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 e Aplicação
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. São eles:
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 TRABALHOS 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.