Classificações de aço para ferramentas

Ferramentas de aço capacitam a humanidade a moldar madeira, plástico e metal em bilhões de itens que melhoram a qualidade de vida. Com o aço ferramenta, duas palavras se impõem:borda e impacto. As ligas de aço com teor de carbono relativamente alto são mais fáceis de afiar até uma borda fina, e essa afiação pode suportar os rigores da produção. Por outro lado, o aço de baixo carbono é difícil de atingir uma borda fina, mas resiste a impactos repetidos. Para selecionar o tipo de aço ferramenta correto para um projeto, é útil entender as classes e seu lugar no processo de fabricação.

Tipos de aço ferramenta

Como todos os aços, o aço ferramenta contém ferro, carbono, manganês, fósforo e enxofre. A partir desse ponto de partida, ligas de metais e uma variedade de processos de fabricação se combinam para produzir aços para ferramentas em seis categorias codificadas por letras:

• Grau W:endurecimento por água
• O-Grade:endurecimento do óleo
• Grau A:endurecimento ao ar
• D-Grade:Tipo D
• Grau S:Resistente a choques
• H-Grade:Trabalho a quente

Cada grau de letra, por sua vez, contém vários tipos de ligas denotados por numerais, por exemplo, A2 e O1.

Classificações de aços-ferramenta

Dependendo do orçamento e do caso de uso de um projeto, qualquer um desses muitos tipos pode ser o mais adequado.

Endurecimento da Água:Grau W

A classe de aço ferramenta mais antiga e mais barata leva o nome da etapa de têmpera em água do processo de fabricação. A têmpera é o estágio essencial de resfriamento rápido que une moléculas de liga e ferro em aço endurecido. Os tipos de classe W não incluem nenhum dos elementos de liga presentes em outras classes de ferramentas, e o processo de endurecimento com água produz aço com núcleo macio e alta dureza. Com um recozimento cuidadoso, o aço grau W possui a mais alta usinabilidade de todos os aços para ferramentas. Graças ao seu alto teor de carbono, alguns tipos W-grade não precisam de tratamento térmico adicional. Os tipos de grau W suavizam acima de 300 graus F e são pouco adequados para usos de alta temperatura.

Os usos do aço ferramenta W-Grade incluem:

• Talheres
• Torneiras em relevo
• Gravação de selos
• Brocas de perfuração
• Cortadores circulares
• Lâminas de barbear
• Ferramentas de torno para madeira

Endurecimento do Óleo:Grau O

Semelhante às classes W, as classes O são um aço de alto carbono relativamente barato. Os tipos de grau O geralmente contêm traços de cromo e manganês para ajudar no endurecimento. Em comparação com a têmpera em água, a têmpera em óleo permite um resfriamento mais lento na fase de produção. Esse resfriamento gradual produz um aço ferramenta muito menos propenso a distorcer na fase de produção do tratamento térmico. A liga resultante também é menos frágil.

O tipo O1, a liga O-grade mais popular, é um aço ferramenta de uso geral que mantém uma aresta quando afiado. Em um ambiente de fabricação, esta liga é popular para gabaritos, guias, punções e matrizes de corte. O aço O1 é soldável, mas a liga requer aquecimento cuidadoso para evitar rachaduras.

A liga tipo O6 inclui silício e um maior teor de cromo. Esta liga altamente usinável apresenta um desempenho excepcional de desgaste metal-metal. O tipo O6 também retém óleo quando lubrificado, tornando a liga a escolha ideal para o corte de roscas. A liga O6 funciona bem para cames, buchas, lâminas de cisalhamento e placas granuladoras.

Endurecimento do Ar:Grau A

Os aços para ferramentas endurecidos a ar oferecem um equilíbrio admirável de preço, resistência, tenacidade e usinabilidade. Com diâmetros de até 100 mm, um teor de 5% de cromo permite que os tipos de aço para ferramentas de grau A endureçam por ar ou gás pressurizado. Os tipos de aço ferramenta endurecidos a ar mantêm baixa distorção durante a fase de tratamento térmico de sua produção. Essa técnica resulta em um aço que oferece melhor resistência ao desgaste do que os tipos de grau O com um custo menor do que o grau D de alto cromo.

A2 é o aço para ferramentas de grau A mais usado, e suas aplicações típicas incluem ferramentas de corte para madeira, punções e martelos de serviço médio. O tipo A2 também serve na moldagem por injeção de plástico para moldes menos complexos. O tipo A7 usa cromo e vanádio para produzir resistência ao desgaste com uma melhoria de 50% em relação ao seu primo A2. Capaz de suportar o desgaste de areia, cascalho e lama, o tipo A7 é adequado para ferramentas de compactação de pó, ferramentas de extrusão de cerâmica e revestimentos de moldes de tijolos.

Outros usos para os tipos de grau A incluem:

• Facas centrais do torno
• Formas de dobra industrial
• Medidores
• Facas industriais
• Blanking morre
• Mandris

Tipos D:Grau D

Com 1% a mais de carbono e quase o triplo do teor de cromo do aço ferramenta de grau A, os tipos de grau D se destacam em aplicações de alta temperatura. Algumas ligas de grau D incluem molibdênio, cobalto ou vanádio para aumentar ainda mais o desempenho térmico. Capazes de manter sua dureza em temperaturas próximas a 800 graus F, os aços para ferramentas de grau D são ideais para fundição, dobra e matrizes de forjamento. Juntamente com a alta resistência ao calor, os tipos D resistem ao desgaste do contato deslizante com outros metais. Essa resistência à abrasão permite que o aço ferramenta de grau D funcione como matrizes de trefilação para barras, tubos e fios. Os produtores de aço empregam têmpera a ar e óleo para seus produtos de grau D.

Outras aplicações para os tipos D incluem:

• Matrizes de forjamento
• Válvulas de motores de automóveis
• Ferramentas de laminação
• Ferramentas de recartilhamento
• Facas para processamento de alimentos

Resistência a choques:S-Grade

Um aço de baixo carbono projetado para resistir a altos impactos constantes, o aço ferramenta S-grade é o material de escolha para brocas de britadeira e punções para serviços pesados. Silício, cromo e tungstênio conferem às ligas S-grade sua resistência ao impacto, mas ao preço de baixa resistência à abrasão. Os produtores de aço usam endurecimento a óleo para aço grau S de até 60 mm de diâmetro e endurecimento a água para peças maiores. Além da resistência ao impacto, os aços para ferramentas da classe S também se destacam em uma ampla faixa de temperatura e oferecem usinabilidade acima da média.

O aço tipo S7 é uma boa escolha para ferramentas de trabalho a frio, incluindo lâminas de cisalhamento, cinzéis e punções. O tipo S7 também é uma opção para aplicações de ferramentas abaixo de 1.000 graus F. Com a maior resistência ao impacto entre os aços de grau S, o tipo S5 é a principal escolha para embreagens de ferramentas pneumáticas e matrizes de estampagem. Outras aplicações para os tipos de grau S incluem:

• Os talheres morrem
• Martelos de pistola de pregos
• Facas picadoras de madeira
• Mandíbulas do mandril de furadeira
• Swaging morre
• Implementos de pedreira

Trabalho a quente:grau H

Os tipos de grau H são aços para ferramentas com baixo teor de carbono, adequados para demandas de temperaturas extremas. Essa qualidade deriva da etapa única de produção do aço. O processo de trabalho a quente aquece o aço acima da temperatura de recristalização do metal. As mudanças moleculares induzidas por este aquecimento produzem aços ferramenta com excepcional uniformidade. Embora o processo de trabalho a quente não melhore a resistência à tração inata do metal, a uniformidade reduz substancialmente o risco de rachaduras com aço de grau H.

Entre os aços ferramenta, os tipos H são os campeões da dureza vermelha, a qualidade de retenção da dureza quando aquecidos até uma cor vermelha opaca. Três metais de liga ajustam os tipos de grau H para diferentes missões de fabricação:

• Chromium: Os tipos H1 a H19 apresentam 5% de cromo, produzindo uma liga capaz de suportar ciclos rápidos de aquecimento e resfriamento. Essa resistência à fadiga térmica torna as ligas de cromo de grau H o metal de escolha para matrizes de forjamento a quente. No processo de fundição sob pressão, essas ligas atuam como insertos, núcleos e cavidades. Com a moldagem por injeção de plástico, o aço para ferramentas de grau H com liga de cromo é excelente para moldes de cavidade.
• Tungstênio: Os tipos H20 a H39 usam conteúdo de tungstênio que varia de até 18%. Esta liga resiste ao contato prolongado com metais quentes, possibilitando seu uso em matrizes de extrusão para latão, níquel e aço. Os graus H da liga de tungstênio brilham para a produção de mandris.
• Molibdênio: Com os tipos H40 a H59, o teor de molibdênio de 5% fornece uma liga para condições de temperatura extremas. Com alta resistência à corrosão e excelente resistência à abrasão, as ligas de molibdênio se destacam na formação de matrizes e punções.

Conclusão

Escolher as classes de aço ferramenta corretas é vital para o sucesso de um projeto. A escolha do fabricante da ferramenta é igualmente importante. Os recursos internos da Special Tool &Engineering nos permitiram atender às necessidades de ferramentas dos fabricantes mais exigentes do mundo por mais de duas décadas.