Como usinar ou fresar aço para ferramentas?

A usinagem e fresagem de aço para ferramentas apresentam desafios significativos devido à sua dureza inerente e resistência excepcional ao desgaste. Como um fabricante profissional, recomendamos a usinagem de aço para ferramentas em seu estado recozido, pois isso amolece o material, tornando-o mais fácil de cortar e moldar. 

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Fatores que afetam a usinabilidade do aço para ferramentas

Dureza

Aços para ferramentas são reconhecidos por sua dureza elevada, o que os torna desafiadores para usinagem e moldagem. A dureza é comumente medida na escala Rockwell C, variando de 40 a 70 HRC. À medida que a dureza aumenta, o material se torna mais resistente ao desgaste, mas mais difícil de usinar.

Composição da liga

Aços para ferramentas geralmente contêm uma mistura de elementos como cromo, vanádio, molibdênio e tungstênio. Esses elementos melhoram propriedades como resistência à abrasão, durabilidade e resistência ao calor. No entanto, eles também podem tornar a usinagem mais difícil.

Tratamento térmico

Aços para ferramentas passam por processos de tratamento térmico como têmpera e revenimento para atingir a dureza e tenacidade desejadas. O processo de tratamento térmico afeta a microestrutura do aço e sua usinabilidade. Um estado recozido é recomendado para usinagem.

Preparação para usinagem ou fresamento de aço para ferramentas

Seleção de ferramentas

Ao usinar aço para ferramentas, é essencial selecionar ferramentas de corte que possam suportar a dureza e a tenacidade do material. Os materiais de ferramentas recomendados incluem:

Ferramentas de carboneto: O carboneto é a escolha mais comum devido à sua alta dureza e resistência ao desgaste. Ele permanece afiado em altas temperaturas, o que é crucial ao cortar aço para ferramentas.

Aço rápido (HSS):Embora não sejam tão duráveis quanto o carboneto, as ferramentas de aço rápido ainda são eficientes para usinar aço para ferramentas, especialmente para cortes mais moderados.

Ligas de Cobalto: Ferramentas à base de cobalto são mais duras que as HSS padrão, oferecendo melhor resistência ao calor e maior vida útil da ferramenta ao usinar materiais de alta dureza.

Para revestimentos, considere ferramentas com TiN (nitreto de titânio) ou TiAlN (nitreto de titânio e alumínio) revestimentos. Esses revestimentos reduzem o atrito, auxiliam na dissipação de calor e aumentam a durabilidade da ferramenta

Preparação da peça de trabalho

Antes de usinar aço para ferramentas, certifique-se de que a peça de trabalho esteja devidamente preparada:

1. Fixação de trabalho: Prenda a peça de trabalho firmemente usando grampos, tornos ou fixadores. Uma peça de trabalho solta pode se deslocar durante a usinagem, resultando em imprecisões e danos tanto à peça de trabalho quanto à ferramenta de corte.
2. Orientação da peça de trabalho: Certifique-se de que a peça de trabalho esteja alinhada corretamente para minimizar a deflexão e a vibração durante o corte. Isso é particularmente importante para aços de ferramentas que são mais difíceis de usinar.

Como usinar aço para ferramentas?

Giro

Use velocidades de corte lentas (entre 50 e 150 SFM) com uma taxa de avanço moderada. Escolha uma ferramenta com uma aresta de corte forte, como uma pastilha de carboneto, e garanta o resfriamento adequado para evitar o desgaste da ferramenta.

Moagem

Ao fresar aço para ferramentas, uma fresa com vários dentes é ideal para distribuir as forças de corte. Para evitar o superaquecimento, use uma velocidade de corte baixa, mas uma taxa de avanço mais alta em comparação ao torneamento. Para fresamento de ranhuras ou fresamento de face, fresas de topo de carboneto com revestimentos como TiAlN são eficazes em altas temperaturas.

Perfuração

Ao perfurar, utilize brocas com revestimentos que ofereçam alta resistência ao calor, como TiN ou TiAlN. Aplique refrigerante constante para evitar acúmulo de cavacos e diminuir o calor na aresta de corte. As velocidades devem ser menores do que as velocidades típicas de perfuração para materiais mais macios.

Moagem

Aços para ferramentas são frequentemente retificados para atingir alta precisão. Use uma roda de retificação de granulação fina para evitar geração excessiva de calor, o que pode afetar as propriedades do material. O líquido de arrefecimento adequado é essencial durante as operações de retificação.

Tipos de aço para ferramentas e considerações sobre usinagem

Aço para ferramentas de trabalho a frio

Aços para ferramentas de trabalho a frio (por exemplo, A2, D2, O1) são propensos a endurecimento por trabalho, o que aumenta o desgaste da ferramenta.

• Uso ferramentas de carboneto com revestimentos como Estanho ou TiAlN para melhor resistência ao desgaste. Manter velocidades de corte mais lentas (100–150 SFM) e resfriamento controlado para evitar superaquecimento e desgaste prematuro da ferramenta.

Aço para ferramentas de trabalho a quente

Aços para trabalho a quente são projetados para suportar altas temperaturas durante o processamento, comumente usados em moldes e matrizes de forjamento. 

• Uso Ferramentas HSS ou de carboneto com lubrificação adequada para minimizar o calor e evitar o desgaste da ferramenta. Opte por taxas de alimentação mais lentas e velocidades de corte mais baixas.

Aço rápido (HSS)

O HSS pode ser usinado em velocidades mais altas em comparação a outros aços para ferramentas.

• Uso pastilhas de carboneto para melhores resultados. Maiores velocidades de corte (até 300 SFM) podem ser usados, mas as taxas de avanço são baseadas na dureza do aço específico.

Aço para ferramentas resistente a choques

Aços para ferramentas resistentes a choques como S7 são mais fáceis de usinar, mas requerem cuidado para evitar o endurecimento por trabalho.

• Uso velocidades de corte mais baixas e maiores taxas de alimentação para evitar acúmulo excessivo de calor e endurecimento por trabalho.

Molde de plástico Aço

Embora sejam relativamente mais fáceis de usinar em comparação a outros aços para ferramentas, garantir o acabamento superficial adequado é crucial para a precisão da moldagem.

• Uso aço rápido (HSS) ou ferramentas de carboneto para um corte eficiente. Velocidades de corte médias (150–200 SFM) e taxas de alimentação moderadas são recomendados. Líquido de arrefecimento de inundação ou explosão de ar ajuda a controlar a temperatura.

Aço inoxidável para ferramentas

Aços inoxidáveis, como o 440C, podem ser difíceis de usinar devido à sua alta resistência e dureza. 

• Uso ferramentas de carboneto com Estanho ou TiAlN revestimentos. As velocidades de corte devem variar de 80 a 150 SFM, dependendo do grau do aço. Alimentação baixa taxas e resfriamento adequado são essenciais para evitar desgaste da ferramenta e acúmulo de calor.

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