Definição
Os aços-ferramentas são
aqueles utilizados nas operações de corte, formação, afiação e
quaisquer outras relacionadas com a modificação de um material para um
formato utilizável. Estes aços se caracterizam pelas suas elevadas
dureza e resistência à abrasão geralmente associadas à boa tenacidade
e manutenção das propriedades de resistência mecânica em elevadas
temperaturas.
Estas características
normalmente são obtidas com a adição de elevados teores de carbono e
ligas, como tungstênio, molibdênio, vanádio, manganês e cromo.
Boa parte dos aços-ferramenta são forjados, mas alguns também são
fabricados por fundição de precisão ou por metalurgia do pó. A seleção
da matéria-prima para a fabricação dos aços ferramentas é um fator
importante do processo, e a sua seleção costuma ser cuidadosamente
realizada inclusive na utilização de sucata.
A fusão dos aços-ferramentas
é realizada, normalmente, em quantidades relativamente pequenas nos
fornos elétricos, tomando-se um especial cuidado com as tolerâncias de
composição química e homogeneidade do produto final. Estas e outras
particularidades tornam o aço-ferramenta um material de custo mais
elevado do que os aços comuns.
Classificação
Devido às diversas utilizações
dos aços-ferramentas, eles são divididos em diferentes tipos de acordo
com a sua aplicação e características. São eles:
· Aços-rápido: são desenvolvidos para
aplicações de usinagem em elevadas velocidades. Existem duas classificações
para os aços-rápidos, que são os ao molibdênio (grupo M) e os ao
tungstênio (grupo T). Os dois possuem uma performance mais ou menos
semelhante. Os do grupo M, entretanto, tem um custo inicial menor.
· Aços para trabalho a quente:
desenvolvidos para utilização em operações de punçonamento,
cisalhamento e forjamento de metais em altas temperaturas sob condições
de calor, pressão e abrasão. São identificados como aço H, no sistema
de classificação. São divididos em três sub-grupos: ao cromo (que vai
do H10 ao H19) , ao tungstênio (H21 ao H26) e ao molibdênio (H42 e H43).
· Aços para deformação a frio: por não
conter os elementos de liga necessários para possuir resistência a
quente, estes aços se restringem a aplicações que não envolvam
aquecimentos repetidos ou prolongados em faixas de temperatura de 205 a
260ºC. São divididos em três grupos: aços temperáveis ao ar (grupo
A), alto-carbono e alto-cromo (grupo D) e temperáveis em óleo (grupo O)
· Aços resistentes ao choque: seus
principais elementos de liga são manganês, silício, cromo, tungstênio
e molibdênio Quase todos os aços deste tipo (conhecidos como Grupo S)
possuem conteúdo de carbono de aproximadamente 0.50%, o que lhes confere
uma combinação de elevadas resistência e tenacidade e baixa ou média
resistência ao desgaste por abrasão.
· Aços baixa-liga para aplicações
especiais: contém pequenas quantidades de cromo, vanádio, níquel e
molibdênio. A demanda por estes aços vem caindo continuamente, o que
reduziu os seus sub-grupos de sete para apenas dois, ambos temperáveis a
óleo. São os aços do grupo L.
· Aços para moldagem: estes aços possuem
cromo e níquel como principais elementos de liga. Possuem características
de baixa resistência ao amolecimento em altas temperaturas. São
utilizados quase que exclusivamente em peças fundidas sob pressão ou em
moldes para injeção ou compressão de plásticos e são classificados
como grupo P.
· Aços temperáveis em água: nestes aços
o carbono é o principal elemento de liga. São adicionados, também,
pequenas quantidades de cromo para aumentar a temperabilidade e a resistência
à abrasão, e de vanádio, para manter uma granulação fina, e
consequentemente uma maior tenacidade. Pertencem ao grupo W.
Aplicações
· Aços-rápido: ferramentas, brocas,
perfuratrizes, alargadores de furos, machos para abertura de roscas e
fresas helicoidais. Alguns graus podem ser utilizados para certas aplicações
a frio como laminadores de rosca, punções e matrizes para corte de
discos.
· Aços para trabalho a quente: os aços
ao cromo são utilizados em aplicações de transformações mecânicas a
temperaturas elevadas. Os aços ao tungstênio são utilizados como
mandris ou matrizes de extrusão para aplicações de alta temperatura,
como por exemplo na extrusão de ligas de cobre, ligas de níquel e aço.
· Aços para deformação a frio: os do
grupo A são aplicados como facas de cisalhamento, punções, corte de
chapas para estampagem e matrizes para aparar. Os do grupo D são
aplicados em ferramentas de forjamento, rolos de laminação de roscas,
estampagem profunda, moldes de tijolo, calibres, operações de
brunimento, rolos e facas para corte de tiras. Os do grupo O, por fim, são
utilizados em matrizes e punções para corte de chapas para estampagem,
rebarbação, trefilação, flangeamento e forjamento.
· Aços resistentes ao choque: usados em
talhadeiras, formões, contra-rebites, punções, brocas-guia e outras
aplicações que requerem elevada tenacidade e resistência ao choque.
Aplicação do aço-ferramenta
· Aços baixa-liga para aplicações
especiais: são utilizados, de um modo geral, em componentes de máquinas
como árvores, cames, placas, mandris e pinças de tornos
· Aços para moldagem: como o próprio
nome sugere, estes aços são utilizados como moldes de vários tipos,
para aplicações que requerem a manutenção das características de
resistência em temperaturas e pressões elevadas.
· Aços temperáveis em água: são
utilizados em ferramentas para forjamento a frio, cunhagem de moedas,
gravação em relevo, trabalho em madeira, corte de metais duros (machos e
alargadores), cutelaria e outras que requeiram resistência ao desgaste
por abrasão.
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