Os aços de ferramentas enduradas com água, pertencentes à série W (W1, W2, W3) no sistema de classificação AISI, representam uma das mais antigas e simples famílias de aços de ferramentas. Estes aços são projetados para atingir uma dureza superficial excepcional através de uma rápida atenuação da água durante o tratamento térmico, um processo que transforma a microestrutura do aço para criar um caso martensítico resistente ao desgaste, preservando um núcleo mais resistente e mais dúctil. Esta combinação única de propriedades faz com que os aços temperados com água seja uma escolha preferencial para aplicações de trabalho frio, onde as ferramentas suportam altas cargas de compressão, desgaste abrasivo e impacto repetido. Ao contrário dos aços de ferramentas mais altamente ligas que requerem ciclos complexos de tratamento térmico em atmosferas controladas, as classes de dureza hídrica oferecem um equilíbrio convincente de desempenho, simplicidade e eficiência de custos. São comumente especificados para ferramentas de curto funcionamento, matrizes de produção, lâminas de corte e formadores de perfurações em indústrias que vão desde a estampagem automotiva até a fabricação de bens de consumo. Entendendo a base metalúrgica, resistência operacional e limitações inerentes de ferramentas de ferramentas de aço para ferramentas de aço é eficiente para minimizar e ferramenta de fabricação de ferramentas de ferramentas de

O que são aços de ferramentas com armadura de água?

Aços de ferramentas enduradas com água são aços de baixa liga e de alta carbono que dependem principalmente do teor de carbono para atingir a dureza após uma rápida extinção da água. Normalmente, contendo entre 0,70% e 1,50% de carbono, estes aços são formulados para produzir uma microestrutura martensítica dura quando resfriados às taxas extremas fornecidas pela imersão em água. A classificação da série W inclui três graus primários: W1, o grau de base com uma composição de carbono reta; W2, que adiciona uma pequena adição de vanádio ao tamanho do grão refinar e melhorar a tenacidade; e W3, uma variante menos comum com faixas de carbono ligeiramente alteradas. Apesar do seu baixo teor de liga, estes aços podem atingir durezas de superfície de 64-66 HRC (escala de Rockwell C) após o tratamento térmico adequado, tornando-os comparáveis em dureza a muitos aços de trabalho frio de maior liga.

O mecanismo metalúrgico por trás do enfraquecimento da água está enraizado no diagrama de fase ferro-carbono. Quando o aço é aquecido à sua temperatura austenitista (normalmente 770-800°C para W1), o carbono dissolve-se na rede de ferro, formando uma solução sólida conhecida como austenita. Durante a rápida atenuação da água, a taxa de resfriamento é suficientemente rápida para suprimir a formação de fases de pérola ou bainite mais suaves. Ao invés disso, a a austenita sofre uma transformação sem difusão de cisalhamento em martensita, uma fase dura, supersaturada que cria uma distorção significativa da lattice e tensão interna. Esta estrutura martensítica é o que dá à ferramenta de aços temperados com água sua resistência de desgaste excepcional e capacidade de manter uma borda cortante afiada. No entanto, o mesmo resfriamento rápido que produz dureza também introduz o risco de distorção ou fissuração, particularmente em ferramentas com mudanças abruptas de secção transversal ou cantos afiados.

Uma das características distintivas dos aços de ferramentas enduradas com água é o seu baixo teor de liga em comparação com o endurecimento de óleo (série O) ou com o enduramento do ar (série A e D). A série W contém apenas vestígios de cromo, níquel, molibdênio ou outros elementos de liga, o que mantém os custos do material baixos. No entanto, isto também significa que os aços endurados com água têm uma endurecimento relativamente pobre, que é a capacidade de formar martensita em taxas de resfriamento mais lentas e através de seções mais grossas. Na prática, isso limita a espessura da seção que pode ser totalmente endurecida por uma queda de água a aproximadamente 25 mm para W1. Para ferramentas maiores ou mais complexas, o risco de manchas macias no núcleo ou no meio da seção torna-se significativo, e os designers de ferramentas mudam frequentemente para alternativas de enduramento de óleo ou ar. Apesar desta limitação, os aços de ferramentas endurados com água permanecem populares devido aos seus ciclos de tratamento térmico de baixo custo e rápido. Uma sequência completa de tratamento térmico, envolvendo anestesia, a afinamento, a aquentar, a

Propriedades Metalúrgicas Chave

Alta dureza e resistência ao desgaste

A principal atração dos aços de ferramentas enduradas com água é a sua capacidade de produzir uma superfície de trabalho muito dura. Com a dureza total (64-66 HRC), os aços de grau W proporcionam uma excelente resistência ao desgaste abrasivo, ao desgaste adesivo e à deformação plástica sob cargas compressivas. Isto torna-os altamente adequados para ferramentas de corte, moldes de revestimento e perfurações de cunhagem, onde a borda da ferramenta deve manter a nitidez ao longo de milhares de ciclos. A alta dureza é derivada inteiramente da grade de martensita rica em carbono, que contém átomos de carbono presos que obstruem o movimento de deslocamento. Em termos práticos, isto traduz-se para uma vida mais longa entre intervalos de re-afiação e qualidade consistente da peça em longas corridas de produção. Por exemplo, uma lâmina cortante W1 usada numa prensa de estampagem pode atingir três a cinco vezes a vida útil de uma lâmina de aço de baixo carbono antes de exigir afiação ou substituição.

É importante notar que a resistência ao desgaste de aços temperados com água é otimizada para mecanismos de desgaste abrasivo e adesivo, não para o desgaste de oxidação de alta temperatura. Como esses aços são destinados a aplicações de trabalho a frio (normalmente abaixo de 200°C), suas propriedades superficiais permanecem estáveis durante toda a operação normal. O comportamento de desgaste pode ser ainda mais aprimorado através de tratamentos de superfície, como nitretação ou revestimentos de vapor físico (PVD), embora tais revestimentos sejam menos comuns em ambientes de ferramentas sensíveis ao orçamento, onde o desempenho do aço bruto já é satisfatório.

Boa dureza com a moderação adequada

Enquanto os aços de ferramentas temperados com água são conhecidos pela sua dureza, o seu perfil de tenacidade é mais matizado. Na condição de acabamento, a martensita recém-formada é extremamente dura, mas também frágil devido às tensões internas e à presença de austenita retida. Esta condição frágil torna o aço vulnerável à trituração, espaçamento ou fractura catastrófica durante o serviço. Para restaurar a tenacidade, a ferramenta deve ser temperado imediatamente após a mitigação. A temperação envolve reaquecimento do aço a uma temperatura entre 150°C e 350°C, dependendo do equilíbrio desejado de dureza e resistência. Durante a temperagem, o carbono começa a precipitar-se da tenacidade martensita como partículas de carboneto fino, reduzindo a distorção da rede e aliviando as tensões internas. Este processo de precipitação aumenta a resistência do aço, ao mesmo tempo em que reduz modestamente a dureza (normalmente por 2-4 HRC).

Para aplicações de trabalho a frio, como perfurações e matrizes que experimentam cargas de choque, uma temperatura de temperamento de 250-300°C é comumente especificada, produzindo uma dureza final de 58-60°C com resistência significativamente melhor à brida de lascas. Ferramentas que priorizam a resistência máxima ao desgaste, como lâminas de cisalhamento para chapas de metal de calibre fino, podem ser temperados a temperaturas mais baixas (150-200°C) para manter dureza acima de 62°C em detrimento de alguma dureza. A principal visão para designers de ferramentas é que aços temperados com água alcançar sua melhor combinação de resistência ao desgaste e resistência à fratura quando o ciclo de temperamento é precisamente compatível com as exigências de serviço.

Estabilidade dimensional e preocupações de distorção

Os aços de ferramentas enduradas com água apresentam uma fraca estabilidade dimensional em comparação com os graus de enduramento do óleo ou do ar devido à gravidade do mitigação da água. O resfriamento rápido da temperatura de austenitização à temperatura ambiente cria gradientes térmicos íngremes através da seção transversal da ferramenta, gerando contração térmica não uniforme e formação de martensita. Isto pode levar a distorções significativas, especialmente em ferramentas mais longas, delgadas, como socos ou broches, ou em ferramentas com características assimétricas. O risco de rachar é maior durante os primeiros segundos de quenching, quando a superfície se transforma em martensita, enquanto o núcleo ainda é austenítico e relativamente macio. A expansão associada à transformação martensita (aproximadamente 0,4% expansão linear) cria tensões de tração na superfície, que podem exceder a resistência à tração do aço se o resfriamento for muito agressivo.

Para atenuar a distorção e evitar fissuras, os designers de ferramentas devem considerar vários fatores geométricos e de processo. Os cantos internos afiados devem ser substituídos por raios de filete generosos (pelo menos 1 mm de raio por 10 mm de espessura de seção). Os furos e as chaves devem ser localizados longe de regiões de alta tensão e preferencialmente usinados após o tratamento térmico. Pré-aquecimento do banho de água para 60-80°C reduz o choque térmico em comparação com a água fria, proporcionando uma atenuação menos severa mas ainda eficaz. Para ferramentas com espessura de seção superior a 20 mm, o uso de soluções de salmoura (5-10% de cloreto de sódio na água) pode aumentar a taxa de resfriamento e produzir uma atenuação mais uniforme, embora este aumento adicional do risco de fissuração e deve ser tentado apenas por profissionais experientes de tratamento térmico. Na prática, muitas lojas limitam as ferramentas de série W a um diâmetro máximo de 25 mm para componentes cilíndricos e 20 mm de espessura de seção para matrizes planas para manter níveis de distorção aceitáveis. Para ferramentas que exigem tolerâncias dimensionais apertadas sem posterior moagem, oleamento de óleo ou afinagem de aços (O1) ou a ar-hardding

Análise Comparativa: A água é dura versus outros aços de ferramenta de trabalho frio

A Tabela 1 resume os principais trade-offs entre as famílias de aços de ferramentas de trabalho frio comum. Enquanto os aços temperados com água oferecem o menor custo de material e tratamento térmico mais simples, eles são limitados em endurecimento, capacidade de tamanho de seção e estabilidade dimensional. aços enrijecedores de óleo, como O1, contêm aproximadamente 0,90% de carbono com cromo, níquel e molibdênio, além de aumentar a endurecimento e permitir uma quenchação de óleo menos severa, reduzindo o risco de distorção e fissuração. O1 pode endurecer seções até 1,5 polegadas (38 mm) e atinge dureza de 62-64 HRC com boa resistência. No entanto, O1 é aproximadamente 30-50% mais caro do que W1 em uma base por quilo e requer um ciclo de tratamento térmico mais lento devido à necessidade de resfriamento controlado em óleo.

Para ferramentas que exigem ainda maior estabilidade dimensional, aços endurecidos a ar, como A2 (5% cromo, 1% molibdênio) e D2 (12% cromo, 1% vanádio) proporcionam excelente controle de distorção, pois endurecem ao resfriamento em ar imóvel ou forçado, eliminando o choque térmico de um líquido que apaga completamente. A2 atinge dureza de 60-62 HRC com excelente tenacidade e pode endurecer secções até 4 polegadas (100 mm). D2 atinge 62-64 HRC e oferece resistência ao desgaste excepcional de seu alto teor de carboneto de cromo, tornando-o adequado para ferramentas de produção de longo prazo. No entanto, esses graus de endurecimento de ar custam duas a três vezes mais do que W1 e requerem tratamento térmico a vácuo com controle preciso da atmosfera para evitar a descarburização. A escolha entre essas famílias de aços reduz-durado ao volume de produção, complexidade de ferramentas e restrições orçamentárias. Para ferramentas de protótipos de baixo volume, ferramentas de manutenção ou produção de curto prazo (medida de 50.000 peças), aços temperados proporciona uma solução econômica para a alta impressão ou formação de operações de alto volume ou formação de redução de tempo de

Uma comparação semelhante se aplica a aços de alta velocidade, como M2 ou T1, que são projetados para ferramentas de corte operando em temperaturas elevadas. Embora aços de alta velocidade também podem ser usados em aplicações de trabalho frio, seu conteúdo de liga significativamente maior (geralmente superior a 6% molibdênio, cromo e vanádio) torna-los muito mais caros e mais difíceis de moer. aços temperados com água geralmente não são recomendados para qualquer aplicação onde as temperaturas de ponta exceder 150-200°C, como sua baixa dureza vermelha causaria amolecimento rápido e falha. Para o cabeçalho frio, extrusão fria, e a maioria das operações de formação a frio abaixo de 150°C, aços temperados com água permanecem uma escolha viável e econômica.

Aplicações nas Indústrias de Trabalho Frio

Os aços de ferramentas enduradas com água são encontrados em uma gama diversificada de ferramentas de trabalho a frio e equipamentos industriais, particularmente onde os orçamentos são limitados ou os tempos de chumbo de ferramentas são curtos. Suas aplicações primárias incluem a formação de matrizes, lâminas cortantes, cunhagem de matrizes, ferramentas de cabeçalho frio e ferramentas de estampagem para materiais de fino a médio calibre. Na indústria automotiva, os aços W1 e W2 são usados para a produção intermediária de estampagem de matrizes que formam painéis de corpo de chapa de aço até 3 mm de espessura. Estes morre muitas vezes processam dezenas de milhares de peças antes do desgaste requer recondicionamento ou substituição, em que o baixo custo do material da série W torna a eliminação e substituição mais econômica do que a re-gringulação ou dura de revestimento. Da mesma forma, no setor de fabricação de aparelhos, W1 perfurações e matrizes são empregadas para produzir suportes estruturais, placas de montagem e componentes de trituração de aço laminados a frio e aço inoxidável até 2 mm de espessura.

Na indústria dos parafusos, os aços temperados com água são o material tradicional para ferramentas de cabeçalho frio, incluindo matrizes de encabeçamento, matrizes de aparamento e matrizes de apontamento usadas para formar parafusos, parafusos e rebites de arame enrolado. A alta dureza e resistência à compressão de W2, em particular, permitem que essas ferramentas mantenham formas de cabeça dimensionalmente precisas e formas de rosca em longas séries de produção. Muitas aplicações de encabeçamento frio envolvem cargas de impacto de 100-300 kN por curso, e a combinação de W2 de uma caixa dura e núcleo resistente resiste tanto ao desgaste quanto à fratura. Para operações de encabeçamento mais exigentes envolvendo parafusos de grande diâmetro ou materiais de arame mais duros (por exemplo, ligas de Inconel ou titânio), os designers de ferramentas normalmente se apresentam graus de enduramento ou endurecimento de ar com maior resistência, mas para a maioria dos parafusos de aço carbono padrão e aço de liga, a série W permanece o padrão.

Além destes setores primários, aços de ferramentas enduradas com água também são usados em equipamentos agrícolas para lâminas de faca e ferramentas de raspador, em máquinas de embalagem para lâminas de corte e perfurantes perfurantes, e na produção de ferramentas manuais, como chaves, alicate e cinzels de trabalho de madeira. Em muitas dessas aplicações, a simplicidade do tratamento térmico é uma vantagem decisiva. Pequenas lojas de ferramentas e lojas de trabalho que não possuem fornos a vácuo ou equipamentos controlados pela atmosfera ainda podem endurecer com sucesso ferramentas W-série usando fornos básicos a gás propano e um tanque de água. Isso garantiu a contínua relevância de aços temperados em ambientes de fabricação de baixo custo globalmente.

Processo de tratamento térmico: Passo a passo

O tratamento térmico adequado é fundamental para atingir a vida útil e o desempenho que os aços de ferramentas enduradas com água são capazes de fornecer. As etapas seguintes formam o procedimento padrão para as classes W1 e W2, embora parâmetros específicos possam variar dependendo da ficha de dados do fornecedor de aço e da geometria da ferramenta.

Analização (Abrandamento)

Antes da usinagem, os aços de ferramentas enduradas com água são fornecidos na condição recozida com uma dureza típica de 200–250 HB (Brinell). A analização envolve o aquecimento do aço a 760–790°C, mantendo por 2–4 horas dependendo do tamanho da seção, e depois o resfriamento muito lentamente (10–20°C por hora) no forno a 650°C, seguido de resfriamento de ar. Isto produz uma estrutura de carboneto esferoidizado em uma matriz de ferrita, que fornece a melhor usinabilidade. Se o aço não for totalmente recozido antes da usinagem, a ferramenta pode exibir desgaste excessivo da ferramenta ou bate-papo durante a moagem, perfuração ou torneamento.

Austenitização (Aquecimento para endurecer)

A ferramenta é aquecida uniformemente à faixa de temperatura de austenitização de 770-800°C para W1 e 780-810°C para W2. O tempo de permanência à temperatura é tipicamente de 10-15 minutos por polegada (25 mm) de espessura de seção, com um mínimo de 15 minutos para seções finas. Os fornos podem ser de resistência a gás, elétrica ou tipo de banho de sal; os banhos de sal são preferidos porque proporcionam aquecimento uniforme e transferência de calor mais rápida, reduzindo o tempo de imersão. Ao usar fornos de ar, recomenda-se uma atmosfera protetora como gás endotérmico ou um revestimento rico em carbono para evitar a descarburização, que suavizaria a superfície da ferramenta. Muitas pequenas lojas usam revestimentos de aço inoxidável ou compostos comerciais antiescala para proteção.

Reduzir a Água

Imediatamente após atingir a temperatura de imersão, a ferramenta é transferida para o tanque de extinção e imerso verticalmente (para ferramentas longas) ou com agitação para evitar bolsas de vapor. A temperatura da água deve ser mantida a 40-80°C; a água mais quente reduz o risco de choque térmico e de rachadura, enquanto ainda fornece uma taxa de resfriamento acima da taxa crítica para formação de martensita. A ferramenta é movida em um padrão de figura oito para garantir que mesmo o resfriamento e evitar bolhas de vapor. O tempo de restabelecimento é de aproximadamente 5-10 segundos para seções finas e até 30 segundos para seções grossas, até que a ferramenta esteja fria o suficiente para lidar com luvas (abaixo de 150°C). O excesso de aquecimento para temperatura ambiente não é recomendado, uma vez que o resfriamento final rápido aumenta as tensões de transformação. Em vez disso, a ferramenta é removida da água enquanto ainda está quente (aproximadamente 60-100°C) e imediatamente transferida para o forno de temperação.

Temperamento

A temperatura de temperamento é realizada imediatamente após o mitigar para aliviar tensões e melhorar a tenacidade. A temperatura de temperamento é selecionada com base na dureza do alvo: temperaturas mais baixas (150-200°C) retêm 62-64 HRC para resistência ao desgaste máximo, enquanto temperaturas mais elevadas (250-350°C) produzem 55-60 HRC com resistência melhorada. O tempo de retenção é de 1-2 horas, seguido de refrigeração do ar à temperatura ambiente. Para aplicações de alta tensão, recomenda-se um ciclo de temperamento duplo: após o primeiro temperamento, a ferramenta é resfriada à temperatura ambiente, depois temperada novamente à mesma temperatura. Este segundo temperamento transforma qualquer austenita retida que possa ter estabilizado durante o primeiro ciclo, produzindo uma microestrutura mais estável e uniforme. Após o temperamento duplo, os níveis de tensão residual são reduzidos em 50-60% em comparação com um único temperamento, diminuindo significativamente o risco de fissuração em serviço.

Vantagens de aços de ferramentas com armadura de água

Os aços de ferramentas enduradas com água oferecem várias vantagens tangíveis que sustentam sua popularidade em indústrias de fabricação. O mais convincente é o baixo custo do material. W1 e W2 estão entre os aços de ferramentas menos caros disponíveis, normalmente custando de um terço a metade do preço de O1 ou A2. Para aplicações de ferramentas de alto volume onde milhares de socos individuais e morre são consumidos a cada ano, este diferencial de custos impulsiona economias significativas. Além disso, nenhum equipamento especializado de tratamento térmico é necessário além de um forno básico e um tanque de água, tornando W-série acessível a pequenas e médias empresas (SMEs) com investimento de capital limitado.

A velocidade do tratamento térmico é outra vantagem crítica. Um ciclo completo de austenitização, atenuação e temperamento para uma ferramenta W1 pode ser concluído em 2-4 horas, em comparação com 6-10 horas para O1 (que requer aquecimento mais lento e um óleo controlado) ou 12-24 horas para A2 (que requer tratamento térmico a vácuo e múltiplos ciclos de temperamento). Este tempo de ciclo rápido reduz os tempos de chumbo e suporta horários de fabricação de justo tempo (JIT). Para ferramentas de manutenção onde um soco quebrado deve ser substituído em um único turno, aços temperados a água permitem uma rápida volta ao redor que é muitas vezes impossível com alternativas de maior liga.

Finalmente, a facilidade de inspeção e recondicionamento é um benefício prático. Como os aços da série W têm baixo teor de liga e uma microestrutura relativamente simples, as ferramentas podem ser inspecionadas após o temperamento usando um testador de dureza padrão para confirmar que a faixa de dureza do alvo foi alcançada. Re-endurecimento também é simples: uma ferramenta desgastada pode ser re-endireitada, re-máquinada para o próximo tamanho, e re-tratado com o mesmo processo. Esta reparação prolonga a vida útil total da ferramenta e reduz os resíduos.

Limitações e Considerações Importantes

Apesar das suas vantagens, os aços de ferramentas enduradas com água têm várias limitações que devem ser cuidadosamente pesadas durante a seleção do material. A mais significativa é a restrição de tamanho da seção. Como observado anteriormente, a seção máxima que pode ser totalmente endurecida por um enfraquecimento de água é de aproximadamente 1 polegada (25 mm) para W1. Para matrizes maiores ou perfurações, o núcleo permanece macio (pearlítico ou bainítico), resultando em uma redução da resistência à compressão e menor vida útil total. Para ferramentas superiores a 1,5 polegadas (38 mm) em qualquer dimensão, os engenheiros devem avaliar alternativas de endurecimento de óleo ou de endurecimento de ar. Da mesma forma, o risco de quebra exponencialmente com o tamanho da seção e complexidade. Ferramentas com cantos afiados, características entalhadas ou mudanças rápidas na área transversal são vulneráveis a rachadura, independentemente da técnica de quebra.

A baixa dureza vermelha dos aços temperados com água é outra restrição. Estes aços começam a amolecer a temperaturas superiores a 150°C devido às fases iniciais de temperamento. Em aplicações onde o atrito gera aquecimento localizado na borda de corte ou formando superfície, tais como revestimento de serviço pesado ou piercing de alta velocidade, a dureza pode cair rapidamente, levando a desgaste acelerado ou colapso de borda. Para tais condições térmicas, aços de trabalho frio de alta liga (D2, A2) ou aços de alta velocidade são obrigatórios. Além disso, a ausência de cromo e outros elementos resistentes à corrosão ligam elementos que W-série aços têm fraca resistência à corrosão superficial. Em ambientes úmidos ou com fluidos de corte à base de água, as ferramentas devem ser secas e oleadas imediatamente após o uso para evitar a ferrugem, que pode servir como locais de iniciação de tritura.

Finalmente, a instabilidade dimensional discutida anteriormente significa que os aços temperados com água são pouco adequados para ferramentas que exigem tolerâncias apertadas (abaixo de ± 0,005 polegadas) sem operações secundárias de moagem. A distorção do extermínio muitas vezes excede a faixa de tolerância para perfurações de precisão ou inserções de morrer, exigindo usinagem pós-tratamento ou fio EDM para restaurar dimensões. Quando a moagem é incluída como uma etapa de processo, o baixo teor de liga de aços série W torna-os suscetíveis a queimaduras de moagem e rachaduras de superfície se as taxas de moagem são muito agressivas. Fluxo de refrigeração e seleção de rodas devem ser controlados de perto para evitar danos térmicos.

Diretrizes de manutenção e cuidados

A maximização da vida operacional dos aços de ferramentas enduradas com água requer uma abordagem sistemática para manutenção, lubrificação e inspeção periódica. Antes de cada execução da produção, as superfícies da ferramenta devem ser inspecionadas visualmente para arredondamento de bordas, microchipping ou descoloração que possa indicar superaquecimento. Qualquer corte ou rebarbamento deve ser vestido com uma pedra fina para evitar a concentração de estresse que possa levar à propagação de fissuras. Durante a operação, a lubrificação adequada é essencial para reduzir o atrito e manter a temperatura consistente. Os aditivos à base de água com EP (pressão extrema) são recomendados para operações de estampagem e formação, uma vez que fornecem resfriamento e redução do desgaste facial. Lubrificantes à base de óleo podem ser usados para operações de velocidade mais lenta onde a geração de calor é menor.

Após o deslocamento de produção, as ferramentas devem ser limpas com um solvente para remover todo o resíduo de lubrificante, multas metálicas e detritos. Devem então ser levemente oleadas com um óleo inibidor de corrosão e armazenadas em uma área seca. Para ferramentas que experimentam desgaste significativo após 50.000-100.000 ciclos, o recondicionamento pode restaurar o desempenho. O recondicionamento envolve a recozimento da ferramenta para amenizá-la, usinagem de aproximadamente 0,5-1 mm da superfície de trabalho para remover as fissuras de zona e fadiga afetadas pelo calor, e depois o retratamento utilizando o mesmo processo da fabricação original. Isto pode ser repetido duas a quatro vezes antes da ferramenta atingir seu limite dimensional. A manutenção adequada do registro da contagem de ciclo de cada ferramenta e o histórico de recondicionamento ajuda a programar e garante que as ferramentas são substituídas antes da falha catastrófica ocorrer.

Selecionar o grau direito de água-Hardened

Dentro da série W, a escolha entre W1, W2 e W3 depende das exigências específicas da aplicação. W1 é o grau de finalidade geral, adequado para a maioria das ferramentas de trabalho frias onde é necessário um equilíbrio de dureza, tenacidade e custo. É a escolha padrão para estampar matrizes, punções e lâminas de cisalhamento em chapa de aço carbono até 3 mm de espessura. W2 contém uma pequena adição de vanádio (0,10–0,25%), que promove o refinamento de grãos durante austenitização e melhora a resistência em aproximadamente 20% em relação a W1 no mesmo nível de dureza. Isto torna W2 o grau preferido para ferramentas sujeitas a impacto repetido, como morre de cabeça fria e perfurações pesadas. W2 também mantém sua dureza de borda ligeiramente melhor do que W1 após a temperação, tornando-o adequado para ferramentas que exigem uma borda afiada para longas corridas, como lâminas cortadoras ou trituradoras. W3 é uma variante de especialidade com uma gama de carbono mais baixa (0,90–10% C), utilizada principalmente para aplicações que requerem uma ferramenta de desgaste mais suave, mas que as cargas de alta, mas que são um impacto moderado.

Ao selecionar uma determinada classe, os designers de ferramentas devem considerar não só as condições de trabalho, mas também a disponibilidade do material dos fornecedores. W1 é abastecido pela maioria dos distribuidores de aço ferramenta em barras redondas, barras planas e tamanhos de broca, enquanto W2 é um pouco menos comum, mas ainda amplamente disponível. W3 é raramente abastecido e normalmente deve ser encomendado como uma corrida de moinho. Na prática, a maioria das aplicações de trabalho frio são bem servidos por W1 ou W2, eo prémio de custo para W2 (normalmente 10–15 %) é justificado pela resistência melhorada e vida útil consistente.

Conclusão

Os aços de ferramentas enduradas com água continuam a ser um material fundamental para o trabalho a frio, em um amplo espectro de indústrias de fabricação. Sua capacidade de atingir alta dureza superficial (64-66 HRC) combinada com resistência adequada através de temperamento controlado os torna eficazes para a formação, corte e operações de estampagem em materiais de médio e finos. O baixo custo do material e o ciclo rápido de tratamento térmico proporcionam uma vantagem econômica distinta em programas de ferramentas de alto volume e em pequenas lojas de trabalho onde a sofisticação de equipamentos é limitada. No entanto, as restrições de tamanho de seção, estabilidade dimensional, dureza vermelha e resistência à corrosão significam que os aços da série W não são uma solução universal. Para ferramentas maiores que 25 mm na seção, ferramentas que exigem tolerâncias apertadas sem moagem pós-processo, ou ferramentas expostas a condições térmicas ou corrosivas significativas, trabalho frio de alta liga ou aços de alta velocidade são mais adequadas. Ao entender os princípios metallurgicos e os negócios práticos delineados aqui, engenheiros e fabricantes de ferramentas podem alavancar as forças de aços de alta resistência à água, enquanto mitigam suas limitações, alcançando as suas limitações de desempenho em aplicações de

Para mais referência técnica sobre seleção de ferramentas de aço e tratamento térmico, consulte fontes autoritárias, como ASM International para orientações de tratamento térmico, ou reveja dados de propriedade de materiais de MatWeb para composições específicas de W1 e W2 e propriedades mecânicas. Informações adicionais sobre as melhores práticas de projeto estão disponíveis em organismos industriais como a Precision Metalforming Association (PMA).