Aço para ferramentas para desempenho de ponta

Certo, vamos falar sobre como encontrar o aço para ferramentas ideal para o desempenho de ponta na sua fábrica. Como você sabe, selecionar o material certo é crucial para a vida útil da ferramenta, a velocidade de corte e a qualidade das peças acabadas.

Quando falamos sobre tecnologia de ponta, há algumas características principais que precisamos considerar na nossa seleção de aço:

• Dureza: É essencial para resistir ao desgaste e à deformação. Dureza significa resistência ao desgaste. Para ferramentas feitas de aço rápido, geralmente buscamos uma têmpera entre 63 HRC e 68 HRC ou superior após o tratamento térmico. Essa alta dureza pode ser alcançada com aços rápidos de metalurgia do pó (P/M).

• Resistência ao Desgaste refere-se à capacidade do aço de suportar corrosão, adesão e outros processos de desgaste encontrados durante o processo de usinagem. Os fatores responsáveis pela resistência ao desgaste são a dureza da matriz, a presença de carbonetos duros (ou seja, MC e M2C) e o volume e a natureza desses carbonetos. O alto teor de carbono e vanádio no aço resulta em um maior teor desses carbonetos duros, resultando em maior resistência ao desgaste.

• Dureza a Quente (Dureza Vermelha): Refere-se à capacidade do aço de manter sua dureza nas altas temperaturas que ocorrem durante o corte em alta velocidade. Os aços rápidos foram projetados para essa finalidade, permitindo usinar os materiais com velocidades de corte mais altas. Elementos como tungstênio, molibdênio, vanádio e cobalto contribuem significativamente para a dureza a quente.

• Tenacidade: Embora a alta dureza e a resistência ao desgaste sejam primordiais, a aresta de corte também deve resistir a lascas e quebras, especialmente em cortes interrompidos ou ao encontrar pontos duros na peça. Tenacidade é uma combinação da capacidade de se deformar antes de quebrar (ductilidade) e da capacidade de resistir à deformação permanente (resistência elástica). Embora o aumento da dureza possa reduzir a tenacidade, um equilíbrio adequado é necessário para as ferramentas.

Considerando esses fatores, os aços rápidos para ferramentas (HSS) costumam ser o material mais utilizado em muitas aplicações de corte devido ao seu excelente equilíbrio entre dureza, resistência ao desgaste, dureza a quente e um certo grau de tenacidade. Temos dois grupos principais de HSS:

• À base de tungstênio (série T): Esses aços são conhecidos por sua superior resistência ao desgaste e dureza a quente. Graus como o T15, com seus maiores teores de vanádio e, ocasionalmente, cobalto, são classificados como graus de ordem superior. Este aço é adequado para serviços muito severos, que exigem dureza a quente e resistência ao desgaste excepcionais, combinadas com alta tenacidade. Os aços vanádio e cobalto da série T (T4, T5, T8) também são adequados para cortar materiais duros, escamosos ou granulados, e também podem suportar cortes de alta resistência.
• À base de molibdênio (série M): esses aços também são amplamente utilizados, geralmente oferecem um bom equilíbrio de propriedades e podem ser mais baratos do que alguns tipos da série T. M2 É conhecido por sua resistência e tenacidade, sendo adequado para uma ampla gama de materiais. Para maior resistência ao desgaste em comparação com as classes padrão, o M4 é uma boa opção. Mas pode comprometer um pouco a tenacidade. O M42 pode ser tratado termicamente até atingir uma dureza muito alta (cerca de 68 HRC). Proporciona excelente retenção de fio para ferramentas especializadas e permite maiores velocidades de corte em materiais mais duros.

Para aplicações exigentes ou materiais difíceis de usinar, você também pode considerar:

• Aços Rápidos P/M: O processo de metalurgia do pó produz uma microestrutura mais fina e uniforme, com melhor distribuição de carbonetos. Comparado ao aço rápido de alta velocidade produzido convencionalmente, apresenta melhor tenacidade, retificação, controle dimensional durante o tratamento térmico e desempenho de corte em condições difíceis. Estes aços também podem permitir teores de liga mais elevados, como no CPM Rex 76 e no ASP 60. Por exemplo, o ASP 23 (um aço P/M) apresenta significativamente menos microlascamento na aresta de corte do que o aço M2 convencional nas mesmas condições. Isso significa que o ASP 23 apresenta melhor tenacidade e resistência ao desgaste.
• Carbonetos: Esses materiais (como o carboneto de tungstênio) oferecem dureza e resistência ao desgaste muito altas, muitas vezes superiores às do aço rápido (HSS). São particularmente bons para manter altas velocidades de corte e avanços, especialmente em materiais duros. No entanto, são mais frágeis que o aço rápido (HSS). Esses materiais são usados como insertos em porta-ferramentas.
• Cermets são materiais compósitos que combinam cerâmica e metais, oferecendo um bom equilíbrio entre resistência ao desgaste e tenacidade. Devido à sua resistência à difusão e à oxidação, esses materiais costumam apresentar bom desempenho em velocidades de corte mais altas.

O tratamento térmico é absolutamente crítico para atingir as propriedades desejadas em aços para ferramentas. Envolve têmpera (geralmente por têmpera em óleo, ar ou água, dependendo do grau) e, em seguida, revenimento para atingir o equilíbrio certo entre dureza e tenacidade.

Por fim, os tratamentos de superfície podem aprimorar ainda mais o desempenho de ponta das suas ferramentas. Revestimentos como nitreto de titânio (TiN), aplicados por meio de processos de deposição de vapor, podem aumentar significativamente a vida útil da ferramenta, melhorando a resistência ao desgaste e reduzindo o atrito. Acabamentos de óxido e nitreto pretos também estão disponíveis, com acabamentos brilhantes às vezes sendo preferidos para usinagem de materiais não ferrosos para resistir à corrosão.

Para melhor aconselhar sobre o tipo de aço específico para sua fábrica, preciso de mais informações sobre os tipos de materiais que você está usinando, as velocidades de corte e avanços que está utilizando e os tipos de ferramentas com problemas de desempenho da aresta de corte (por exemplo, brocas, fresas, ferramentas de torneamento). No entanto, esta visão geral deve fornecer um bom ponto de partida para entender a relação entre as propriedades do aço para ferramentas e o desempenho da aresta de corte. Não hesite em fornecer mais detalhes para que possamos encontrar a solução ideal para suas necessidades.

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