COMO É FEITO O AÇO DE FERRAMENTA?

COMO É FEITO O AÇO DE FERRAMENTA?

O que é o aço da ferramenta?

O aço para ferramentas é um tipo de aço de liga de carbono . Como você pode adivinhar a partir do nome, é frequentemente usado para fazer, modificar ou reparar ferramentas manuais ou matrizes de máquinas. Os aços para ferramentas são notáveis ​​por sua dureza, resistência à abrasão e deformação. Eles podem reter uma aresta de corte a temperaturas muito altas e é por isso que eles são freqüentemente usados ​​na modelagem de outros materiais através de corte, prensagem, cunhagem ou extrusão. Sua resistência à abrasão empresta seu uso na produção de moldes de injeção.

Grupos de Aço para Ferramentas

Aços para ferramentas são categorizados em seis grupos. A escolha do grupo depende de fatores de resistência, dureza superficial, resistência ao choque, temperatura de trabalho e custo. Os seis grupos são:

  • Endurecimento da água
  • Trabalho a frio
  • Resistente a Choques
  • Alta velocidade
  • Trabalho quente
  • Propósito especial

Como é feita a ferramenta de aço?

A fabricação de aços ferramenta ocorre sob condições cuidadosamente controladas para produzir a qualidade exigida. O aço para ferramentas tem um teor de carbono entre 0,5% e 1,5%. O processo de fabricação introduz elementos de liga que formam carbonetos, geralmente tungstênio, cromo, vanádio e molibdênio.

Os processos de fabricação mais importantes para o aço de ferramentas são os seguintes:

  • Fusão Primária
  • Derreter Electroslag
  • Repartição Primária
  • Rolando
  • Desenho a Quente e Frio
  • Fundição contínua
  • Metalurgia do pó
  • Processo Osprey

Fusão Primária

O aço para ferramentas é geralmente feito de cerca de 75% de sucata – uma mistura de sucata e sucata comprada. É muito importante evitar a contaminação da sucata, especialmente de metais que não podem ser oxidados como níquel, cobalto e cobre.

A maior parte da produção de aço para ferramentas é feita através do derretimento do forno elétrico a arco (EAF).

Existem dois estágios:

  1. O refugo é derretido rapidamente no forno.
  2. O metal quente é transferido para um recipiente separado de concha ou conversor a ser refinado. Esse processo é conhecido como refino secundário e permite grande eficiência e processamento de grandes volumes.

O metal refinado é então transferido para a estação de fundição e despejado em lingotes. Os lingotes resultantes são geralmente recozidos (aquecidos e resfriados lentamente) para evitar rachaduras.

Derreter Electroslag

A refusão ou refinação de electroslag (ESR) é um processo de fusão progressivo utilizado para produzir lingotes com superfícies lisas e sem canos (buracos) ou porosidade (imperfeições). Os lingotes ESR proporcionam melhor trabalhabilidade a quente, melhores rendimentos de processamento, maior limpeza, melhores propriedades de ductilidade de tração transversal e fadiga.

ESR é um processo caro, e os custos salvos através do aumento no rendimento nem sempre são suficientes para compensar os custos do processamento de ESR. No entanto, para algumas aplicações especializadas em ferramentas, o ESR vale a pena.

Remodelação por arco a vácuo (VAR) é um processo usado às vezes ao lado de ESR. No entanto, seu uso em aços-ferramenta é limitado a aplicações especializadas com requisitos específicos de rolamentos. No processo VAR, o calor é fornecido por meio de um arco em um ambiente de alto vácuo. O aço resultante possui uma macroestrutura e microestrutura refinadas e excelente uniformidade química.

Repartição Primária

O método de decomposição usado para aços ferramenta emprega uma prensa hidráulica de matriz aberta ou uma máquina de forjamento rotativo. Esses processos são extremamente versáteis e podem produzir comprimentos de 6 a 13 m (20 a 43 pés) em quadrados , retângulos , cavidades ou seções transversais escalonadas. O produto final é de alta qualidade, com poucas rachaduras, colos ou costuras, e um alto grau de retidão pode ser alcançado.

Rolando

Na moderna fabricação de aço, até 26 laminadores são usados ​​em linha. O metal é aquecido através de um propulsor a gás, forno de viga móvel ou forno de indução de alta potência. O aquecimento rápido é usado para evitar a descarburação (perda de conteúdo de carbono). O processo é automatizado por computadores e dispositivos de medição são usados ​​para monitorar a tolerância do diâmetro e a qualidade da superfície do metal. Através deste processo, uma bobina de chapa de aço pode ser produzida em menos de 12 minutos.

Desenho a Quente e Frio

Geralmente, as operações de desenho são usadas nos aços-ferramenta para produzir melhores tolerâncias, tamanhos menores ou formas especiais. Como os aços de ferramenta são de alta resistência e ductilidade limitada, os desenhos a frio são limitados a um único passe de luz para evitar a quebra. O desenho aquecido a temperaturas de até 540 ° C (1000 ° F) é usado em várias passagens para fortalecer o metal.

Fundição contínua

O lingotamento contínuo de aço-ferramenta é algumas vezes feito por razões econômicas. Após a fundição, os tarugos são recozidos e às vezes retificados, depois forjados a martelo ou rotativos, após o que podem ser enrolados. A refusão rápida Electroslag (ESRR) é um processo moderno que funciona a temperaturas mais altas do que a ESR.

Metalurgia do pó

A metalurgia do pó (P / M) é usada para produzir aços altamente ligados, como alto carbono, alto teor de cromo e alta velocidade. Este processo tornou-se cada vez mais popular nos últimos anos. Usando métodos tradicionais, a produção de aços para ferramentas de alta liga e alta emissão de carbono é particularmente desafiadora. Os tempos de arrefecimento relativamente lentos para estes métodos resultam na formação de estruturas grosseiras indesejáveis ​​de carboneto eutéctico, o que resulta numa resposta de tratamento térmico não uniforme, qualidades transversais fracas e baixa tenacidade.

Em P / M, os problemas dos métodos tradicionais são superados. Uma distribuição fina e uniforme de carbonetos pode ser produzida usando P / M, o que resulta em usinabilidade melhorada na condição recozida, uma resposta mais rápida ao tratamento térmico de endurecimento e melhor capacidade de moagem. No entanto, existe uma desvantagem – uma redução na resistência ao desgaste.

Processo Osprey

O Processo Osprey continua sendo uma atividade muito especializada, limitada a locais no Japão e no Reino Unido. No entanto, tem um tremendo potencial técnico e comercial. A liga fundida é vertida de um forno de indução através de um bocal e jateada com jatos de atomização de gás de alta pressão, causando a formação de pequenas gotículas. As gotículas são coletadas e usadas para formar tarugos, ocos e folhas.

As vantagens do processo Osprey são semelhantes às de P / M. Aços ferramenta produzidos a partir do material Osprey têm uma distribuição uniforme de carbonetos finos. No entanto, o processo de Osprey atualmente não é tão economicamente competitivo quanto o P / M.