Aço ferramenta
Aço ferramenta ( WS ) é o aço usado para fabricar ferramentas e moldes , bem como peças padrão . O consumo de aços ferramenta em todo o mundo é de cerca de 1 milhão de toneladas por ano.
Definição de termos
Aços-ferramenta são exclusivamente (não necessariamente livres de ferrugem) aços inoxidáveis , que são usados principalmente para usinagem ou processamento de peças. Os aços-ferramenta também podem ser usados para fabricar equipamentos de manuseio e dispositivos de medição .
Propriedades dos aços ferramenta
Os aços-ferramenta têm uma variedade de propriedades diferentes. Dependendo da aplicação, um aço ferramenta deve ser selecionado cujas propriedades atendam a todas as condições de limite fornecidas. Este processo de seleção pode ser muito demorado se, por exemplo , forem necessárias propriedades de operação diametral, incluindo alta dureza combinada com alta tenacidade . Nesse caso, deve-se considerar qual propriedade tem um impacto mais significativo na vida útil da ferramenta.
A tabela abaixo lista algumas das propriedades mais importantes dos aços para ferramentas. A resistência à tração, em particular, relaciona-se aos valores na condição temperada e revenida de aços ferramenta.
| propriedade | unidade | Faixa de valor (aprox.) |
|---|---|---|
| força de tração | Megapascal (MPa) | 800-1500 |
| Módulos de elasticidade | MPa | 210.000-246.000 |
| Trabalho árduo máximo | Dureza Rockwell Scale C (HRC) | 40-72 |
| Força de impacto entalhada | Joule (J) | |
| Temperatura máxima da superfície | Graus Celsius (° C) | até 615 |
| Resistência à corrosão | mm / ano | 0,001 - mais de 1 |
| Resistência ao desgaste | --- | --- |
Além desses critérios, existem outros. Por exemplo, a usinabilidade na condição de entrega (consulte a usinabilidade do aço ) é um aspecto essencial da seleção do aço em algumas aplicações. Os programas de computador são usados para encontrar o aço para ferramentas mais adequado para uma ferramenta com base em vários critérios.
Configurando as propriedades
Com muitos aços ferramenta, as propriedades podem ser adaptadas aos requisitos da aplicação por meio de um tratamento térmico adequado . O tratamento térmico mais utilizado é a têmpera e revenido . Dependendo da aplicação, por exemplo, um alto grau de dureza pode ser necessário e, ao mesmo tempo, a tenacidade pode ser relevante apenas em uma extensão muito limitada. Isso significa que o material pode ser operado próximo ou com a dureza máxima da caixa. A dureza útil máxima é normalmente fornecida nas folhas de dados dos materiais individuais. Um exemplo disso é uma folha de dados de erasteel.com. Pode ser visto claramente como a tenacidade diminui com o aumento da dureza.
Se a resistência ao desgaste do material for insuficiente, ela pode ser aumentada por outras medidas. Estes são, entre outros:
- a aplicação de uma camada de redução de desgaste, incluindo uma camada CVD , camada PVD , camada DLC, etc. e
- a alteração das propriedades do material , por exemplo, por nitretação .
Em todos os processos, é essencial garantir que a temperatura do processo não fique acima da temperatura de revenimento previamente selecionada do material de base, neste caso aço ferramenta, caso contrário, haverá perda de dureza ou resistência e o componente produzido poderá ser inferior certas circunstâncias ocorrem durante o uso. Não pode resistir ao estresse ou não pode resistir ao estresse por um longo tempo.
Possibilidades de diferenciação
Os aços ferramenta podem ser caracterizados de acordo com diferentes aspectos. Por um lado, pode ser feita uma distinção de acordo com a composição e, por outro lado, de acordo com a faixa de temperatura que deve ser mantida durante o uso. Em termos de composição, os aços ferramenta são divididos em aços sem liga e com liga. Com relação à faixa de temperatura, é feita uma distinção entre aços para trabalho a frio e a quente. Os chamados alta - velocidade aços são uma classe especial de aços para trabalho a quente . Além disso, pode ser feita uma classificação de acordo com a área de aplicação.
Areas de aplicação
Aços ferramenta são usados para uma variedade de aplicações. Dependendo das propriedades do material, as seguintes áreas de aplicação podem ser consideradas. Os aços para ferramentas são usados principalmente para a produção de elementos ativos de ferramentas, por exemplo, punções e matrizes. A divisão na tabela a seguir é baseada na DIN 8580 (processo de fabricação) .
| Processo de formação | Procedimento exemplar | Elementos ativos |
|---|---|---|
| Formação de pressão | Laminação , extrusão , extrusão | Rolos, punções, matrizes, anéis de reforço |
| Formação por compressão de tração | Desenho através , desenho profundo , hydroforming | Desenho , punção, molde, dispositivo de retenção |
| Formação de tração | Profundidades , comprimentos , larguras | Soco, morra |
| Dobra | Dobra livre , dobra de matriz , perfilagem | Molde, rolar, dobrar barra |
| Cisalhamento | Torcendo, mudando | morrer |
Aços ferramenta de liga
Elementos de liga
Os principais elementos de liga dos aços-ferramenta, além do carbono, podem ser encontrados na tabela abaixo. Dependendo do perfil de requisitos do aço, vários elementos de liga são adicionados à composição do aço .
| elemento | Influenciando propriedade | |
| positivo | negativo | |
| Cromo (Cr) | Endurecimento, resistência à corrosão | Resistência ao impacto entalhada , soldabilidade |
| Cobalto (Co) | Resistência ao calor, temperamento fragilidade | --- |
| Manganês (Mn) | Endurecimento, limite de elasticidade, resistência à tração, | Expansão térmica |
| Molibdênio (Mo) | Endurecimento, fragilidade de têmpera, limite de elasticidade, resistência à tração, resistência a altas temperaturas | Resistência à escama |
| Níquel (Ni) | Força de escoamento, tenacidade de entalhe, tenacidade, expansão de temperatura |
--- |
| Nitrogênio (N) | Rachadura por tensão -korrosionsbeständigkeit, endurecimento por trabalho , resistência | Fragilidade azulada, sensibilidade ao envelhecimento |
| Vanádio (V) | Resistência ao desgaste, resistência ao calor, resistência ao revenimento | --- |
| Tungstênio (W) | Resistência à tração, limite de escoamento, tenacidade, resistência ao calor, resistência ao desgaste |
--- |
Aços para trabalho a frio
Os aços para trabalho a frio são geralmente usados se a temperatura na superfície não exceder 200 ° C durante o uso. Se essa temperatura for ultrapassada, geralmente ocorre uma queda na dureza, pois os aços para trabalho a frio apresentam apenas uma resistência ao revenido muito baixa. Os aços para trabalho a frio podem ser aços para ferramentas com ou sem liga. A tabela a seguir lista aços para ferramentas de trabalho a frio sem liga, baixa liga e alta liga.
| designação | Número de material | ótimo |
|---|---|---|
| C 45 W | 1,1730 | Sem liga |
| C 85 W | 1,1830 | Sem liga |
| 90 MnCrV 8 | 1.2842 | Baixa liga |
| 100 Cr 6 | 1,2067 | Baixa liga |
| 21 MnCr 5 | 1,2162 | Baixa liga |
| X 210 Cr 12 | 1,2080 | Alta liga |
| X 155 CrVMo 12 1 | 1,2379 | Alta liga |
| X 36 CrMo 17 | 1,2316 | Alta liga |
Aços ferramenta para trabalho a quente
Se uma temperatura de superfície de mais de 200 ° C pode ocorrer durante o uso, o uso de um aço ferramenta para trabalho a quente é indicado. Este tipo de aço é quase exclusivamente aços de alta liga para melhorar a resistência ao revenido e a dureza a quente. Além disso, devem ter resistência ao desgaste suficiente com dureza a quente, mesmo em temperaturas acima de 200 ° C. Os aços para trabalho a quente são usados principalmente para a produção de matrizes de forjamento . Uma seleção de aços para ferramentas de trabalho a quente está listada na tabela abaixo.
| designação | Número de material | ótimo |
|---|---|---|
| X38 CrMoV 5 1 | 1.2343 | Alta liga |
| X40 CrMoV 5 1 | 1.2344 | Alta liga |
| X32 CrMoV 3 3 | 1,2365 | Alta liga |
Os chamados aços rápidos ("HSS") representam uma classe especial de aços para ferramentas para trabalho a quente .
Aços ferramenta sem liga
O teor de carbono dos aços ferramenta sem liga está entre 0,5% e 1,5%, muitas vezes, pequenas quantidades de tungstênio ainda estão contidas. O endurecimento da superfície é drasticamente aumentado pelo revenido , e a temperabilidade depende essencialmente do teor de carbono do aço . No entanto, aços-ferramenta sem liga não podem ser totalmente endurecidos (alta taxa de resfriamento crítica) e também não são adequados para altas temperaturas de operação, uma vez que a diminuição da dureza relacionada à temperatura ocorre em torno de 200 ° C É por isso que os aços para ferramentas sem liga caem na categoria de aços para ferramentas para trabalho a frio .
Placas de corte simples e punções, bem como ferramentas de desenho e dobra são feitas deste aço.
Exemplos: C85W1 → aço ferramenta, classe de qualidade 1; C85W2 → aço ferramenta, grau 2
Links da web
Evidência individual
- ↑ Johannes Noneder: Registro de tensões para validação de modelos FE para o projeto de ferramentas de conformação maciça. In: Tecnologia de Manufatura Erlangen. No. 255, Meisenbach, Bamberg, 2014, ISBN 978-3-87525-371-9
- ↑ Indústrias do Crisol: CPM® REX® 121 (HS) * Aço de alta velocidade de cobalto vanádio e alta dureza , acessado em 7 de janeiro de 2017
- ↑ Böhler-Uddeholm: Aço para trabalho a quente (PDF, 0,94 MB) ( Memento de 22 de abril de 2014 no Arquivo da Internet ), acessado em 7 de janeiro de 2017
- ↑ ASP®2015 ( inglês , PDF) erasteel.com. Recuperado em 12 de novembro de 2019.