Issuu on Google+

AÇOS para

moldes


Aspectos da Fabricação de Moldes Os processos de usinagem e polimento podem consumir até 80% do recurso total de fabricação de moldes e matrizes. E, para o caso de moldes que possuem longos tempos de utilização e dificilmente chegam ao fim de vida, podem ser considerados os principais itens ligados ao custo final do molde. Dentre os processos convencionais de usinagem de uma cavidade, o fresamento é aquele responsável pela fabricação de superfícies complexas. Vários aspectos devem ser considerados, como: os parâmetros de corte, o material a ser usinado, a ferramenta de corte, a estratégia de corte e os recursos tecnológicos disponibilizados pela máquina/ferramenta. Outro ponto fundamental na fabricação de moldes são os processos de acabamento, principalmente o polimento e a texturização. O documento a seguir refere-se a algumas considerações básicas de modo a facilitar as operações de fabricação de cavidades.

Tipo de fresa

Aplicação

Passo Grande – poucos dentes.

Desbaste e semiacabamento de aço ou onde há tendência à vibração.

Passo Pequeno – maior número de dentes e espaços entre os dentes pequenos.

Corte de ferro fundido, desbaste leve e acabamento de aço.

Passo Extra Pequeno – muitos dentes e bolsões de armazenamento do cavaco muito pequenos.

Corte interrompido de ferro fundido e liga de titânio, acabamento de aço.

Algumas Recomendações Práticas Adicionais • Desbastar o máximo possível com ferramentas com raios de quina grandes. • Uma superfície deve ser acabada com a maior ferramenta possível. • A usinagem deve ter um contato contínuo da fresa em corte concordante e com um mínimo de variação de direção da linha de fresamento.

Cálculo dos Parâmetros Velocidade de corte (m/min)

vc =

π ⋅d⋅n 1000

Velocidade de avanço (mm/min)

vf = z ⋅ fz ⋅ n

Taxa de remoção de cavaco (mm³/min)

Q = ae ⋅ a p ⋅ v f

Onde: d = diâmetro da ferramenta (mm); n = rotação (rpm); z = número de dentes da ferramenta; fz = avanço por dente (mm/dente); ae = penetração de trabalho (mm); ap = profundidade ou largura de usinagem (mm)

• Recomenda-se utilizar movimentos suaves de aproximação e sempre num único sentido de corte em materiais de difícil usinabilidade.

Fresamento No processo de fresamento, é necessário o conhecimento de técnicas para a minimização do desgaste de flanco e de controle de vibrações, de modo a evitar avarias.

• Importante fazer com que a ferramenta permaneça em contato com a peça o maior tempo possível (para aumentar sua vida útil).

O sentido de corte pode ser realizado tanto no modo concordante quanto no discordante. No fresamento concordante, o movimento de corte e de avanço tem o mesmo sentido, enquanto que no discordante não (ver Figura ao lado).

• Durante o acabamento ou super acabamento é recomendado utilizar pequenas profundidades de corte. A relação profundidade de corte axial (ap) e profundidade de corte radial (ae) deve ser menor ou igual a 0,2 (ap/ae ≤ 0,2). • Muitas vezes é vantajoso usar o avanço por dente (fz) igual à profundidade radial de corte (ae), com vantagens em tempo de usinagem e menor rugosidade (melhor acabamento).

• Velocidade de corte (vc) – influencia no desgaste da ferramenta de corte, pois amplifica as condições de atrito, aumentando a temperatura na zona de corte, levando desde a fenômenos relacionados à difusão até problemas relacionados a choques de origem térmica e/ou mecânica. • Avanço por dente (fz) – com o aumento do avanço por dente ocorrem maiores solicitações mecânicas, aumentando a deflexão da ferramenta. Com baixo avanço ocorre um aumento do percurso usinado pelo gume, provocando elevado desgaste de flanco. Objetiva-se sempre a busca da condição intermediária. • Profundidade de corte axial (ap) – é responsável direta pelo aumento da potência de corte, limitando o processo de

desbaste. • Profundidade de corte radial (ae) – grandes incrementos radiais (>50% do diâmetro da ferramenta) aumentam o percurso usinado para cada gume. No entanto, melhoram a característica de impacto, direcionando o esforço para dentro da ferramenta. O caso contrário ocorre para condições de engajamento pequeno (<50% do diâmetro da ferramenta). • Número de Dentes (z) – uma fresa de passo grande gera menor potência que uma fresa de passo pequeno, mantendose o mesmo avanço por volta, já que na primeira o avanço por dente é maior que na segunda, para uma mesma taxa de cavaco removido. A Tabela 1 apresenta um resumo das aplicações de acordo com o passo da ferramenta.

• Investir tempo no método de interpolação a ser aplicado, de modo a reduzir o tempo de usinagem e melhorar as condições de acabamento da superfície usinada.

Exemplo de Parâmetros de Corte Velocidades de corte recomendadas para faceamento por fresamento com metal duro revestido. Material

VP20ISO

VP20ISOF

VP20ISOFS

VH13IM

VP420IM

N2711M

VP50IM

Estado

Beneficiado

Beneficiado

Beneficiado

Recozido

Recozido

Beneficiado

Beneficiado

Dureza

32 HRC

32 HRC

32 HRC

200 HB

200 HB

40 HRC

40 HRC

Desbaste*

120 a 150

120 a 150

170 a 190

180 a 260

180 a 260

80 a 110

100 a 150

Acabamento**

220 a 240

220 a 240

260 a 280

220 a 300

260 a 300

100 a 150

110 a 160

*fz : 0,15 a 0,3 mm/dente e ap : 2 a 4 mm Classe: P25 – P35. **fz : 0,05 a 0,2 mm/dente e ap : 0,5 a 1 mm Classe: P10 – P20.


AÇOS PARA MOLDES UTILIZADOS NA INDÚSTRIA DE PLÁSTICOS E DE VIDROS VILLARES

VP20ISO

VP20ISOF

VP20ISOFS

VP50IM

VP100

N2711M

VH13IM

VP420IM

V630

VIMCOR

SIMILARES

≅Wnr 1.2738

≅Wnr 1.2311

≅Wnr 1.2312

SEM SIMILAR

SEM SIMILAR

Wnr 1.2711 MOD.

AISI H13 Wnr 1.2344

AISI 420 ≅Wnr 1.2083

AISI 630 ~WNr 1.4548

SEM SIMILAR

COMPOSIÇÃO QUÍMICA (%)

C 0,36 - Mn 1,60 Cr 1,80 - Mo 0,20 Ni 0,70

C 0,36 - Mn 1,60 Cr 1,80 - Mo 0,20

C 0,36 - Mn 1,60 Cr 1,80 - Mo 0,20 S 0,06

C 0,15 - Cu 1,00 Ni 3,00 - Mo 0,30 Al 1,00 - S 0,10

Cr - Ni - Mn

C 0,56 - Mn 0,70 Cr 0,70 - Mo 0,30 Ni 1,65 - V 0,075

C 0,40 - Si 1,00 Cr 5,20 - Mo 1,50 V 0,90 P 0,015 máx S 0,003 máx.

C 0,40 - Si 0,80 Cr 13,5 - V 0,25

C 0,035 - Cr 15,40 - Ni 4,40 - Cu 3,50 - Nb+Ta 0,25

C 0,05 - Mn2,5 Cr 12 - Si 0,4 - S 0,1

Aço fornecido no estado beneficiado. Possui boa polibilidade e resposta à texturização. Possui usinabilidade melhorada por tratamentos especiais de aciaria. Para melhoria da resistência ao desgaste pode ser nitretado ou cementado.

Aço fornecido no estado beneficiado. Possui boa polibilidade e resposta à texturização e a mesma melhoria de usinabilidade do VP20ISO. Para melhoria da resistência ao desgaste pode ser nitretado ou cementado. Recomendado para barras/blocos com espessuras menores que 600 mm.

Aço fornecido no estado beneficiado. Ótima usinabilidade. Boa resposta à nitretação. Não recomendado para peças que requerem processos de texturização, cromação e elevada polibilidade.

Aço-ferramenta para moldes desenvolvido especialmente para ser endurecido por tratamento térmico de envelhecimento, com resistência superior à do aço VP20. Possui excelentes propriedades de polimento e texturização. Apresenta excelente soldabildade.

ESTADO DE FORNECIMENTO

Temperado e Revenido (30 - 34 HRC)

Temperado e Revenido (30 - 34 HRC)

Temperado e Revenido (30 - 34 HRC)

Solubilizado e Envelhecido (40 - 42 HRC) ou Solubilizado (330 HB máx.)

Fornecido beneficiado (285 a 321 HB)

Temperado e Revenido (38 - 42 HRC)

TRATAMENTO TÉRMICO INDICADO

-

-

-

Realizar Envelhecimento (no caso de fornecimento no estado solubilizado).

-

FAIXA USUAL DE DUREZA DO MOLDE

28 - 37 HRC

28 - 37 HRC

28 - 37 HRC

38 - 42 HRC

CARACTERÍSTICAS

Aço inoxidável após têmpera e revenimento. Possui como vantagem principal uma elevada resistência à corrosão, que permite o trabalho em ambientes úmidos.

Aço inoxidável endurecível por precipitação. Possui excelentes propriedades de: - Estabilidade dimensional e de forma; - Soldabilidade; - Resistência à corrosão; Polibilidade e resposta à texturização.

Recozido (235 HB máx.)

Recozido (máx.200 HB) ou Temperado e Revenido (30 - 34 HRC)

Solubilizado (máx.38 HRC) ou Solubilizado e Envelhecido (máx.40 HRC)

-

Têmpera e Revenimento

Têmpera e Revenimento (para o material recozido)

Realizar Envelhecimento (no caso de fornecimento no estado solubilizado).

-

30 - 34 HRC

38 - 42 HRC

42 - 52 HRC

48 - 54 HRC

24 - 40 HRC

29 - 34 HRC

Aço elaborado sob desgaseificação a vácuo, de usinabilidade melhorada através de tratamento das inclusões ao Cálcio. Os principais beneficios são: alta uniformidade de dureza, com variação inferior a 2 HRC ao longo de toda seção transversal da peça. Excelente soldabilidade. Alta polibilidade (exceto grau espelhado) e alta reprodutividade de desempenho e confecção.

Aço fornecido no estado beneficiado. Possui boa polibilidade e resposta à texturização. Para melhoria da resistência ao desgaste pode ser nitretado ou cementado. Devido à alta dureza de fornecimento são necessários cuidados para a usinagem, especialmente a furação.

Aço-ferramenta utilizado para aplicações em moldes quando se desejar durezas superiores às dos aços VP20 e VP50. Possui excelente capacidade de polimento.

Aços inoxidável ressulfurado, fornecido no estado beneficiado. Possui excelente desempenho em usinagem e principalmente em furação profunda. Propriedades: - Excelente usinabilidade - Excelente soldabilidade - Boa resistência a corrosão; - Homogeneidade de dureza;

Beneficiado: (290 - 330 HB)

POLIBILIDADE

Média para Alta

Média para Alta

Baixa

Alta

Alta

Média para Alta

Alta

Alta

Alta

Baixa

RESISTÊNCIA À CORROSÃO

Baixa

Baixa

Baixa

Baixa para Média

Baixa

Baixa

Baixa para Média

Alta

Alta

Alta

RESPOSTA À NITRETAÇÃO

Média

Média

Média

Alta

Média

Média

Alta

Alta*

Alta*

Alta*

RESPOSTA À TEXTURIZAÇÃO

Média para Alta

Média para Alta

Baixa

Alta

Média para Alta

Média para Alta

Alta

Alta

Alta

Baixa

SOLDABILIDADE

Média

Média

Média

Alta

Alta

Média

Baixa para Média

Baixa para Média

Alta

Alta

RESISTÊNCIA AO DESGASTE

Baixa para Média

Baixa para Média

Baixa para Média

Média

Baixa para Média

Baixa para Média

Média para Alta

Média para Alta

Média

Baixa para Média

COR DE IDENTIFICAÇÃO DO AÇO

Lilás-Preto-Lilás

Azul-Vermelho

Verde-Marrom-Verde

Lilás-Ouro-Lilás

Vermelho-Azul-Vermelho

Verde-Amarelo

Verde-Prata-Verde

Azul-Marrom

Prata-Vermelho

Preto-Branco

Moldes para injeção e extrusão de termo-plásticos nãoclorados e pouco abrasivos. Moldes de grandes dimensões.

Moldes para injeção e extrusão de termoplásticos não-clorados e pouco abrasivos. Moldes com espessuras até 600 mm.

Moldes para injeção e extrusão de termoplásticos não-clorados e pouco abrasivos que possuem baixa exigência de polibilidade. Bases e estruturas de moldes para plástico. Machos para moldes de injeção.

Moldes para injeção e extrusão de termoplásticos não-clorados. Moldes para termoplásticos reforçados com carga.

Porta-moldes, moldes para injeção de plásticos nãoclorados, matrizes para extrusão de termoplásticos nãoclorados, moldes para sopro, câmaras quentes, quando não necessária alta resistência à corrosão, e aplicações diversas em moldes para plásticos. Não recomendável para aplicações em que a tenacidade e grau espelhado são requisitos de projeto.

Moldes para injeção de plásticos não-clorados. Moldes para sopro. Matrizes para extrusão de termoplásticos nãoclorados.

Moldes para injeção de termoplásticos nãoclorados em que se requer maior resistência ao desgaste, aliada com boa polibilidade. Moldes para vidros.

Moldes para injeção de termoplásticos clorados. Trabalho ou estocagem em atmosfera úmida. Indústria de vidros.

Ferramentas para a conformação de termoplásticos inclusive em processo corrosivo (conformação de polímeros clorados). Pode trabalhar e ser estocado em locais úmidos.

Câmaras Quentes, Placas de Refrigeração, Porta Moldes. Trabalho ou estocagem em atmosfera úmida.

APLICAÇÕES

A classificação Baixa, Baixa para Média, Média, Média para Alta e Alta são orientativas, servindo como um guia comparativo apenas para este grupo de aços. * Devido à necessidade de rompimento da camada passivadora (materiais inoxidáveis), é recomendada a utilização de processo de nitretação por via iônica (sob plasma).


Polimento de Moldes O polimento é empregado em moldes para atender a vários requisitos da peça injetada:

polimento, portanto, recomenda-se a refusão via ESR (processo ISOMAX®). Como mostra o esquema abaixo,

• requisitos estéticos: brilho e transparência.

existe redução significativa do nível de inclusões.

• mecânicos: evitar entalhes e quebras por fadiga ou sobrecarga

Texturização A resposta à texturização mede a facilidade de se aplicar uma textura ao aço-ferramenta utilizado no molde. O

• funcionais: ex. dispositivos óticos (lentes).

tratamento de texturização é normalmente realizado por ataque químico (photo-eaching) diferencialmente aplicado

O polimento é uma etapa que consome tempo e recursos. O tempo médio gasto no polimento manual de moldes de grande

na superfície do molde, gerando “o negativo” do aspecto

porte está em torno de 300 a 400 horas por molde. Duas observações são importantes na avaliação da qualidade da superfície

final desejado na peça injetada.

do molde. Primeiro, a superfície deve ter a forma geométrica correta, sem qualquer ondulação; estas são derivadas de operações recentes de usinagem. Segundo, a avaliação da condição de polimento espelhado do molde metálico é muitas vezes realizada por comparação visual do molde ou da superfície da peça injetada, baseada na experiência do operador.

A qualidade final da superfície polida de um aço depende de fatores como: a técnica de polimento, o tipo de aço-ferramenta

O controle do processo, em termos do meio ácido a) Convencional ASTM G 2,0 b) ISOMAX, ASTM 1,0F Inclusões do tipo D: a) Nível 2,0, aceitável para materiais de Convencional. b) Nível 1,0, típica de material produzido via ESR. Fonte: ASTM E 45.

empregado e do procedimento aplicado, é fundamental para um bom resultado de texturização. Em relação à qualidade do aço, requisitos similares aos de polimento são necessários: homogeneidade de microestrutura e dureza, além de alto grau de limpeza quanto a inclusões não-metálicas.

e o tratamento térmico aplicado no material. Em geral, pode-se dizer que a técnica de polimento é o fator mais importante. Um exemplo típico é mostrado no gráfico abaixo, do fenômeno de polimento excessivo (do inglês “over polishing”), causado por um encruamento mecânico de camadas muito finas na superfície do molde. No polimento excessivo, a rugosidade aumenta com o aumento do tempo de polimento. O problema é apenas

4 mm

2 mm

4 mm

2 mm

solucionado com a remoção de parte da superfície (décimos de mm) por usinagem e aplicação de novo polimento.

Para um bom polimento, a superfície do molde deve estar livre

Visualmente, o fenômeno normalmente aparece como “casca de

de arranhões, poros, do efeito “casca de laranja”, pites (pitting)

laranja”.

e pontos pretos (pinholes). No Brasil, os problemas de pites e pontos pretos são comumente denominados de “porosidades”. Apesar de visualmente parecer correto, o termo porosidade é VA2 - 60 HRC P20 - 32 HRC

50

Rugosidade RA (mm)

45

erroneamente aplicado neste caso, pois deveria ser usado apenas para vazios pré-existentes no material. No caso de pontos ou pites observados após polimento, o problema é normalmente

40 35

causado por um processo mal realizado (para um determinado

30

Polimento Excessivo (over polishing)

25

aço e dureza), por aços com um nível inadequado de inclusões

20

não-metálicas ou mesmo pela combinação desses dois fatores.

15

Outras possíveis fontes de problemas são superfícies com defeitos

10 5

de eletroerosão ou encruamento excessivo de usinagem.

0 0

5

10

15

20

25

Tempo (min)

Em relação às inclusões, elas podem ser entendidas mecanicamente como partículas na superfície do aço com

Gráfico mostrando o efeito do polimento excessivo (“over polishing”), para dois aços com diferentes durezas.

dureza e ductilidade muito diferentes do metal. Todo aço possui inclusões, porém a quantidade e distribuição dependem do processo de fabricação. Para aplicações de alto requisito de


Abril de 2011

Garantia de um desempenho superior.

0800 19 0577 0800 707 0577 cac@villaresmetals.com.br

www.villaresmetals.com.br


Aços para Moldes