Guia definitivo para soldagem de aço para ferramentas

O aço para ferramentas é feito para ser muito forte e durável, o que torna sua soldagem mais desafiadora do que outros metais. Seu alto teor de carbono e liga pode causar rachaduras ou enfraquecer o material se não for soldado corretamente.

No SteelPro Group, nossos especialistas em aço fornecem consultoria especializada para ajudar você a soldar aço para ferramentas com sucesso. Ofereceremos a orientação que você precisa para atingir resultados fortes e confiáveis, seja você experiente ou iniciante.

Desafios da soldagem de aço para ferramentas

Rachaduras devido ao alto teor de carbono

Aços para ferramentas têm altos níveis de carbono, aumentando a dureza e a resistência ao desgaste, mas aumentando o risco de rachaduras durante a soldagem. O resfriamento rápido pode formar estruturas quebradiças, tornando as rachaduras mais prováveis. 

Distorção da entrada de calor

Alta entrada de calor durante a soldagem pode causar distorção no aço da ferramenta. Aquecimento e resfriamento desiguais levam à expansão e contração térmica, resultando em empenamento ou desalinhamento. Gerenciar a entrada de calor com parâmetros e técnicas de soldagem adequados, como backstepping ou clamping, ajuda a minimizar a distorção.

Perda de dureza na zona afetada pelo calor (ZTA)

A zona afetada pelo calor (HAZ) ao redor da solda pode perder dureza, reduzindo a resistência ao desgaste e o desempenho. O calor excessivo altera a microestrutura, comprometendo as propriedades da ferramenta. 

Como soldar aço para ferramentas?

Preparação para pré-soldagem

1. Limpeza e remoção de contaminantes

Antes de soldar, é imperativo limpar completamente o aço da ferramenta para eliminar qualquer sujeira, graxa, óleo ou ferrugem. Utilize escovas de arame, solventes ou jateamento abrasivo para obter uma superfície livre de contaminantes. Superfícies limpas previnem defeitos como porosidade e garantem soldas fortes e confiáveis.

2. Pré-aquecimento para reduzir o estresse térmico

O pré-aquecimento do aço da ferramenta é uma etapa crítica para minimizar tensões térmicas e evitar rachaduras. Aqueça gradualmente o material a uma faixa de temperatura tipicamente entre 250°C a 538°C (400°F a 1000°F), dependendo do grau específico do aço da ferramenta. O pré-aquecimento uniforme reduz os gradientes de temperatura durante a soldagem, diminuindo assim a probabilidade de distorção e rachaduras.

Escolhendo o método de soldagem correto

Soldagem TIG

• Prós: Fornece alta precisão e controle, resultando em soldas limpas e fortes. Ideal para seções finas e trabalhos detalhados.
• Contras: Processo mais lento e requer níveis de habilidade mais altos. Não é ideal para materiais mais espessos.

Soldagem MIG

• Prós: Velocidade de soldagem mais rápida e mais fácil de aprender. Adequado para várias espessuras e produz soldas consistentes.
• Contras: Menos controle sobre a qualidade da solda em comparação ao TIG. Potencial para mais respingos e requer gás de proteção.

Soldagem por eletrodos

• Prós: Versátil e pode ser usado ao ar livre. Eficaz para materiais mais espessos e reparos.
• Contras: Mais remoção de respingos e escória necessária. Menor precisão e maior habilidade necessárias para soldas de qualidade.

Escolha metais de enchimento e eletrodos

Materiais de enchimento adequados

Use eletrodos de baixo hidrogênio ou metais de enchimento projetados especificamente para aço ferramenta. Exemplos incluem:

• ER70S-6 (para soldagem MIG): Oferece boa resistência e ductilidade de solda.
• E7018 (para soldagem por eletrodo revestido): Eletrodo de baixo hidrogênio que reduz rachaduras.
• Enchimentos à base de Ni (para soldagem TIG): Aumenta a resistência e reduz a fragilidade.

Combinando metais de enchimento com aço para ferramentas

Para manter a integridade e as propriedades mecânicas do aço para ferramentas, é essencial combinar os metais de adição com a composição do material base:

• Aços para ferramentas de alto carbono: Use enchimentos com teor de carbono similar para preservar a dureza e a resistência ao desgaste. Eletrodos de baixo hidrogênio como E7018 são recomendados para minimizar rachaduras.
• Aços para ferramentas de alta liga: Enchimentos à base de níquel são preferíveis, pois aumentam a tenacidade e reduzem a fragilidade, alinhando-se com as propriedades dos aços de alta liga.
• Aços para ferramentas de liga inferior: Embora eles possam amolecer durante a soldagem, selecionar enchimentos apropriados e realizar tratamentos térmicos pós-soldagem pode ajudar a restaurar as propriedades desejadas. 

Dicas práticas para aplicações de metais de adição

1. Camadas: Comece com hastes macias para criar uma base estável, depois troque para hastes duras para as camadas finais. Essa abordagem equilibra flexibilidade e força.
2. Minimizar Camadas: Evite a sobreposição excessiva de barras duras para evitar que a solda fique muito quebradiça, o que pode causar rachaduras.
3. Consultar Fornecedores: O SteelPro Group pode recomendar eletrodos ou fios de solda específicos, adaptados ao tipo específico de aço para ferramentas com o qual você está trabalhando.

Tratamento térmico pós-soldagem

Alívio do estresse

Após a soldagem, realize o alívio de tensões para reduzir tensões residuais causadas pelo processo de soldagem. Aqueça o aço da ferramenta soldada a uma temperatura específica abaixo do seu ponto crítico e mantenha-a para permitir a redistribuição de tensões.

Temperamento para restaurar dureza e tenacidade

Tempere o aço soldado para restaurar sua dureza e tenacidade. Isso envolve reaquecer o material a uma temperatura de têmpera, tipicamente entre 150°C a 650°C (300°F a 1200°F), e então resfriá-lo. A têmpera adequada garante que a área soldada recupere suas propriedades mecânicas, aumentando a durabilidade e o desempenho.

Dicas adicionais para soldagem bem-sucedida de aço para ferramentas

Fixação e retenção adequadas

Certifique-se de que as peças de aço da ferramenta sejam mantidas firmes e retas durante a soldagem para evitar desalinhamento e distorção.

Preparação de chanfro

Prepare chanfros com uma profundidade apropriada (normalmente cerca de um terço da espessura do material) e um ângulo mínimo de 45 graus para garantir penetração de solda adequada e qualidade da costura.

Resfriamento controlado

Após a soldagem, deixe o aço da ferramenta esfriar lentamente até a temperatura ambiente. O resfriamento rápido pode exacerbar o endurecimento e aumentar o risco de rachaduras.

Inspeção e Moagem

Inspecione a área de solda para quaisquer rachaduras ou defeitos. Lixe quaisquer imperfeições antes de executar tratamentos térmicos pós-soldagem.

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