Maquinação de aço ferramenta de alta precisão
O aço-carbono é uma liga composta principalmente por ferro e carbono, com um teor de carbono que varia normalmente entre 0,04% e 2,5%. Esta composição permite-nos classificar o aço-carbono em três tipos: aço de baixo teor de carbono (normalmente menos de 0,3% de carbono), aço de médio teor de carbono (cerca de 0,3% a 0,6% de carbono) e aço de elevado teor de carbono (0,6% a 2,5% de carbono).
Propriedades de maquinagem do aço ferramenta
Esta tabela reflecte as percentagens de liga padrão, mas o conteúdo real pode variar consoante o fabricante e as aplicações específicas.
| Classe de aço para ferramentas | Carbono (C) | Tungsténio (W) | Molibdénio (Mo) | Vanádio (V) | Crómio (Cr) | Cobalto (Co) | Manganês (Mn) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| M2 | 0.85% | 6.35% | 5.00% | 1.85% | 4.15% | – | 0.30% |
| M42 | 1.10% | 1.50% | 9.50% | 1.15% | 3.75% | 8.00% | 0.30% |
| D2 | 1.50% | – | 0.60% | 0.90% | 11.50% | – | 0.60% |
| A2 | 1.00% | – | 1.00% | 0.25% | 5.25% | – | 1.00% |
| H13 | 0.40% | – | 1.25% | 1.00% | 5.25% | – | 0.40% |
| H11 | 0.36% | – | 1.50% | 0.60% | 5.00% | – | 0.40% |
Propriedades físicas dos aços-ferramenta para maquinagem CNC
Esta versão da tabela centra-se nas propriedades que afectam diretamente o desempenho e a vida útil dos aços para ferramentas em condições operacionais, especialmente durante a maquinagem a alta velocidade ou a alta temperatura.
| Classe de aço para ferramentas | Dureza (HRC) | Resistência (Joules) | Resistência ao desgaste | Estabilidade térmica | Condutividade térmica (W/m-K) |
|---|---|---|---|---|---|
| M2 | 60-65 | Médio | Elevado | Bom | 25-30 |
| M42 | 65-70 | Elevado | Muito elevado | Excelente | 20-25 |
| D2 | 55-62 | Baixa | Muito elevado | Justo | 15-20 |
| A2 | 57-62 | Elevado | Elevado | Bom | 18-22 |
| H13 | 50-55 | Muito elevado | Elevado | Excelente | 24-28 |
| H11 | 50-54 | Muito elevado | Elevado | Excelente | 23-27 |
Tipos e aplicações de aço para ferramentas de maquinagem CNC
Na maquinagem CNC, os diferentes tipos de aços para ferramentas são seleccionados com base nas suas propriedades para fabricar vários componentes. Eis alguns tipos típicos de aço para ferramentas e as peças específicas que são utilizadas para fabricar:
Aço de alta velocidade (HSS)
Brocas e fresas de topo: O aço rápido é amplamente utilizado para o fabrico de brocas e fresas de topo utilizadas na maquinagem CNC. Estas ferramentas têm de suportar temperaturas elevadas e resistir ao desgaste, qualidades que o HSS oferece, permitindo-lhes efetuar operações de corte precisas e eficientes.
Machos e matrizes: O HSS é também utilizado para fabricar machos e matrizes para operações de roscagem. A sua resistência e dureza tornam-no ideal para cortar roscas em metais sem perder a nitidez rapidamente.
Aço injetado
Ferramentas de moldagem por injeção: O aço para moldes é normalmente utilizado para fabricar moldes de alta precisão para moldagem por injeção. A sua resistência ao desgaste e a capacidade de manter a estabilidade dimensional sob condições de alta pressão e temperatura tornam-no adequado para a produção de peças de plástico complexas e detalhadas.
Matrizes de estampagem: As matrizes de estampagem feitas de aço para estampagem são utilizadas para cortar e moldar chapas metálicas em formas específicas. A durabilidade e a resistência do aço para moldes permitem que estes moldes funcionem em condições de elevada tensão, produzindo peças com elevada repetibilidade.
Aço-ferramenta (geral)
Fresas para engrenagens: Os aços-ferramenta são utilizados para fabricar fresas para engrenagens, que têm de ser duras e resistentes ao desgaste para cortar com precisão os dentes das engrenagens em materiais como o latão e o aço.
Punções e matrizes: Utilizados na indústria de chapas metálicas para operações de perfuração, estes componentes beneficiam da elevada dureza e tenacidade dos aços para ferramentas, garantindo uma longa vida útil e precisão em ambientes de fabrico de grande volume.
Tratamento de superfície de aço carbono para maquinagem CNC
Os tratamentos de superfície são aplicados para aumentar a dureza da superfície, reduzir o atrito e melhorar a resistência à corrosão. Os tratamentos mais comuns incluem:
Nitretação
Este processo introduz azoto na superfície do aço, formando uma camada dura e resistente ao desgaste. É particularmente vantajoso para componentes como engrenagens e fusos, que estão sujeitos a um elevado desgaste.
Carburação
Ao adicionar carbono à superfície, este tratamento aumenta consideravelmente a dureza da superfície e a resistência geral ao desgaste. É ideal para peças sujeitas a grandes esforços, como as árvores de cames e as cambotas.
Revestimento (por exemplo, TiN, TiCN, AlTiN)
Estes revestimentos reduzem significativamente o atrito e aumentam a dureza, permitindo velocidades de corte mais elevadas e uma vida útil prolongada da ferramenta. São excelentes para brocas e fresas.
Tratamento térmico
Os processos de tratamento térmico, como o endurecimento e a têmpera, são utilizados para ajustar a microestrutura dos aços para ferramentas, melhorando a tenacidade, a dureza e a resistência ao desgaste.
Têmpera e revenimento
Este processo envolve o aquecimento do aço a uma temperatura elevada, seguido de um arrefecimento rápido (têmpera) e de um reaquecimento (revenido). O resultado é uma ferramenta que é simultaneamente dura e resistente, adequada para aplicações de corte e conformação.
Recozimento
Este processo amolece o aço, tornando-o mais fácil de maquinar ou moldar. Após a maquinagem CNC, pode ser efectuado um recozimento para aliviar as tensões internas e melhorar a maquinabilidade.