Trabalhar com aço para ferramentas exige foco na precisão. Este post do blog aborda todas as informações necessárias para usinar com sucesso aço ferramentaAqui você aprenderá sobre os diferentes tipos, as técnicas corretas e as melhores ferramentas. Seguindo esses métodos, você pode aumentar a produtividade e manter a vida útil e a precisão da ferramenta.
O que é usinagem de aço para ferramentas?
Em termos simples, a usinagem de aços para ferramentas significa cortar, moldar ou retificar aços de alta dureza. Esses aços são usados para fabricar moldes e matrizes. Por serem resistentes ao desgaste e ao calor, são mais difíceis de usinar. Você precisará escolher a configuração, as ferramentas e as técnicas corretas para manusear esses materiais. Dessa forma, você pode atingir as tolerâncias e o acabamento desejados para o seu projeto.
Classificações do Aço para Ferramentas
Endurecimento por água (série W)
Este grupo de aços para ferramentas é o mais barato. São endurecidos por têmpera em água. Geralmente são usados em ferramentas manuais, como formões e punções. Embora apresentem dureza razoável, não apresentam bom desempenho em situações de altas temperaturas. Podem rachar ou deformar quando expostos a tensões térmicas.
Endurecimento em óleo (série O)
Esses aços apresentam boa tenacidade e são resistentes ao desgaste. Geralmente são escolhidos para ferramentas de corte, matrizes e ferramentas de conformação.
Cromo de alto carbono (série D)
Esses aços se destacam por sua excelente resistência ao desgaste. São muito úteis para trabalhos de estampagem, cisalhamento e conformação de longa duração.
Endurecimento ao ar (série A)
Após o tratamento térmico, esses aços mantêm suas dimensões. São utilizados principalmente em matrizes e medidores de precisão.
Aços rápidos (séries M e T)
Aços rápidos mantêm sua dureza mesmo com o aumento da temperatura. São os mais utilizados em ferramentas de corte de alta velocidade, como machos, brocas, alargadores e fresas. Sua capacidade de resistir ao amolecimento significa que suas ferramentas duram muito mais, mesmo com uso contínuo. Quando você precisa usinar em velocidades mais altas, eles são a melhor opção.
Veja também: Usinagem de alta velocidade: técnicas, aplicações e considerações
Aços para Trabalho a Quente (Série H)
Para trabalhos que envolvem altas temperaturas, como forjamento ou fundição sob pressão, esses aços são os mais indicados. Eles não trincam, amolecem ou sofrem fadiga térmica facilmente. Mesmo durante ciclos repetidos de aquecimento e resfriamento, eles funcionam bem.
Aços resistentes a choques (série S)
Aços resistentes a choques suportam bem impactos repentinos e cargas dinâmicas. São usados principalmente em ferramentas como punções, formões e martelos. Por serem resistentes, evitam quebras e rachaduras sob tensão. Quando você precisa de absorção de choques, além de resistência, esses aços oferecem resultados confiáveis.
Aços para fins especiais
Aços para fins especiais atendem a necessidades únicas, como extrema tenacidade, resistência à corrosão ou propriedades térmicas específicas. Para indústrias exigentes, os fabricantes costumam personalizar essas ligas. Você as encontrará principalmente nos setores médico, aeroespacial e de energia, onde os aços para ferramentas padrão não atendem às suas necessidades.
Ferramentas importantes para usinagem de aço para ferramentas
Porta-ferramentas
Selecione porta-ferramentas que ofereçam precisão e rigidez. Como o aço para ferramentas cria fortes forças de corte, você precisa de uma fixação segura. Essa abordagem mantém a precisão da usinagem, evita vibrações e prolonga a vida útil da ferramenta.
Ferramentas de corte
Ao trabalhar com aços para ferramentas endurecidos, opte por fresas de topo e insertos de metal duro. Essas ferramentas podem operar em altas temperaturas e são resistentes ao desgaste. Se você estiver usinando classes mais macias ou processando pequenos lotes, as ferramentas de aço rápido oferecem uma opção confiável e econômica.
Máquinas-Ferramenta
Escolha máquinas CNC com plataformas sólidas e fusos robustos. Na usinagem de aço para ferramentas, cortes pesados são muito comuns. Para evitar deflexões durante essas operações, seu equipamento deve fornecer potência suficiente e manter a rigidez.
Refrigerantes e Lubrificantes
O gerenciamento de calor é muito importante na usinagem de aço para ferramentas. Para remover o calor de forma eficiente, utilize sistemas de alta pressão e aplique refrigeração por imersão. Para passes de acabamento, o resfriamento por ar ou névoa pode, às vezes, ser suficiente. Os lubrificantes também desempenham um papel importante, pois reduzem o atrito e melhoram o acabamento superficial.
Métodos de usinagem mais eficazes para aço ferramenta
Perfuração
É difícil furar aço ferramenta devido à sua dureza. Para evitar o acúmulo de cavacos, utilize ciclos de furação pica-pau e configuração rígida. Em comparação com as opções HSS padrão, brocas de cobalto ou metal duro apresentam melhor desempenho. O uso de brocas alimentadas por refrigeração é altamente recomendado para controlar o calor e prolongar a vida útil da ferramenta.
Passando
Ao tornear aço para ferramentas em um torno, opte por pastilhas de metal duro. Ajuste as velocidades de corte para níveis moderados e mantenha os avanços constantes. Para desbaste, use ferramentas rígidas e mantenha o balanço ao mínimo. No acabamento, diminua a profundidade de corte e aumente ligeiramente a velocidade de corte. Essa abordagem evita o superaquecimento da peça e melhora o acabamento.
fresagem
Para moagemSelecione fresas de topo de alto desempenho que funcionem bem com materiais endurecidos. Defina velocidades de avanço altas e use velocidades conservadoras durante o desbaste. Para acabamento, diminua a taxa de avanço e a profundidade de corte. Dessa forma, você pode obter superfícies mais lisas. O fresamento concordante geralmente proporciona um acabamento mais fino e maior vida útil da ferramenta.
Moagem:
Moagem: Permite obter acabamentos superficiais finos e tolerâncias rigorosas. Para aços-ferramenta, utilize rebolos com liga vitrificada. Prepare o rebolo adequadamente para que se mantenha afiado. Para evitar rachaduras ou queimaduras na superfície da peça, aplique apenas uma leve pressão.
Usinagem por Descarga Elétrica (EDM)
Para formas complexas e aços para ferramentas endurecidos, Obras de EDM melhor. O processo remove o material por meio de faíscas elétricas, eliminando o contato ou o estresse mecânico. Embora a eletroerosão seja lenta, é a melhor escolha para peças que não podem ser usinadas por métodos convencionais após o endurecimento.
Dicas para uma usinagem bem-sucedida de aço para ferramentas
Use a geometria de ferramenta apropriada
Escolha ângulos de saída e de saída que reduzam as forças de corte. Selecione uma saída positiva para aços duros para ferramentas e mantenha as arestas de corte afiadas. Para minimizar o lascamento e aumentar a resistência da aresta de corte, use ferramentas com raio de canto.
Otimize os parâmetros de corte
Ajuste os avanços e as velocidades de acordo com o tipo de aço da ferramenta e o material da ferramenta de corte. Geralmente, velocidades mais baixas com avanços mais intensos proporcionam melhores resultados. Comece com os valores fornecidos nas folhas de dados do fabricante. Em seguida, faça os ajustes necessários com base no desempenho da ferramenta e no acabamento superficial.
Implementar técnicas de resfriamento adequadas
Na usinagem de aço para ferramentas, muito calor é gerado. Para remover o calor e prolongar a vida útil da ferramenta, utilize sistemas de refrigeração de alta pressão ou resfriamento por inundação. O resfriamento por ar ou névoa pode ser suficiente para trabalhos leves ou acabamento, mas esses métodos não funcionam tão bem para usinagem pesada.
Preparação da peça
Certifique-se de que o material esteja livre de tensões antes de iniciar a usinagem. Esta etapa reduz a tensão interna e ajuda a evitar distorções ou movimentos. Graças a esses tratamentos de pré-usinagem, a estabilidade é melhorada, o que é importante para manter tolerâncias rigorosas em aços endurecidos.
Manutenção regular de ferramentas
Verifique regularmente suas ferramentas em busca de sinais de desgaste ou quebra. Ferramentas cegas aumentam as forças de corte e resultam em superfícies de baixa qualidade. Principalmente para pastilhas de metal duro ou fresas de topo, estabeleça um cronograma regular de inspeção e substituição.
Tratamento térmico e seu impacto na usinagem
O tratamento térmico tem forte influência na resposta do aço para ferramentas durante a usinagem. É necessário organizar as etapas de usinagem de acordo com o processo de tratamento térmico para obter alta resistência e dureza.
Finalidade do tratamento térmico
O tratamento térmico é usado principalmente para melhorar propriedades mecânicas, como resistência ao desgaste, dureza e resistência. A aplicação desse processo melhora o desempenho e ajuda a prolongar a vida útil da ferramenta durante o uso.
Processos comuns de tratamento térmico
Recozimento, têmpera e revenimento são métodos amplamente utilizados. O recozimento torna o aço mais macio, facilitando a usinagem. A têmpera aumenta a dureza. O revenimento reduz a fragilidade, tornando as propriedades do aço mais equilibradas.
Efeitos na Usinabilidade
Após o endurecimento, a usinagem do aço para ferramentas torna-se mais difícil, pois o material se torna mais resistente. Isso requer o uso de ferramentas de corte mais afiadas, configurações mais rígidas e parâmetros criteriosamente selecionados. Alguns fabricantes optam por usinar o aço para ferramentas enquanto ele ainda está recozido. Em seguida, aplicam tratamento térmico após a usinagem final para combinar facilidade de usinagem com alto desempenho.
Técnicas de acabamento de superfície para aço ferramenta
No processo de usinagem de aço para ferramentas, o acabamento é a etapa final. Esta etapa tem um impacto significativo na resistência ao desgaste, no desempenho e no desempenho geral das ferramentas. Você precisa selecionar o método de acabamento e o tratamento corretos para obter os melhores resultados.
Importância do acabamento da superfície
Um acabamento superficial de qualidade faz mais do que apenas melhorar a aparência. Ajuda a prevenir o desgaste precoce, reduz o atrito e aumenta a vida útil das peças. Além disso, em ferramentas e matrizes, superfícies lisas melhoram o fluxo do material e reduzem a aderência durante o uso.
Métodos de acabamento
Polimento, brunimento e lapidação são métodos comumente utilizados. O polimento funciona suavizando pequenos vales e picos na superfície. O brunimento corrige erros dimensionais. A lapidação funciona melhor quando você precisa de superfícies planas em componentes de matriz ou molde.
Revestimentos comuns
Nitreto de titânio e alumínio (TiAlN), nitreto de titânio (TiN) e nitreto de crômio (CrN) são revestimentos comumente utilizados. Esses revestimentos impedem o acúmulo de calor, aumentam a resistência ao desgaste e aumentam a durabilidade da ferramenta e da peça de trabalho.
Desafios na usinagem de aço para ferramentas
Geração de Calor
Durante a usinagem de aços para ferramentas, muito calor é gerado. O calor excessivo pode causar expansão térmica e danificar suas ferramentas. Para controlar a temperatura e manter as dimensões das peças precisas, você precisará de métodos de resfriamento eficazes, como sistemas de alta pressão ou inundações.
Dureza e resistência ao desgaste
Os aços para ferramentas são projetados para serem extremamente duros. Devido a essa propriedade, as ferramentas se desgastam rapidamente, principalmente durante operações de desbaste. Escolha ferramentas resistentes ao desgaste, como carbonetos revestidos, para resolver esse problema. Também é muito importante definir os parâmetros de corte corretamente.
Resistência do material
Devido à tenacidade do aço para ferramentas, são necessárias forças de corte maiores. Isso pode levar à deflexão da ferramenta, especialmente em configurações de longo alcance. Para manter a estabilidade e obter um melhor acabamento superficial, utilize porta-ferramentas robustos e máquinas rígidas.
estabilidade dimensional
O aço para ferramentas pode apresentar leves deslocamentos durante ou após a usinagem, principalmente se o tratamento de alívio de tensões não tiver sido realizado. Certifique-se de verificar as tolerâncias após a usinagem. O tratamento térmico pré-usinagem também pode ajudar a melhorar a estabilidade dimensional.
Se você identificar esses desafios precocemente e ajustar suas velocidades, ferramentas e etapas de usinagem, a maioria dos problemas poderá ser resolvida. Com um planejamento cuidadoso, você pode reduzir o refugo, prolongar a vida útil da ferramenta e obter resultados consistentes de lote para lote.
Especificações de segurança
Manuseio e armazenamento
Barras e chapas de aço para ferramentas são pesadas. Para um manuseio seguro, utilize ferramentas de elevação adequadas. Armazene as matérias-primas em prateleiras estáveis e etiquete-as claramente para evitar misturas. Para evitar ferrugem, mantenha os materiais secos e limpos.
Equipamento de Proteção Individual (EPI)
Ao manusear aço para ferramentas, use óculos de segurança, luvas e roupa de proteçãoBordas afiadas e peças pesadas podem causar ferimentos. Se estiver cortando ou triturando a seco, você também pode precisar de proteção respiratória.
Segurança da máquina
Verifique se todas as proteções de segurança estão instaladas em seus tornos manuais e máquinas CNC. Certifique-se de que todos os dispositivos de parada de emergência estejam funcionando e sejam de fácil acesso. Enquanto a máquina estiver em funcionamento, nunca abra os compartimentos da máquina nem ignore os intertravamentos de segurança.
Resumindo
Em suma, a usinagem adequada do aço para ferramentas produz peças confiáveis, resistentes e duráveis. Você pode lidar com problemas como calor, desgaste e distorção seguindo métodos comprovados, escolhendo as ferramentas adequadas e praticando bons hábitos de segurança. A usinagem de precisão é muito importante, seja para fazendo molde, matrizes ou ferramentas industriais, pois isso afeta diretamente a qualidade das suas peças acabadas.
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Perguntas relacionadas
Como evitar o desgaste das ferramentas ao usinar aço para ferramentas?
Escolha ferramentas de metal duro revestidas, use bastante líquido de arrefecimento e ajuste os avanços e velocidades adequados. Para manter a qualidade, verifique suas ferramentas regularmente e substitua-as quando estiverem gastas.
Quais são os problemas comuns de acabamento superficial ao usinar aço para ferramentas?
Fresas cegas, vibração e calor excessivo podem danificar o acabamento da superfície. Para evitar isso, use ferramentas afiadas, aplique o líquido de arrefecimento correto e mantenha a estrutura rígida.
O aço para ferramentas pode ser usinado após o endurecimento?
Sim, aço para ferramentas temperado pode ser usinado, mas são necessárias configurações rígidas e ferramentas especiais, como insertos de CBN ou cerâmica. Às vezes, eletroerosão ou retificação funcionam melhor.
A usinagem a seco é aconselhável para aço ferramenta?
Evite usinar aço para ferramentas a seco, pois isso causa acúmulo de calor. Usar líquido de arrefecimento aumenta a durabilidade das suas ferramentas e mantém as peças precisas.
O aço para ferramentas pode ser soldado após a usinagem?
Sim, a soldagem é possível, mas é necessário pré-aquecer e tratar termicamente após a soldagem para evitar rachaduras. Sempre escolha os materiais de enchimento de acordo com o tipo de aço.
