Aço ferramenta e suas aplicações

Aço ferramenta

O aço ferramenta representa uma importante fatia do segmento de aços especiais. Produzido e processado para atingir um alto grau de qualidade, o aço ferramenta é empregado na fabricação de matrizes, moldes, ferramentas de corte intermitente e contínuo, ferramentas para conformação de chapas, corte a frio e componentes de máquinas. Abastecem os segmentos de autopeças, automobilístico, eletro-eletrônico e extrusão de alumínio. Este tipo de aço se caracteriza pela elevada dureza e resistência à abrasão. Tem boa tenacidade e mantém as propriedades de resistência mecânica mesmo sob elevadas temperaturas. Tais características são obtidas com a adição de altos teores de carbono e ligas como tungstênio, molibdênio, vanádio, manganês e cromo. A maior parte dos aços ferramenta é forjada. Outra parte é produzida por fundição de precisão ou por metalurgia do pó. A fusão deste tipo de aço é realizada, geralmente, em quantidades pequenas em fornos elétricos. A seleção de matéria-prima é um fator de grande importância para o processo. Esse cuidado também pode ser verificado na utilização de sucata. Há ainda atenção especial 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 em comparação com os aços comuns. Villares e Grupo Gerdau são os responsáveis pela produção nacional de aço ferramenta.

Classificação

Os aços ferramenta são classificados de acordo com suas características metalúrgicas principais ou de acordo com seu nicho de aplicação. A classificação do American Iron and Steel Institute (AISI) é a mais utilizada pela indústria de ferramentaria e tem se mostrado útil para a seleção do produto.
Apesar de existirem mais de 100 tipos de aços ferramenta normalizados internacionalmente, para as mais diversas aplicações e solicitações, a indústria trabalha com uma gama reduzida de opções. São preferidos aqueles que possuem suas propriedades e desempenhos consagrados ao longo do tempo, como, por exemplo, os aços AISI H13, AISI D2 e AISI M2.
Os aços ferramenta são divididos em diferentes tipos, de acordo com sua aplicação e características.

Aço rápido

Desenvolvido para aplicação de usinagem em elevadas velocidades. Podem ser ao molibdênio (grupo M) e ao tungstênio (grupo T). Ambos possuem performance semelhante, entretanto os do grupo M apresentam menor custo inicial. O aço rápido ao molibdênio tem elevada dureza, resistência ao desgaste e boa tenacidade. Este tipo de aço é freqüentemente temperado em banhos de sais. Aplicação: ferramentas, brocas, perfuratrizes, alargadores de furos, machos para abertura de roscas e fresas helicoidais. Alguns tipos podem ser utilizados para determinadas aplicações a frio, como laminadores de rosca, punções e matrizes para corte de discos.

Aços para trabalho a quente

Indicado para utilização em operações de punçonamento, cisalhamento e forjamento de metais em temperaturas elevadas, condições de pressão e abrasão. São identificados como aço H, no sistema de classificação.
São divididos em três subgrupos: ao cromo (entre H10 e H19), ao tungstênio (de H21 a H26) e ao molibdênio (de H42 e H43). Aplicação: os aços ao cromo são utilizados em aplicações de transformações mecânicas a temperaturas elevadas. Os aços ao tungstênio são empregados como mandris ou matrizes de extrusão para aplicações de alta temperatura, como na extrusão de ligas de cobre, ligas de níquel e aço.

Aço para deformação a frio

Esse aço se restringe a aplicações que não envolvam aquecimentos repetidos ou prolongados em faixas de temperatura de 205º a 260º C. Isso porque não contém elementos de liga necessários para resistência à deformação a quente. São divididos em três grupos: aços temperáveis ao ar (grupo A), alto-carbono e alto-cromo (grupo D) e temperáveis em óleo (grupo O). Aplicação: os do grupo A são aplicados na produção de 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 rosca, estampagem profunda, moldes de tijolo, calibres, operações de brunimento, rolos e facas para corte de tiras. Os do grupo O são utilizados em matrizes e punções para corte de chapas para estampagem, rebarbação, trefilação, flangeamento e forjamento.

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%. Por conta disso, apresentam uma combinação de elevada resistência e tenacidade e baixa ou média resistência ao desgaste por abrasão. Aplicação: talhadeiras, formões, contra-rebites, punções, brocas-guia e outras aplicações que requerem elevada tenacidade e resistência ao choque.

Aços baixa-liga para aplicações especiais

Este tipo de aço ferramenta possui pequenas quantidades de cromo, vanádio, níquel e molibdênio. A demanda por estes aços vem caindo continuamente. Atualmente, existem apenas dois subgrupos, ambos temperáveis a óleo. São os aços do grupo L. Aplicação: são utilizados em componentes de máquinas como cames, placas, mandris e pinças de tornos.

Aços para moldagem

Esses aços possuem cromo e níquel como principais elementos de liga. Apresentam características de baixa resistência ao amolecimento em altas temperaturas. Aplicação: 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 adicionadas, também, pequenas quantidades de cromo para aumentar a temperabilidade e a resistência à abrasão, e de vanádio, para manter uma granulação fina, e conseqüentemente, maior tenacidade. Pertencem ao grupo W. Aplicação: 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.

Aplicações

Aços ferramenta

VW M2

Aço ligado ao Vanádio, Tungstênio e Molibidênio, apresentando temperabilidade, tenacidade e resistência ao desgaste com excelente propriedade de corte. Utilizado em machos, brochas espirais, fresas, ferramentas para conformação à frio, serras para metais e outros.

VC 131

Aço com alto grau de indeformabilidade, elevada temperabilidade, alta resistência mecânica e boa tenacidade.
Utilizado em ferramenta de grande rendimento para estampagem, punções matrizes, ferramentas para trabalhar madeira, facas, cilindros para laminação a frio, calibradores, etc…

VD 2

Aço do tipo indeformável com alto teor de carbono e cromo, alta resistência ao desgaste, alta dureza e alta tenacidade. Apropriado para matrizes de estamparia de brande porta ou em ferramentas onde há necessidade de revestimento com compostos de titânio. Outras utilizações: rolos laminadores de roscas, matrizes de cunhagem, punções, etc…

VND

Aço de baixa liga, temperável com óleo. Apresenta alta dureza superficial, alta resistência ao desgaste e média tenacidade. Utilizado para ferramentas de corte, machos, cossinetes, punções, talhadeiras, facas industriais.

VW 3

Aço de baixa liga, temperável com óleo. Apresenta alta dureza superficial, alta resistência ao desgaste e média tenacidade. Utilizado em ferramentas de corte, machos, cossinetes, punções, talhadeiras, facas industriais para celulose e papel, calibradores, moldes para indústria plástica, ferramentas para trabalhar madeira, instrumentos de medição, etc…

VH 13

Aço ligado ao cromo-níquel-vanádio, de alta tenacidade, alta temperabilidade, grande resistência ao amolecimento pelo calor e ao choque térmico. Apresenta boa resistência ao desgaste em temperaturas elevadas e ótima usinabilidade.
Utilização: ferramentas para injeção e extrusão a quente de metais, matrizes para forjamento a quente, moldes para injeção de plástico, alumínio, zamak, etc…

VC 52

Aço para beneficiamento, de elevada temperabilidade, alta resistência mecânica e boa usinabilidade. A dureza superficial da condição temperada pode alcançar 66 HR. Utilização: peças de grande seccções onde se exige alta temperabilidade, vazadores, punções, pinos-guias para matrizes de injeção, esferas, pistas de rolamentos, etc…