Aços ferramenta

  • Published on
    07-Jun-2015

  • View
    3.229

  • Download
    6

Embed Size (px)

DESCRIPTION

ghfh

Transcript

<ul><li> 1. Aos paraFerramentas e Matrizes1</li></ul> <p> 2. Matriz abertaMatriz fechada 2 3. Caractersticas fundamentais dos aos paraferramentas e matrizes: Dureza temperatura ambiente: a dureza da ferramenta ou matriz deveser superior dureza da pea sobre a qual exercero sua ao de corte,usinagem ou conformao. A dureza depende essencialmente do teor decarbono. A maioria das ferramentas e matrizes, tais como ferramentas decorte, matrizes para estampagem profunda, etc., usada mximadureza que se pode obter.Resistncia ao desgaste: requisito muito importante, pois o desgastepode causar falhas em muitos tipos de ferramentas. O carbono oelemento de maior influncia; nos aos altamente ligados, os elementosde liga podem influir, devido dureza e distribuio dos carbonetos quese formam.3 4. Temperabilidade: requisito indispensvel, pois uma maior penetraode dureza garante perfeita uniformidade de caractersticas mecnicasem sees apreciveis. Nos aos-carbono comuns, difcil alcanaralta profundidade de endurecimento: uma pequena adio de cromoresultar em temperabilidade completa. O aumento do teor deelementos de liga tem a tendncia de diminuir a diferena de durezaentre a superfcie e o centro e permite a utilizao de meios maisbrandos de tmpera.Resistncia mecnica: elevada resistncia mecnica indispensvel,pois os aos para ferramentas e matrizes devem apresentar acapacidade de suportar esforos estticos sem o aparecimento defalhas ou de deformao permanente. 4 5. Dureza quente: caracterstica altamente desejvel em certos aospara ferramentas e matrizes, utilizados em altas temperaturas, devidoao calor das prprias condies de servio ou ao que se desenvolvedurante as operaes de usinagem; a propriedade que os aospodem apresentar de reter alta dureza a temperaturas elevadas (daordem de 600C para os aos rpidos).Fundamental para os "aos rpidos" e os "aos de matrizes paratrabalho a quente";A composio qumica do ao fator determinante dessa caracterstica,sendo os elementos responsveis diretamente por essas propriedades,o tungstnio em primeiro lugar, o molibdnio a seguir, o cobalto, ocromo e o vandio. 5 6. Usinabilidade: no se pode associar propriedades como alta dureza eresistncia ao desgaste uma usinabilidade satisfatria. Ausinabilidade tanto menor quanto maior o teor de elementos de liga,visto que se forma um aprecivel nmero de carbonetos duros.Fatores que possibilitam os requisitos dos aospara ferramentas e matrizes: Composio qumica; Tratamento trmico. 6 7. Principais elementos de liga presentes nos aos para ferramentas ematrizes: carbono, silcio, mangans, cromo, vandio, tungstnio,molibdnio e cobalto.Carbono - o elemento essencial, pois ele, por intermdio doscarbonetos que se formam, que confere dureza e resistncia aodesgaste; seu teor geralmente alto em torno do eutetide ouacima podendo atingir, em alguns casos, valores superiores a 2%.Silcio - geralmente em teores baixos (0,10 a 0,30%), adicionadocomo desoxidante; se dissolve na ferrita.Mangans - tambm desoxidante (at 0,5%) e dessulfurante. Emteores mais elevados, melhora a temperabilidade apreciavelmente. Aadio de cerca de 1,60% de Mn em ao-carbono com 0,90% C,permite a tmpera em leo.7 8. Cromo - adicionado principalmente para aumentar a temperabilidade,tornando, com o Mn, o ao tempervel em leo. Aumenta a resistnciaao desgaste, porque aumenta a dureza.Teores muito variados, desde baixos at muito altos; 5% de cromo,juntamente com 1% de molibdnio compem um ao endurecvel ao ar.O cromo pode atingir teores de 11,0% a 14,00%, com carbono tambmelevado (1,50% a 2,20%): notvel resistncia ao desgaste e sotemperveis em leo ou ao ar.Tambm nos aos rpidos, encontra-se cromo em torno de 4%: juntocom tungstnio e vandio - objetivo aumentar a temperabilidade e adureza a quente.8 9. Vandio - desoxidante e controlador do tamanho de gro. Formacarbonetos estveis e melhora a temperabilidade dos aos. O principalefeito impedir o crescimento do gro, refinando-o. Os carbonetos queforma so muito estveis, mesmo a temperaturas elevadas o que resultana melhora da dureza a quente do ao.Tungstnio - essencialmente um formador de carbonetos, melhorando adureza do ao temperatura ambiente. Tungstnio mais elevado entre12% e 20% sobretudo juntamente com o cromo, confere a maisimportante propriedade dos aos para ferramentas e matrizes: dureza aquente (capacidade de reteno da dureza at temperaturas da ordem de600C), grande importncia nas operaes de corte a alta velocidade oude conformao a altas temperaturas.O tungstnio o elemento mais eficiente na "dureza a quente", aobteno desta caracterstica mais efetiva ainda quando se adicionajuntamente com ele, molibdnio, cobalto, vandio ou cromo, emcombinao de dois, trs ou mais desses elementos: formao de umcarboneto complexo (Fe,W,Cr,V)6C. 9 10. Cobalto - utilizado somente em alguns tipos de aos (certos aosrpidos); aumenta a dureza a quente e diminui a temperabilidade.Molibdnio - contribui no sentido de melhorar a dureza a quente, alm deaumentar a resistncia e a ductilidade. Muito ativo no sentido de melhorar atemperabilidade. Seu uso mais importante como substituto parcial dotungstnio.Tratamento trmicoEm todos os aos no comuns, o seu tratamento trmico constituitalvez a mais importante fase de fabricao; tal fato cresce deimportncia nos aos para ferramentas e matrizes, devido s condiesextremamente especiais de servio e utilizao desses materiais edevido, nos tipos altamente ligados, complexidade de suacomposio qumica e estrutura. 10 11. As temperaturas empregadas nos tratamentos trmicos dos aos paraferramentas e matrizes abrangem a mais larga faixa, dentre todos osprodutos metalrgicos: as mais elevadas so aplicadas nos aosrpidos e tornam os aos suscetveis de adquirirem granulaogrosseira.Essas elevadas temperaturas no podem ser evitadas porque necessrio garantir completa soluo dos carbonetos complexosexistentes nesses tipos de aos, no ferro gama.No que se refere ao resfriamento, observa-se tambm nos aos paraferramentas e matrizes todas as velocidades comercialmentedisponveis de resfriamento, como salmoura, gua, leo, ar, etc. 11 12. A faixa de temperaturas de revenido nos aos para ferramentas ematrizes muito extensa. Os aos-carbono ou contendo baixo teoresde elementos de liga so freqentemente revenidos a temperaturasrelativamente baixas, da ordem de 120 a 350C, ao passo que osaos rpidos e os aos para trabalho a quente podem ser revenidos atemperaturas muito elevadas, da ordem de 600C ou 650C. 12 13. Classificao dos aos para ferramentas e matrizes(AISI-SAE) Aos temperveis em gua (W); Aos resistentes ao choque (S); Aos ferramenta para moldes (P); Aos ferramenta para trabalho a frio (O, A, D); Aos ferramenta para trabalho a quente (H); Aos rpidos (T e M).13 14. Aos Temperveis em guaaos tenazes e resistentes abraso;para obter estas propriedades trabalha-se com o teor decarbono (%C entre 0,50 a 1,40);Aos carbono simplesmente, ou com pequenas adies decromo e vandio;0,5%-0,6%C muito tenaz; 0,8%C boa tenacidade; 1,2%Cgrande dureza aliada a certa tenacidade; 1,4% C grandedureza. 14 15. Aplicaes:C at 0,75% - martelos, ferramentas de ferreiro, etc. grande tenacidade, dureza conveniente;C de 0,75% a 0,9% - punes, lminas de tesoura, matrizespara estampagem profunda, etc. superfcie dura comconsidervel tenacidade;C de 0,9% a 1,10% - fresas, mandris, matrizes para corte,limas, etc. grande dureza;C de 1,1% a 1,4% - ferramentas de tornos, plainas, brocas,matrizes para estiramento, etc. mxima dureza.15 16. 16 17. 17 18. Tratamento trmico 18 19. Razes pelas quais os aos-carbono ainda desempenham um papelimportante na indstria de ferramentas so, entre outras, asseguintes:- custo mais baixo que os outros materiais para ferramentas;- disponibilidade mais fcil;- usinabilidade melhor;- na tmpera, utilizam um meio de resfriamento simples e de grandedisponibilidade (gua), que permite atingir durezas da ordem de 65Rockwell C.19 20. Aos para trabalho a frioEstes aos so recomendados, em peas que exigem cuidadoso controledimensional, como matrizes para trabalho a frio.De um modo geral, so indicados para matrizes de estampagem,forjamento, corte, punes, matrizes para compresso de ps metlicos,etc.Apresentam alto teor de carbono, o qual pode chegar, para os tipos maisaltamente ligados (com 12% de cromo), a 2,35% e teores de elementosde liga desde valores relativamente baixos at valores elevados.Sua temperabilidade geralmente elevada e apresenta elevadaresistncia ao choque; a resistncia ao calor regular e a usinabilidadevaria de pequena a boa. 20 21. Segundo classificao AISI e SAE, tem-se 4 grupos: de baixa liga e temperveis em leo (grupo O); de mdia liga e temperveis ao ar (grupo A); de alta liga e temperveis em leo ou ao ar(grupo D).21 22. Grupo OAs durezas finais de servio variam de 57 a 62 Rockwell C para ostipos 01 e 02 e de 58 a 64 para o tipo 07.As principais aplicaes dos aos desse grupo so: matrizes decorte, matrizes de conformao, punes, pequenas lminas detesouras, serras circulares, brocas e matrizes de estiramento. 22 23. Grupo ASo aos caracterizados por apresentarem grande capacidade deendurecerem ao ar, de modo que so indicados para aplicaes emmatrizes de forma complicada que devem manter sua forma inalteradaaps a tmpera e o revenido.Caracterizam-se ainda por boa resistncia ao desgaste e regulartenacidade, portanto aplicveis em matrizes de corte, conformao eestiramento. 23 24. 24 25. Grupo DSo caracterizados por altos teores de carbono e de cromo; tmexcelente resistncia ao desgaste: numerosos carbonetos de cromoduros, e portanto so aos de grande utilidade no emprego emmatrizes.O alto teor de cromo presente confere resistncia oxidao a altastemperaturas, muito mais acentuada do que nos aos ao carbono oucontendo baixos teores de elementos de liga.As aplicaes so feitas em: matrizes de corte, matrizes decunhagem, matrizes para estampagem profunda, matrizes paraestiramento e trefilao, matrizes de conformao, punes, matrizespara extruso, etc. 25 26. 26 27. Aos Resistentes ao ChoquePodem ser divididos em trs grupos: ao Cr-V, sendo L2, o tiporepresentativo; ao Si, representado pelos tipos S2, S4 e S5 e ao W, sendoS1 o tipo representativo.27 28. Possuem tenacidade de muito boa a excelente, com regular resistncia aodesgaste; aplicaes sujeitas a choque: punes, ferramentas pneumticas,talhadeiras, etc.L2 empregado onde se exige alta resistncia mecnica e elevadatenacidade, sendo a resistncia ao desgaste secundria;Os tipos ao silcio (S2, S4 e S5) apresentam tenacidade ligeiramentesuperior;O tipo ao W o que apresenta a melhor resistncia ao desgaste.O tipo ao Cr-V o que apresenta a menor temperabilidade.28 29. Aplicaes: L2 so empregados em chaves inglesas, lminas de tesoura,talhadeiras, eixos propulsores, dispositivos de aperto, matrizes paraforjamento em matriz, mandris, matrizes para fundio sob pressode metais e ligas de baixo ponto de fuso; S2 a S5 so empregados em talhadeiras, manuais oupneumticas, punes, cortadores de carvo, lminas de tesoura,matrizes de cunhagem, etc. S1 so aplicados em ferramentas resistentes ao choque para usotanto a frio como a quente, tais como talhadeiras quer manuais,quer pneumticas, lminas de tesoura para corte a frio e a quente,brocas de concreto, punes, ferramentas de ferreiro, brocas derocha, etc.29 30. Aos para trabalho a quentePropriedades mais importantes so: resistncia deformao, s temperaturas de trabalho; resistncia ao choque, tanto de natureza mecnica como denatureza trmica; resistncia eroso, s temperaturas de servio; resistncia deformao, durante o tratamento trmico; usinabilidade.30 31. 31 32. Os tipos ao Cr-Mo (H11, H12, H13 e H15) so os mais utilizados,devido sua extraordinria resistncia ao choque, principalmentequando necessrio resfriar as matrizes em servio com gua ououtro fluido de resfriamento.Aplicaes tpicas desses aos: matrizes para fundio sob presso,matrizes de forjamento, punes, mandris para trabalho a quente,ferramental para extruso a quente, lminas de tesoura para corte aquente, e todos os tipos de matrizes para trabalho a quente queenvolvam a aplicao de choque. 32 33. Os tipos de aos ao Cr-W (H14 e H16) caracterizam-se por conterem osmesmos teores de cromo e de tungstnio.Aplicaes tpicas desses aos: matrizes de extruso de ao, cobre oulato, moldes permanentes para fundio de lato, punes paratrabalho a quente, dispositivos de aperto de matrizes, etc.Tais aos foram criados para tirar proveito dos efeitos benficos, tanto dotungstnio como do cromo.33 34. Os tipos ao W so os que apresentam a melhor dureza a quente, dentre todos os tipos de aos para trabalho a quente, somente sendo superados nesse sentido por alguns aos rpidos. So aplicados onde os requisitos exigidos so mxima resistncia a quente e resistncia ao amolecimento a altas temperaturas, sendo a resistncia ao choque relativamente secundria. Aplicaes tpicas desses aos incluem matrizes de extruso para lato, bronze e ao, matrizes para prensagem a quente, matrizes para forjamento a quente, punes para trabalho a quente, etc.Os tipos Mo (H41, H42 e H43), desenvolvidos durante a guerra devido carncia de tungstnio, so os menos usados dentre osconsiderados.34 35. Aos RpidosPrincipais tipos de aos utilizados em ferramentas, devido s suascaractersticas de alta dureza no estado temperado e reteno dadureza a temperaturas em que o gume cortante da ferramenta se tornavermelho, devido ao calor gerado na operao de usinagem.Todos os tipos de ao rpido contm cromo e vandio.Sua caracterstica principal a capacidade de operar emvelocidades e outras condies de corte que podem elevar atemperatura do gume cortante da ferramenta a cerca de 550C-600C, durante a operao de usinagem. 35 36. Nessas temperaturas, esses aos retm a dureza que lhes permiteainda continuar na operao de usinagem; ao resfriar, aps realizadaessa operao readquirem a dureza original.Essa caracterstica chamada "dureza a quente" e constitui a maisimportante propriedade dos aos rpidos.Alm disso, devido ao alto teor de carbono e ao elevado teor deelementos de liga formadores de carbonetos, forma-se um elevadonmero de carbonetos de liga, o que confere ao ao uma resistnciaao desgaste superior a de outros tipos de aos para ferramentas,tornando sua durabilidade maior.36 37. 37 38. 38</p>