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Aços & Ligas | Aços e Ferros Fundidos | Aços para Ferramentas e Matrizes

04 - Classificação e seleção dos aços para ferramentas e matrizes

De acordo com o “American Iron and Steel Institute AISI” os aços para ferramentas e matrizes podem ser classificados em sete categorias principais (182):

- Aços temperáveis em água, identificados pela letra W;

- Aços resistentes ao choque, identificados pela letra S;

- Aços-ferramenta para moldes, identificados pela letra P;

- Aços-ferramenta para fins especiais identificados pelas letras L e F ou sem identificação.

 

Estes aços podem ser subdivididos nos seguintes grupos:

- aços-ferramenta “matriz”;

- aços ao tungstênio para acabamento;

- aços de alto carbono e baixo teor de liga;

- aços semi-rápidos;

- aços grafíticos;

- Aços-ferramenta para trabalho a frio, identificados pelas letras O, A, D;

- Aços-ferramenta para trabalho a quente, identificados pela letra H;

- Aços rápidos, identificados pelas T e M.

 

As aplicações podem ser agrupadas em cinco tipos básicos de operação:

- ferramentas de conformação, a quente ou a frio, incluindo aplicações tais como blocos e insertos de matrizes, ferramentas para forjamento a quente, ferramentas para prensagem e estampagem profunda, matrizes e punções para recalque a frio, ferramentas para extrusão e aplicações semelhantes. Devido ao fato deles serem expostos a elevadas tensões por curtos períodos de tempo durante a operação, seus característicos principais devem ser, além da resistência ao desgaste, tenacidade e usinabilidade. As aplicações em serviço de conformação a quente devem caracterizar-se igualmente por dureza a quente;

- ferramenta de corte, incluindo lâminas de tesoura, matrizes de corte em forjamento e recalque de rebarbação, matrizes para recorde de discos, punções e aplicações semelhantes. Estão também sujeitas a altas tensões e exigem, além resistência ao desgaste, alta tenacidade. Exigências secundárias são segurança e mínimo empenamento na têmpera;

- ferramentas para usinagem, incluindo todas as ferramentas empregadas em máquinas operatrizes, as quais exigem alta dureza à temperatura ambiente e dureza a quente, além de resistência ao desgaste. Tenacidade é um característico secundário;

- ferramentas para moldes, incluindo aplicações tais como moldes para plásticos, moldes para fundição sob pressão de metais e ligas de zinco, alumínio e cobre e ferramentas para metalurgia do pó (compactação), briquetagem de tijolos e de materiais cerâmicos;

- aplicações miscelâneas, onde se exige alta resistência ao desgaste, como discos para máquinas de moldar por projeção centrífuga de areia e discos de esmeris, ou alta tenacidade, como peças de percussão, ou alta dureza, como calibres, etc.

 

Para selecionar um aço para ferramenta deve-se considerar, portanto, as aplicações para as quais as ferramentas são destinadas e, para cada caso, as propriedades de maior ou menor importância.

Para a maioria das aplicações, os característicos de maior importância são resistência ao desgaste, tenacidade e dureza a quente.

Outras propriedades, como dureza de trabalho (relacionada com o limite de escoamento ou limite de elasticidade do aço), profundidade de endurecimento (relacionado com o característico de tensões internas do aço) e tamanho de grão são considerados de menor importância para certas aplicações, mas para outros podem ser relevantes.

Para facilitar a seleção de cada aço destinado a uma aplicação determinada, estabeleceu-se um sistema numérico de 1 (baixo) a 9 (alto) que permite qualificar o aço em função dos característicos considerados de maior importância, ou seja, resistência ao desgaste, tenacidade e dureza a quente.

Os característicos de menor importância (relativa) são relacionados em números correspondentes à dureza Rockwell C, tamanho de grão Shepherd e profundidade de endurecimento, neste caso utilizando as letras S (“shallow”= pouco profunda), M (“medium”= profundidade média) e D (“deep” – grande profundidade).

A Tabela 76 (183) indica, em função dos fatos acima expostos, o primeiro passo para a seleção de aços para ferramentas e matrizes.

 

Tabela 76 – Primeiro passo para a seleção dos aços para ferramentas e matrizes

 

Natureza do serviço

Requisitos principais

Requisitos secundários (podem ser necessários)

Condições de serviço

Característicos desejados

Grupo potencial Classe do aço

Resistência ao desgaste

Tenacidade

Dureza a quente

Usinagem

 

Resistência ao desgaste; resistência ao amolecimento pelo calor

Facilidade de retificar;

Tenacidade

Cortes leves, baixas velocidades

4 a 8

 

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