Seleção de aço ferramenta para matrizes de conformação de rolos
A conformação por rolos é um processo contínuo de trabalho a frio no qual uma tira ou chapa é progressivamente dobrada através de múltiplas estações de rolos. As ferramentas permanecem em contato constante com o material, e a deformação é distribuída em vez de concentrada.
Essa condição de operação determina como as matrizes de conformação por rolos falham. O mecanismo dominante não é o impacto ou a fratura, mas sim a degradação da superfície sob contato e deslizamento contínuos. O desgaste abrasivo altera gradualmente o perfil do rolo, levando a desvios dimensionais na seção conformada. Ao mesmo tempo, o desgaste adesivo — tipicamente observado como engripamento ou arranhões na superfície — danifica tanto a superfície da ferramenta quanto o acabamento do produto.
A seleção de materiais é, portanto, regida pela eficácia com que o aço ferramenta controla esses dois mecanismos ao longo de longos períodos de produção.
Lógica de Seleção
O requisito principal é a resistência estável ao desgaste sob contato deslizante contínuo. Em aplicações com alta tensão na tira ou forte resistência à conformação, a superfície do cilindro deve manter sua geometria ao longo do tempo. Isso direciona a seleção para aços-ferramenta com alto teor de carbonetos quando o desgaste abrasivo é o fator limitante.
No entanto, o aumento da resistência ao desgaste reduz a resistência ao lascamento sob carga. Embora a conformação por rolos não seja dominada por impactos, a pressão localizada, o desalinhamento ou a variação da tira ainda podem introduzir concentrações de tensão. Se o material não tiver tenacidade suficiente, o lascamento das bordas ou o surgimento de trincas na superfície podem ocorrer antes que o desgaste se torne crítico.
Na conformação de aços inoxidáveis, materiais de alta resistência ou tiras revestidas, o atrito aumenta e o desgaste adesivo torna-se predominante. Nessas condições, a resistência à abrasão torna-se mais importante do que a dureza máxima.
Em condições de conformação com pré-aquecimento, a resistência ao trincamento térmico também deve ser considerada, embora não seja o principal fator determinante na maioria das aplicações de conformação por rolos.
A usinabilidade e a resposta aos tratamentos de superfície afetam diretamente a frequência de retificação e o custo das ferramentas. Muitas matrizes de conformação por rolos dependem de nitretação ou cromagem dura para controlar os danos superficiais, e o material base deve permanecer estável durante esses processos.
Aços para ferramentas recomendados
Aço ferramenta AISI D2 |1.2379 | SKD11
O aço D2 é utilizado em aplicações onde o desgaste abrasivo controla a vida útil da ferramenta. Seu alto teor de carbonetos proporciona forte resistência à degradação superficial, permitindo que o perfil do cilindro permaneça estável durante longos ciclos de produção.
Seu desempenho é melhor em processos estáveis com carga consistente. Quando o alinhamento é controlado e a variação de tensão é limitada, o D2 prolonga a vida útil, reduzindo a manutenção por desgaste. No entanto, sua menor tenacidade o torna menos confiável em condições de tensão localizada ou instabilidade.
Aço ferramenta AISI O1 | 1.2510 | SKS3 e aço ferramenta AISI L6 | 1.2714 | SKT4
As ligas O1 e L6 são selecionadas quando a estabilidade do processo é menor ou quando as condições de carregamento variam. Comparadas com as ligas de alto teor de cromo, elas oferecem melhor resistência ao lascamento sob tensão variável.
Sua resistência ao desgaste é menor, o que aumenta a frequência de manutenção em ambientes de alto atrito. Na prática, são frequentemente combinados com tratamentos de superfície, como cromagem dura, para reduzir o desgaste adesivo.
Essas classes de materiais são normalmente usadas em produções de médio volume ou em configurações onde a condição e o alinhamento da tira não são totalmente controlados.
Aço ferramenta AISI M42 | 1.3247 | SKH59
Na conformação de materiais de ultra-alta resistência, os aços convencionais para ferramentas de trabalho a frio podem falhar devido à rápida degradação da superfície e à concentração de carga.
O aço M42 mantém a dureza e a resistência nessas condições e melhora a resistência ao desgaste adesivo. Ele é utilizado quando os aços convencionais não conseguem manter a vida útil da ferramenta sob carga e fricção combinadas.
A seleção deve ser baseada no mecanismo que limita a vida útil da ferramenta na produção.
- Se a falha ocorrer como uma perda gradual do perfil, a resistência ao desgaste deve ser priorizada, e o D2 geralmente é eficaz.
- Se lascas ou instabilidades aparecerem antes de um desgaste significativo, aços mais resistentes, como O1 ou L6, são mais confiáveis.
- Se o desgaste por atrito ou danos superficiais controlarem a vida útil da ferramenta, os aços A6 ou os aços de baixa liga com tratamento superficial são mais adequados.
- Se materiais de alta resistência causam degradação rápida, aços rápidos como o M42 tornam-se necessários.
A escolha correta é definida pelo mecanismo de falha predominante, e não pela dureza máxima.
Tabela Resumo
| Aço ferramenta de alta qualidade | Condição típica | Foco da seleção |
| AISI D2 | Processo estável, alta pressão, longos períodos de operação. | Resistência ao desgaste, estabilidade do perfil |
| AISI O1 / L6 | Carga variável, corridas médias | Resistência, durabilidade. |
| AISI A6 | Condições severas de desgaste | Resistência ao desgaste adesivo |
| AISI M42 | Materiais de ultra-alta resistência | Estabilidade sob carga extrema |