Que materiais tornam as matrizes de estampagem robustas e precisas? As matrizes de estampagem requerem elevada durabilidade e precisão, e materiais como o aço, o carboneto e várias ligas desempenham um papel fundamental. Este artigo explora os prós e os contras do aço-carbono para ferramentas, do aço rápido e de materiais inovadores como o carboneto ligado ao aço. Saiba como cada material afecta o desempenho e a longevidade das matrizes de estampagem e compreenda qual é o mais adequado para as suas necessidades específicas de fabrico. Mergulhe no essencial dos materiais de estampagem e optimize o seu processo de produção.
Os materiais utilizados na produção de matrizes de estampagem incluem aço, carboneto cimentado, carboneto cimentado ligado a aço, ligas à base de zinco, ligas de baixo ponto de fusão, bronze de alumínio e materiais poliméricos.
Atualmente, o principal material utilizado para o fabrico de matrizes de estampagem é o aço. Os materiais normalmente utilizados para as peças de trabalho dos cunhos e cortantes incluem o aço-carbono para ferramentas, o aço de baixa liga para ferramentas, o aço de alto carbono com elevado teor de crómio ou o aço de crómio médio para ferramentas, o aço de liga de carbono médio, o aço de alta velocidade, o aço de base, a liga dura e a liga dura ligada ao aço.
Os pormenores são os seguintes:
Os aços para ferramentas T8A, T10A e outros aços-carbono são amplamente utilizados em moldes devido ao seu desempenho de processamento favorável e baixo custo. No entanto, estes materiais têm alguns inconvenientes, como a fraca temperabilidade e a dureza vermelha, a deformação significativa após o tratamento térmico e a baixa capacidade de suporte de carga.
O aço para ferramentas de baixa liga é um tipo de aço para ferramentas de carbono com elementos de liga adicionais. Em comparação com o aço-carbono para ferramentas, reduz a deformação por têmpera e a probabilidade de fissuração, aumenta a temperabilidade e oferece uma melhor resistência ao desgaste. Alguns dos aços de baixa liga normalmente utilizados no fabrico de moldes incluem CrWMn, 9Mn2V, 7CrSiMnMoV (código CH-1) e 6CrNiSiMnMoV (código GD).
Os aços para ferramentas com elevado teor de carbono e crómio incluem o Cr12, Cr12MoV e Cr12Mo1V1 (código D2). Estes materiais têm uma boa temperabilidade e resistência ao desgaste e apresentam uma deformação mínima após o tratamento térmico. São aços para ferramentas altamente resistentes ao desgaste e de baixa deformação, com uma capacidade de carga que só fica atrás do aço rápido.
No entanto, têm tendência para a segregação dos carbonetos, pelo que é necessário efetuar repetidas perturbações e estiramentos (perturbações axiais e estiramentos radiais) para reduzir a distribuição irregular dos carbonetos e melhorar o seu desempenho.
Os aços para ferramentas com alto teor de carbono e médio teor de crómio utilizados em moldes incluem Cr4W2MoV, Cr6WV, Cr5MoV, entre outros. Estes materiais têm um baixo teor de crómio, menos carbonetos eutécticos, uma distribuição uniforme dos carbonetos e uma deformação mínima no tratamento térmico. Eles também têm boa temperabilidade e estabilidade dimensional. Em comparação com os aços com elevado teor de carbono e de crómio, que apresentam uma segregação acentuada de carbonetos, estes materiais oferecem propriedades melhoradas.
O aço rápido é o mais duro, o mais resistente ao desgaste e o mais elevado em resistência à compressão entre os aços para moldes, e tem uma capacidade de carga muito elevada. Os aços rápidos mais utilizados nos moldes são o W18Cr4V (código 8-4-1) e o W6Mo5Cr4V2 (código 6-5-4-2, também conhecido como marca americana M2) com menor teor de tungsténio, bem como o aço rápido com redução de carbono e vanádio 6W6Mo5Cr4V (código 6W6 ou M2 com baixo teor de carbono), que foi desenvolvido para aumentar a tenacidade. O aço rápido também requer forjamento para melhorar a sua distribuição de carbonetos.
Os aços de base são fabricados adicionando pequenas quantidades de outros elementos à composição de base do aço rápido e ajustando a teor de carbono para melhorar as suas propriedades. Estes aços possuem as características do aço rápido, bem como um certo nível de resistência ao desgaste e de dureza, e têm melhores resistência à fadiga e tenacidade em comparação com o aço rápido.
Os aços de base são aços para moldes de trabalho a frio de elevada resistência e tenacidade, com custos de material inferiores aos do aço rápido. Alguns dos aços de base normalmente utilizados em ferramentas incluem o 6Cr4W3Mo2VNb (código 65Nb), o 7Cr7Mo2V2Si (código LD) e o 5Cr4Mo3SiMnVAL (código 012AL).
O carboneto cimentado tem uma dureza e uma resistência ao desgaste superiores a qualquer outro tipo de matriz mas tem uma fraca resistência à flexão e tenacidade. O carboneto cimentado O metal duro mais utilizado nos moldes é o tungsténio-cobalto. Para moldes com baixo impacto e elevada resistência ao desgaste, pode ser selecionado o carboneto cimentado com baixo teor de cobalto. O carboneto cimentado com elevado teor de cobalto é adequado para moldes com elevado impacto.
O metal duro ligado ao aço é produzido através da metalurgia do pó, com pó de ferro e uma pequena quantidade de elemento de liga pó (como crómio, molibdénio, tungsténio, vanádio, etc.) como aglutinante, e carboneto de titânio ou carboneto de tungsténio como fase dura.
A matriz do carboneto cimentado ligado ao aço é feita de aço, o que elimina a fraca tenacidade e os problemas de processamento difíceis associados ao carboneto cimentado e permite o corte, a soldadura, o forjamento e o tratamento térmico.
Os carbonetos cimentados ligados a aço têm uma elevada concentração de carbonetos e, embora a sua dureza e resistência ao desgaste sejam inferiores às dos carbonetos cimentados, continuam a superar os outros aços. Após têmpera e revenimentoA dureza pode atingir 68 a 73 HRC.
Material macio:
A matriz de estampagem refere-se a uma matriz feita de aço com uma dureza de aproximadamente HRC35, normalmente utilizando materiais como o aço 45#, A3, ou Q235que têm uma dureza relativamente baixa.
Se forem atingidas por um material mais duro, estas matrizes podem abrir um buraco. No entanto, devido à sua suavidade, são conhecidos como "materiais macios" e são valorizados pelo seu bom desempenho sísmico.
Estes materiais são normalmente utilizados para fabricar placas de suporte superiores e inferiores, almofadas e bases de moldes para matrizes de estampagem.
Material duro:
Na matriz de estampagem, os materiais de aço referidos têm uma dureza (após tratamento térmico) de aproximadamente HRC 58 a 62 ou superior, tais como Cr12, Cr12Mo1V1, Cr12MoV, Skd-51, Skd-11 e W6Mo5Cr4V2 (aço de tungsténio).
Estes materiais de aço são muito duros, mas também frágeis e podem partir-se facilmente se não forem manuseados com cuidado.
São normalmente utilizados para fabricar a lâmina, o punção ou outras peças que requerem uma elevada dureza na matriz de estampagem.
Como fundador da MachineMFG, dediquei mais de uma década da minha carreira à indústria metalúrgica. A minha vasta experiência permitiu-me tornar-me um especialista nos domínios do fabrico de chapas metálicas, maquinagem, engenharia mecânica e máquinas-ferramentas para metais. Estou constantemente a pensar, a ler e a escrever sobre estes assuntos, esforçando-me constantemente por me manter na vanguarda da minha área. Deixe que os meus conhecimentos e experiência sejam uma mais-valia para a sua empresa.
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