Seleção de aço ferramenta para matrizes de laminação de roscas
A laminação de roscas forma roscas por deformação plástica, o que submete as matrizes a alta pressão de contato contínua e carregamento repetido. O processo não remove material, portanto, o acúmulo de tensão na superfície da matriz torna-se o fator dominante.
Durante a operação, as matrizes são expostas a tensões de compressão, flexão e contato deslizante. O atrito pode gerar calor, principalmente em matrizes cilíndricas, mas isso geralmente é secundário. Em condições de trabalho limpas, o desgaste abrasivo é limitado. Em vez disso, a falha é causada principalmente por fadiga, que inicia microfissuras na crista da rosca e progride para lascamento e ruptura localizada. Uma vez que a geometria da crista se degrada, a precisão dimensional é rapidamente perdida.
Fatores de seleção
A seleção de materiais para matrizes de laminação de roscas é regida pela forma como o aço responde a cargas repetidas em zonas de concentração de tensão, e não apenas pela resistência estática.
É necessária alta resistência à compressão para evitar deformação plástica sob pressão radial. No entanto, a crista da rosca é altamente sensível ao início de trincas. Sem tenacidade suficiente, lascamento ou desprendimento localizado ocorrem precocemente em serviço.
A resistência à fadiga determina a vida útil. Materiais que resistem ao início de trincas e retardam sua propagação mantêm a integridade do chip por ciclos de produção mais longos.
O equilíbrio reside entre tenacidade e resistência ao desgaste. Para ciclos curtos ou instáveis, maior tenacidade reduz o risco de falhas prematuras. Para produção estável e de longo prazo, maior teor de liga e volume de carbonetos melhoram a retenção dimensional, mesmo que isso implique menor tenacidade.
Aços para ferramentas recomendados
Em aplicações industriais, as seguintes classes de aço são comumente utilizadas para matrizes de laminação de roscas planas e circulares, dependendo das condições de produção e dos requisitos de estabilidade.
Aço ferramenta AISI A2 | 1.2363 | SKD12
O aço A2 oferece uma combinação equilibrada de tenacidade e resistência ao desgaste, tornando-o adequado tanto para matrizes planas quanto cilíndricas. Sua maior tenacidade ajuda a proteger a crista da rosca contra lascamento sob cargas repetidas.
Além disso, oferece boa estabilidade dimensional durante o tratamento térmico, o que é importante para matrizes que requerem retificação pós-endurecimento. Em aplicações onde o alinhamento, a lubrificação ou as condições de carga não são totalmente estáveis, o A2 proporciona uma margem de segurança maior.
Sua limitação reside na resistência ao desgaste. Em longos períodos de produção, um menor teor de carbonetos leva a uma degradação mais rápida do perfil do que em ligas de maior teor.
Aço ferramenta AISI D2 |1.2379 | SKD11
O aço D2 é selecionado quando a estabilidade dimensional e a resistência ao desgaste são os principais requisitos. Seu alto teor de carbono e cromo produz um grande volume de carbonetos duros, o que melhora significativamente a resistência à degradação superficial.
Em produções de longa duração, o D2 mantém a precisão do perfil da rosca e prolonga a vida útil da matriz. Isso o torna eficaz em processos estáveis com carregamento consistente.
No entanto, sua baixa tenacidade o torna mais suscetível a lascamento. Em condições que envolvem desalinhamento, vibração ou impacto, a falha da crista pode ocorrer prematuramente. Portanto, o perfil D2 deve ser aplicado onde a estabilidade do processo é bem controlada.
Aço ferramenta AISI M2 | 1.3343 | SKH51
O aço M2 é utilizado quando se exige máxima vida útil da matriz em condições de produção exigentes. Ele combina boa resistência ao desgaste com alta dureza a quente, permitindo que mantenha sua resistência mesmo quando o atrito gera temperaturas elevadas.
Em comparação com os aços para trabalho a frio, o M2 resiste ao amolecimento e mantém a estabilidade do fio de corte em ciclos prolongados. Normalmente, ele é temperado a níveis mais elevados, o que melhora a resistência ao desgaste, enquanto o revenimento controlado mantém a tenacidade necessária para o uso.
Isso torna o M2 adequado para longas séries de produção, onde tanto a carga mecânica quanto os efeitos térmicos devem ser considerados.
Tabela Resumo
| Aço ferramenta de alta qualidade | Propriedades principais / Dureza | Uma maior resistência reduz o risco de lascamento da crista em condições instáveis. |
| A2 | 56–58 HRC, equilíbrio entre tenacidade e resistência ao desgaste. | ~64 HRC, alta resistência ao desgaste e dureza a quente. |
| D2 | 56–58 HRC, resistência ao desgaste muito alta, baixa tenacidade | Mantém a precisão do perfil em produção estável e de longo prazo. |
| M2 | 60–65 HRC, forte estabilidade de borda e resistência térmica | Vida útil máxima da matriz sob carga mecânica e térmica combinada. |