Seleção de aço ferramenta para cilindros de laminação de tubos e canos
Os cilindros de laminação são usados para perfurar, reduzir, moldar e dimensionar tubos sem costura ou soldados sob carga mecânica combinada e, na laminação a quente, ciclos térmicos severos.
Na laminação a quente, as temperaturas superficiais podem atingir 650–700 °C, gerando gradientes térmicos acentuados que levam ao surgimento de fissuras térmicas e trincas superficiais. Ao mesmo tempo, os cilindros são submetidos a altas tensões de contato hertzianas, cisalhamento subsuperficial cíclico e atrito contínuo. Como resultado, os modos de falha predominantes são fadiga superficial, lascamento e desgaste abrasivo.
Principais fatores de seleção
A seleção do aço ferramenta deve ser baseada no mecanismo de falha predominante na posição de laminação.
Resistência ao desgaste versus tenacidade
É necessária alta dureza para resistir ao desgaste abrasivo e à deformação plástica sob pressão de contato. No entanto, o aumento da dureza e do teor de carbonetos reduz a tenacidade, aumentando assim o risco de lascamento e fratura frágil sob carregamento cíclico. Em muitas aplicações de laminação, a falha dos cilindros é causada com mais frequência por tenacidade insuficiente do que por desgaste.
Fadiga Térmica e Endurecimento a Quente
Na laminação a quente, o aquecimento e o resfriamento repetidos causam fadiga térmica, levando ao surgimento de fissuras e à propagação de trincas. O material deve resistir ao início de trincas, mantendo dureza a quente suficiente para evitar o amolecimento e a deformação da superfície. Se a dureza a quente for insuficiente, a superfície do cilindro se deforma; se a resistência à fadiga térmica for inadequada, ocorrem trincas e falhas prematuras.
Graus de aço ferramenta recomendados
Aço ferramenta AISI D2 |1.2379 | SKD11
O aço D2 é adequado para laminação a frio e trefilação de tubos, onde o desgaste abrasivo é a principal preocupação e os efeitos térmicos são mínimos. Seu alto teor de carboneto de cromo proporciona forte resistência ao desgaste superficial e à perda dimensional. Sob carga estável, oferece vida útil significativamente maior do que aços de liga inferior. No entanto, devido à sua tenacidade limitada, não é adequado para aplicações com cargas de impacto, desalinhamento ou condições operacionais instáveis.
Aço ferramenta AISI A2 | 1.2363 | SKD12
O aço A2 é utilizado quando o risco de lascamento ou fissuração supera o do desgaste puramente abrasivo. Ele oferece maior tenacidade e resistência à propagação de fissuras do que o aço D2, mantendo ao mesmo tempo dureza adequada para cilindros de trabalho a frio. É comumente aplicado em funções de apoio ou em posições com cargas variáveis. A desvantagem é a menor resistência ao desgaste em comparação com o aço D2.
Fornecedor de aço ferramenta H13 | 1.2344 | SKD61
O aço H13 é a escolha preferencial para aplicações de laminação a quente e perfuração onde a fadiga térmica é predominante. Ele resiste à fissuração térmica e mantém a estabilidade estrutural sob ciclos térmicos repetidos. Normalmente, é utilizado em níveis de dureza mais baixos para preservar a tenacidade, garantindo resistência à fissuração sob cargas térmicas e mecânicas combinadas.
Resumo das propriedades do aço ferramenta
| Grau | Dureza (HRC) | Vantagem primária | Aplicação típica |
| AISI D2 | 58–62 | Alta resistência à abrasão | Laminação a frio, rolos de trefilação de tubos |
| AISI A2 | 58–62 | Maior resistência e durabilidade | Rolos de apoio, zonas de carga instáveis |
| AISI H13 | 42–50 | Resistência à fadiga térmica (fissuração por calor) | Perfuração a quente, rolos de enrolamento a quente |