Relatorio aços especiais, Pesquisas de Engenharia de Materiais. Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)
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nunes172 de Setembro de 2016

Relatorio aços especiais, Pesquisas de Engenharia de Materiais. Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)

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AÇO FERRAMENTA

1 - INTRODUÇÃO O aço ferramenta representa grande importância no segmento de aços

especiais utilizados na indústria metal-mecânica. É produzido para suprir

necessidades específicas que aços comuns não conseguem atender devido às

suas propriedades mecânicas. Sua produção e processamento são feitas para

atingir um alto nível de qualidade, sendo empregado na fabricação de moldes,

matrizes, ferramentas para corte contínuo, ferramentas para conformação de

chapas, ferramentas para trabalho a frio e a quente e componentes de

máquinas. Abastece o segmento automotivo de autopeças e automobilismo,

eletro-eletrônicos e extrusão de minerais.

Grande parte da produção do aço ferramenta é feita por forjamento.

Outra parte é obtida através da fundição de precisão ou metalurgia do pó. Este

aço é caracterizado pela elevada dureza, resistência ao desgaste, altos níveis

de tenacidade e consegue manter as propriedades mecânicas mesmo sob

elevadas temperaturas. Estas características são obtidas pela adição de alto

teor de carbono e outras ligas como tungstênio, molibdênio, vanádio,

manganês e cromo.

2 - CLASSIFICAÇÃO Existem mais de 100 tipos de aços ferramenta já classificados e

normalizados internacionalmente, utilizados para as mais diversas aplicações.

A indústria trabalha apenas com uma pequena parte desses aços, preferindo

aqueles que apresentam melhores propriedades mecânicas, desempenho e

que suprem as suas necessidades.

Os aços ferramenta são divididos em grupos e sub-grupos de acordo

com suas características e aplicação de uso, sendo:

• Aço rápido;

• Aço para trabalhos a quente;

• Aço para deformação a frio;

• Aço resistentes ao choque;

• Aço baixa-liga para aplicações especiais;

• Aço para moldagem;

• Aço temperável em água

Essa classificação é feita pela organização AISI (American Iron Stell

Institute), que é a mais presente no Brasil. Mas também existem classificações

estabelecidas pela SAE (Sociedade dos Engenheiros Automotivos dos EUA) e

DIN (Deutsche Industrie Norm).

2.1 - CLASSIFICAÇÃO E APLICAÇÕES Para efeitos de estudo, dentre os aços ferramenta citados e

classificados, cinco terão maior aprofundamento, apresentando suas

características e aplicações.

Aço rápido - Fabricados e utilizados em aplicações de usinagem com altas velocidades. Podem ser ao Molibdênio (grupo M) e ao Tungstênio (grupo

T). Ambos possuem características equivalentes, porém os de grupo M

apresentam menor valor de produção.

O aço rápido tem elevada dureza, resistência ao desgaste e boa

tenacidade, como por exemplo o AISI M2, com a seguinte composição:

Carbono (0,85%), Silício (0,30%) Manganês (0,30 %), Cromo (4,10%),

Molibdênio (5,00%), Vanádio (2,00%) e Tungstênio (6,10%). É empregado em

brocas, machos, fresas comuns e tipo caracol, facas, brochas, alargadores,

pentes de laminação de rosca, etc. Também é utilizado em operações de corte

e conformação a frio, em matrizes e punções, ferramentas nas quais pode ser

utilizado com menor dureza de acordo com a particularidade de aplicação.

Aço para trabalhos a quente - São indicados como H na classificação geral dos aços ferramenta. Indicados para serem utilizados em operações de

cisalhamento, punçonamento e forjamento de metais em elevadas

temperaturas. Possui resistência ao revenimento, resistência mecânica em

temperaturas de 500°C-600°C, resistência ao desgaste e boa tenacidade.

São sub-divididos em três grupos: ao cromo (de H10 a H19), ao

tungstênio (de H21 ao H26) e ao molibdênio (de H42 a H43). Exemplo é o AISI

H12, seguindo a seguinte composição: Carbono (0,35%), Silício (1,00%),

Cromo (5,00%), Molibdênio (1,50%), Tungstênio (1,35%) e Vanádio (0,25%). É

utilizado na fabricação de matrizes e punções para forjamento de peças que

requerem um elevado grau de deformação e contato prolongado da peça com

a ferramenta e para a fabricação de facas para tesouras industriais.

Aço para deformação a frio - Desenvolvidos para aplicações que não envolvam aquecimentos prolongados ou repetitivos em faixas de temperaturas

variando entre 200°C a 260°C. É identificado por apresentar alto grau de

indeformabilidade, alta resistência mecânica e boa tenacidade. É limitado para

certa faixa de temperatura porque não apresenta elementos de liga para

resistência a deformação a quente.

São subdivididos em três grupos: aços temperáveis ao ar (grupo A), alto

teor de carbono e alto teor de cromo (grupo D) e temperáveis em óleo (grupo

O). Utilizando como exemplo o AISI D6, que possui a seguinte composição

química: Carbono (2,10%), Silício (0,40%), Magnésio (0,40%) e Cromo (12,0%

). Utilizado em ferramentas de grande rendimento para estampagem, punções

matrizes, ferramentas para trabalhar madeira, facas, cilindros para laminação a

frio e calibradores.

Aço resistente ao choque - Os aços classificados como grupo S, possuem carbono equivalente a 0,50% em sua composição, juntamente com

seus principais elementos de liga que são manganês, silício, cromo, tungstênio

e molibdênio. Por conta disso, apresentam elevada resistência mecânica e

tenacidade e principalmente ótima resistência ao choque e ao desgaste.

O mais utilizado é o AISI S1, cuja composição é definida sendo: Carbono

(0,50%), Silício (0,70%), Magnésio (0,25%), Cromo (1,40%), Molibdênio (0,50%

) e Vanádio (0,25%). Suas aplicações são em ferramentas de corte (matrizes e

punções) para processamento de placas. Punções e lâminas de tesouras para

trabalho a frio, ferramentas postiças para equipamentos pneumáticos,

cunhagem e gravações e talhadeiras.

Aço para moldagem - Fabricados para a confecção de moldes de injeção de plásticos em geral. Classificados como grupo P, apresentam como

principal elemento de liga o cromo e o níquel. Apresentam baixa resistência ao

amolecimento em altas temperaturas e possui boa polibilidade (superfície é

facilmente polida e espelhada).

Exemplo a ser citado é o AISI P20, que é composto por Carbono (0,35%

- 0,45%), Silício (0,20% - 0,40%), Magnésio (1,30% - 1,60%), Cromo (1,80% -

2,10%) e Molibdênio (0,15% - 0,25%). Empregado em moldes de injeção de

plásticos dos mais variados tipos, mas de baixa ou média abrasividade. Moldes

para formação por sopro. Nunca utilizar em moldes de plásticos clorados. Em

certas circunstâncias pode ser utilizado em fundição de ligas não-ferrosas.

3 - CONCLUSÃO O homem necessita do aço ferramenta tanto quanto necessita de outras

ligas de aço ao carbono comuns.

São as mais diversas aplicações onde tais são utilizados e, como estão

todos catalogados, separados e classificados, basta um melhor

aprofundamento para definir qual melhor se encaixa no projeto a que quer se

desenvolver.

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