Já se interrogou sobre o que faz a lâmina de cisalhamento perfeita? Neste artigo, vamos explorar o fascinante mundo dos aços para matrizes, desde as variedades para trabalho a frio até às variedades para trabalho a quente. Irá descobrir os segredos por detrás das suas propriedades únicas e aprenderá como os diferentes materiais podem melhorar o desempenho e a longevidade das ferramentas de corte. Prepare-se para mergulhar na mecânica das lâminas de corte!
Características e aplicações:
O LD (7Cr7Mo2V2Si) é um aço para moldes a frio de qualidade superior e de elevada dureza, originalmente concebido para moldes de encabeçamento a frio. A sua designação "LD" reflecte a sua principal aplicação em processos de "encabeçamento a frio".
Em aplicações industriais, o aço LD destaca-se no fabrico de ferramentas de laminagem a frio, extrusão a frio e conformação a frio que exigem uma tenacidade excecional. Demonstra características de desempenho superiores em comparação com os aços para ferramentas convencionais, como o Cr12 e o W6Mo5Cr4V2.
Enquanto aço para moldes do tipo matriz, o LD distingue-se pela sua combinação única de propriedades:
O excecional equilíbrio entre força e dureza e a resistência ao desgaste do aço LD contribuem para a sua vida útil prolongada, que pode exceder a de outros aços para ferramentas como Cr12MoV, W18Cr4V, W6Mo5Cr4V2, Cr12, GCr15 e 9SiCr por um fator de dez ou mais. Esta longevidade é particularmente evidente em aplicações de lâminas de corte a frio.
Propriedades mecânicas:
Dureza atingível da lâmina: 57-63 HRC
Especificações do tratamento térmico:
Nota: Os parâmetros exactos do tratamento térmico podem variar em função da espessura da secção e das propriedades finais pretendidas. São frequentemente recomendados vários ciclos de têmpera para um desempenho ótimo.
Características e aplicações:
O aço H13 (4Cr5MoSiV1) é um aço de qualidade superior, endurecido ao ar, conhecido pela sua excecional tenacidade e resistência superior à fadiga a quente e a frio. Esta liga versátil apresenta uma notável resistência à fissuração por fadiga térmica, excelentes propriedades anti-aderentes e uma reatividade mínima com metais fundidos. Estas características fazem do aço H13 a escolha ideal para o fabrico de componentes críticos em aplicações de alta temperatura, incluindo matrizes de forjamento a quente, ferramentas de extrusão e lâminas de corte térmico.
Embora o aço H13 partilhe semelhanças de desempenho com o aço 4Cr5MoSiV, a sua caraterística distintiva reside no seu elevado teor de vanádio. Esta diferença fundamental na composição melhora o desempenho do H13 a altas temperaturas, permitindo-lhe manter as suas propriedades mecânicas a temperaturas até 600°C (1112°F), superando significativamente o desempenho do aço 4Cr5MoSiV padrão em ambientes térmicos extremos.
Como um aço representativo de trabalho a quente, o H13 destaca-se em aplicações que envolvem aquecimento e arrefecimento cíclicos, tais como moldes de fundição sob pressão para ligas de alumínio. É particularmente adequado para operações de corte a quente em chapas de aço a temperaturas até 800°C (1472°F), onde mantém a sua aresta de corte e estabilidade dimensional sob tensões térmicas e mecânicas severas.
Propriedades mecânicas:
Tratamento térmico Especificação:
Nota: Os parâmetros exactos do tratamento térmico podem variar em função dos requisitos específicos da aplicação e das propriedades finais pretendidas. São frequentemente utilizados múltiplos ciclos de têmpera para obter uma tenacidade e estabilidade dimensional óptimas.
Características e aplicação:
O 6CrW2Si é uma liga de aço para ferramentas de qualidade superior, concebida através da incorporação de uma quantidade precisa de tungsténio no aço de crómio-silício. Esta adição de tungsténio facilita a formação de estruturas de grão mais fino durante a têmpera, resultando numa maior tenacidade em condições de revenido. A otimização da microestrutura do aço conduz a propriedades mecânicas e a um desempenho superiores em aplicações exigentes.
Em comparação com os seus homólogos 4CrW2Si e 5CrW2Si, o aço 6CrW2Si apresenta uma maior dureza de têmpera e uma resistência melhorada a altas temperaturas. Estas características tornam-no particularmente adequado para o fabrico de cisalhamento hidráulico lâminas que têm de suportar cargas de impacto significativas, mantendo uma excelente resistência ao desgaste. O aço 6CrW2Si é excelente em aplicações de corte de chapas de aço normal e de aço inoxidável de textura dura, oferecendo versatilidade em vários processos de corte industrial.
Propriedades mecânicas:
A gama de dureza elevada garante um desempenho de corte ótimo e uma vida útil prolongada da ferramenta em operações de corte severas. Este nível de dureza é cuidadosamente equilibrado com a tenacidade do aço para evitar a falha prematura da lâmina sob cargas de impacto.
Especificação do tratamento térmico:
O processo de tratamento térmico é fundamental para alcançar as propriedades mecânicas desejadas. A têmpera a partir da gama de temperaturas especificada assegura a austenização completa e a subsequente formação de martensite. A gama de temperaturas de revenido é controlada com precisão para aliviar as tensões internas, mantendo uma elevada dureza e resistência ao desgaste. Este regime de tratamento térmico cuidadosamente concebido optimiza a microestrutura do aço para um desempenho máximo em aplicações de corte hidráulico.
Características e aplicação:
O W6Mo5Cr4V2 é um aço-ferramenta rápido de qualidade superior, também designado por M2 ou AISI M2, vulgarmente conhecido como "aço rápido" (HSS). Este aço para ferramentas de alto carbono e alta liga foi concebido para um desempenho superior em aplicações de corte de alta velocidade.
Sendo um aço da série tungsténio-molibdénio, o W6Mo5Cr4V2 exemplifica as propriedades distintivas do HSS: dureza excecional, resistência ao desgaste e estabilidade térmica (também designada por "dureza vermelha"). Mantém a integridade da aresta de corte a temperaturas elevadas, com uma perda mínima de dureza até 500-600°C (932-1112°F).
Embora o W6Mo5Cr4V2 ofereça uma dureza a alta temperatura comparável à do W18Cr4V (grau T1), apresenta uma maior suscetibilidade à oxidação e à descarbonetação. Isto exige um controlo meticuloso durante o processamento térmico e o tratamento térmico para preservar a sua microestrutura e propriedades ideais.
A composição de liga caraterística do W6Mo5Cr4V2 permite velocidades de corte significativamente mais elevadas do que as alcançadas com os aços ferramenta de baixa liga. Isto torna-o particularmente adequado para ferramentas de corte que operam em condições exigentes, incluindo altas velocidades de corte, cargas pesadas e temperaturas de trabalho elevadas. A sua versatilidade estende-se a várias aplicações de corte de chapa metálica em diversos sectores industriais.
Propriedades mecânicas:
Especificações de tratamento térmico:
Nota: São normalmente recomendados vários ciclos de têmpera para obter um endurecimento secundário e uma estabilidade dimensional óptimos.
Características e aplicações:
O Cr12MoV é um aço para moldes de qualidade superior que apresenta características superiores em comparação com o CR12, incluindo maior temperabilidade, maior dureza pós-temperatura e de têmpera, maior resistência e melhor tenacidade. Esta liga demonstra uma capacidade de endurecimento total para secções até 300-400 mm de diâmetro, com uma distorção mínima durante o processo de têmpera. No entanto, é importante notar que o Cr12MoV apresenta plasticidade limitada a temperaturas elevadas.
A principal aplicação do Cr12MoV é na produção de lâminas de cisalhamento hidráulico, particularmente aquelas com grandes secções transversais, geometrias complexas e requisitos de alta carga. As lâminas fabricadas em Cr12MoV demonstram uma durabilidade excecional, capaz de suportar mais de 800.000 ciclos de corte. Isto torna-as ideais para o corte de materiais de elevada dureza, como o aço inoxidável e as chapas de aço silício, onde a vida prolongada da ferramenta e o desempenho consistente são fundamentais.
Propriedades mecânicas:
Esta gama de dureza garante uma óptima resistência ao desgaste e retenção de arestas, crucial para manter a eficiência de corte durante longos períodos de utilização.
Especificações do tratamento térmico:
O regime de tratamento térmico especificado é crucial para alcançar a microestrutura e as propriedades mecânicas desejadas. A temperatura de austenitização relativamente elevada assegura a dissolução completa dos carbonetos, enquanto a gama de temperaturas de revenido baixas mantém uma dureza elevada, melhorando ligeiramente a tenacidade e a estabilidade dimensional.
Nota: Para um desempenho ótimo, recomenda-se a realização de vários ciclos de têmpera e a consideração de um tratamento criogénico entre a têmpera e o revenido para minimizar a austenite retida e melhorar ainda mais a resistência ao desgaste.
Características e aplicação:
O 9CrSi é um aço para ferramentas de alta qualidade e de baixa liga, conhecido pela sua excecional dureza e resistência ao desgaste, juntamente com uma tenacidade moderada. Este tipo de aço apresenta uma excelente estabilidade dimensional durante o tratamento térmico, tornando-o adequado para ferramentas de corte de precisão e instrumentos de medição. No entanto, é importante notar a sua suscetibilidade à sensibilidade ao calor, que pode levar ao endurecimento da superfície e a um maior risco de fissuração se não for corretamente manuseado durante os processos de fabrico.
Sendo um aço versátil de baixa liga para ferramentas, o 9CrSi demonstra características superiores de têmpera e de endurecimento profundo. Estas propriedades, combinadas com a sua estabilidade durante a têmpera, fazem dele a escolha ideal para aplicações que requerem um desempenho consistente em condições exigentes. A sua capacidade de manter as arestas de corte afiadas e de resistir à deformação sob carga contribui para a sua popularidade na indústria de ferramentas.
Uma aplicação notável do 9CrSi é o fabrico de lâminas de cisalhamento hidráulico com geometrias complexas. Estas lâminas beneficiam da distorção mínima do aço durante o tratamento térmico, garantindo um controlo dimensional preciso. A elevada resistência ao desgaste do 9CrSi aumenta significativamente a vida útil das lâminas, enquanto a sua composição optimizada permite operações de corte eficientes a baixa velocidade, reduzindo a geração de calor e a potencial distorção da peça.
O 9CrSi é particularmente adequado para operações de corte que envolvam tipos de aço macio como o A3 e o Q235. A sua combinação de dureza e tenacidade permite cortes limpos com formação mínima de rebarbas, aumentando a produtividade e reduzindo a necessidade de operações secundárias.
Propriedades mecânicas:
Especificações de tratamento térmico:
Nota: Os parâmetros exactos do tratamento térmico podem variar consoante a aplicação específica e as propriedades finais pretendidas. É crucial seguir as recomendações do fabricante e realizar testes adequados para obter um desempenho ótimo.
Características e aplicação:
O T10A é um aço de carbono estrutural de qualidade superior, conhecido pela sua elevada resistência e excecional resistência ao desgaste. No entanto, apresenta uma baixa dureza a quente, uma capacidade de têmpera limitada e uma temperabilidade reduzida, juntamente com uma tendência para uma deformação de têmpera significativa. Este tipo de aço é particularmente adequado para o fabrico de lâminas de cisalhamento que operam em ambientes de corte exigentes que requerem uma resistência superior ao desgaste. É excelente em aplicações em que a lâmina não está sujeita a vibrações súbitas e severas e requer uma combinação equilibrada de tenacidade e capacidade de manter uma aresta de corte afiada. O T10A é especificamente utilizado no fabrico de lâminas de cisalhamento concebidas para cortar chapas de aço A3 normais, um material comum em aplicações industriais.
Propriedades mecânicas:
Esta gama de dureza assegura um equilíbrio ótimo entre a resistência ao desgaste e a tenacidade, essenciais para o desempenho e a longevidade da lâmina em operações de corte industriais.
Especificações de tratamento térmico:
Estes parâmetros precisos de tratamento térmico são cruciais para alcançar a microestrutura e as propriedades mecânicas desejadas no aço T10A. O processo de têmpera a 770°C promove a formação de martensite, enquanto o revenido subsequente a 200°C ajuda a aliviar as tensões internas e a afinar o equilíbrio entre dureza e tenacidade. Este regime de tratamento térmico cuidadosamente controlado é essencial para otimizar o desempenho da lâmina nas aplicações de corte pretendidas.
Características e aplicação:
O aço 45#, também conhecido como AISI 1045 ou C45 nas normas internacionais, é um aço estrutural de carbono médio amplamente utilizado no fabrico de máquinas. Oferece uma combinação equilibrada de resistência, tenacidade e maquinabilidade, tornando-o adequado para várias aplicações no domínio da engenharia mecânica.
Embora o aço 45# apresente boas características de corte e propriedades mecânicas favoráveis, o seu desempenho em aplicações de elevado desgaste, tais como lâminas de máquinas de corte de chapas, é limitado. Sendo um aço de carbono médio, tem uma temperabilidade moderada, atingindo normalmente uma gama de dureza de HRC 42-46 através de processos convencionais de tratamento térmico. Para melhorar as suas propriedades superficiais, é frequentemente utilizada uma combinação de têmpera e revenido seguida de endurecimento superficial de alta frequência.
A resistência ao desgaste do aço 45# tratado termicamente, embora melhorada, é geralmente inferior à dos aços cementados. Esta caraterística torna-o mais adequado para o corte de chapas não metálicas ou em aplicações onde a resistência extrema ao desgaste não é crítica. Para operações de corte de chapas metálicas, especialmente as que envolvem materiais mais duros, são normalmente preferidos aços para ferramentas mais especializados ou ligas com superfície endurecida.
Propriedades mecânicas:
Especificações de tratamento térmico:
Nota: Os parâmetros exactos do tratamento térmico podem variar com base nos requisitos específicos da aplicação e nas propriedades mecânicas pretendidas. Factores como a espessura da secção, a taxa de arrefecimento e o tempo de têmpera também desempenham um papel crucial na obtenção do equilíbrio ideal entre dureza, resistência e tenacidade para a utilização pretendida.
Como fundador da MachineMFG, dediquei mais de uma década da minha carreira à indústria metalúrgica. A minha vasta experiência permitiu-me tornar-me um especialista nos domínios do fabrico de chapas metálicas, maquinagem, engenharia mecânica e máquinas-ferramentas para metais. Estou constantemente a pensar, a ler e a escrever sobre estes assuntos, esforçando-me constantemente por me manter na vanguarda da minha área. Deixe que os meus conhecimentos e experiência sejam uma mais-valia para a sua empresa.
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