. Sua estrutura de carboneto rica em tungstênio mantém a dureza em temperaturas de até aproximadamente 620 °C, permitindo que a aresta de corte resista à deformação sob calor contínuo. No entanto, sua menor resistência ao choque térmico limita seu uso a condições térmicas estáveis, sem resfriamento agressivo. É mais adequado para corte contínuo em altas temperaturas, onde a deformação, e não a fissuração, é o principal risco.
Fornecedor de aço ferramenta AISI S7 | DIN 1.2355
O aço S7 é selecionado quando o impacto é o principal fator de falha. Sua alta tenacidade permite que ele resista ao lascamento em condições de corte intermitentes ou instáveis. Embora sua dureza a quente seja menor do que a dos aços para trabalho a quente, ele pode ser usado em aplicações onde as temperaturas são moderadas e o choque mecânico determina a vida útil da ferramenta. É tipicamente usado onde a falha da aresta de corte ocorre por lascamento, em vez de amolecimento ou desgaste.
AISI A8 (Aço de alta tenacidade para trabalho a frio/quente)
O aço A8 é aplicado em situações onde a temperatura permanece moderada, mas o desgaste abrasivo e a carga mecânica são significativos. Abaixo de aproximadamente 480 °C, ele oferece melhor resistência ao desgaste do que o H13, mantendo uma tenacidade adequada. Isso o torna ideal para usinagem de peças de grande espessura, onde a distribuição de carga é irregular e o desgaste da aresta de corte, em vez do amolecimento térmico, limita a vida útil da ferramenta.
Tabela Resumo
| Classe de aço ferramenta | Dureza típica | Vantagem primária | Melhor caso de uso |
|---|---|---|---|
| AISI H13 | 45–50 HRC | Resistência equilibrada à fadiga térmica e ao impacto. | Cisalhamento a quente geral com ciclos térmicos e resfriamento |
| AISI H21 | 45–50 HRC | Alta resistência ao amolecimento em temperaturas elevadas. | Corte contínuo em alta temperatura sem resfriamento rápido |
| AISI S7 | 54–58 HRC | Alta resistência a impactos | Corte intermitente onde o lascamento é predominante |
| AISI A8 | 52–56 HRC | Resistência ao desgaste em temperaturas moderadas | Seções espessas com temperatura controlada (<480°C) |