Processo de produção
O processo de produção de aço para moldes é bastante complexo, e cada estágio deve ser rigorosamente controlado para garantir a qualidade do produto final. Abaixo está uma descrição mais detalhada do processo de produção de aço para moldes:
1.Fundição
A fundição é a etapa inicial na produção de aço para moldes, onde matérias-primas são derretidas e elementos de liga são adicionados para ajustar a composição e o desempenho do aço. Equipamentos comuns de fundição incluem:
Forno de arco elétrico (EAF): Usado principalmente para derreter sucata de aço. A sucata é derretida pela alta temperatura do arco elétrico, e vários elementos de liga são adicionados conforme necessário.
Fusão por indução a vácuo (VIM): O aço é derretido em um ambiente de vácuo, removendo efetivamente gases e impurezas do aço fundido, melhorando sua pureza e garantindo distribuição uniforme de elementos de liga. Este método é usado para produzir aço de molde de alta qualidade.
Refusão por Eletroescória (ESR):Nesse processo, o aço fundido é refundido por meio de corrente elétrica em um banho de escória, o que ajuda a eliminar impurezas e refinar a estrutura dos grãos, resultando em um produto mais uniforme e de alta qualidade.
Durante a fundição, vários elementos de liga (como cromo, molibdênio, tungstênio, vanádio, níquel, cobalto, etc.) são adicionados de acordo com o tipo de aço e as características de desempenho necessários. Esses elementos de liga influenciam propriedades como dureza, resistência ao desgaste, tenacidade e estabilidade térmica.
2.Fundição
Após a fundição, o aço fundido é moldado em lingotes ou tarugos, normalmente usando os seguintes métodos:
Fundição de lingotes: O aço fundido é despejado em moldes para esfriar e formar aço de molde em forma de lingote ou bloco. A fundição de lingote é normalmente usada para tamanhos maiores, que mais tarde passarão por forjamento.
Fundição Contínua: O aço fundido é fundido continuamente em tarugos, proporcionando melhor uniformidade e menos defeitos. Este método é adequado para produção em larga escala e controle preciso das propriedades do aço.
Durante o processo de fundição, a velocidade de resfriamento deve ser rigorosamente controlada. Resfriamento muito rápido ou muito lento pode levar a defeitos como porosidade ou rachaduras. O controle adequado do resfriamento impacta diretamente a microestrutura e as propriedades físicas do aço.
3.Forjamento
Forjamento é o processo de aquecimento do lingote de aço fundido a altas temperaturas e aplicação de pressão mecânica para deformá-lo plasticamente, melhorando ainda mais sua estrutura interna e propriedades mecânicas.
Aquecimento:O lingote de aço é primeiro aquecido a uma temperatura de forjamento (normalmente 1000-1200°C), garantindo que o material seja suficientemente plástico para moldagem.
Forjamento: O lingote é submetido à pressão de uma máquina de forjamento, que o comprime e alonga no formato necessário, como barras redondas, barras quadradas, etc. Durante o forjamento, a estrutura de grãos do aço é refinada, resultando em maior resistência e tenacidade.
Eliminando Defeitos Internos: O forjamento também ajuda a remover defeitos internos formados durante a fundição, como bolhas de gás ou inclusões, melhorando a densidade e a uniformidade do aço.
Após o forjamento, o aço do molde passa por melhorias significativas tanto na macro quanto na microestrutura, com tamanho de grão mais uniforme e maior resistência à tração.
4.Tratamento térmico
O tratamento térmico é uma etapa crítica na produção de aço para moldes. O objetivo é ajustar a microestrutura do aço para melhorar sua dureza, resistência ao desgaste e tenacidade. Os processos comuns de tratamento térmico incluem:
Recozimento:O recozimento envolve aquecer o aço a uma temperatura específica e depois resfriá-lo lentamente para eliminar tensões internas induzidas durante o forjamento, tornando a estrutura do material mais uniforme e reduzindo a dureza para melhorar a usinabilidade.
Normalizando: Semelhante ao recozimento, mas com resfriamento mais rápido, normalmente usando ar. A normalização melhora as propriedades mecânicas do aço, particularmente a resistência à tração e a dureza.
Têmpera: O aço é aquecido até sua temperatura de austenitização e então resfriado rapidamente (geralmente em água ou óleo) para formar martensita. A têmpera aumenta significativamente a dureza do aço, mas também pode torná-lo quebradiço. Para melhorar a tenacidade, um processo de têmpera subsequente é geralmente necessário.
Temperamento: Após a têmpera, o aço é extremamente duro, mas também quebradiço. O revenimento é realizado pelo reaquecimento do aço a uma temperatura mais baixa para reduzir a dureza, ao mesmo tempo em que melhora a tenacidade e a resistência ao desgaste. A temperatura e o tempo específicos de têmpera são cruciais para determinar o desempenho final.
5.Usinagem
Após o tratamento térmico, o aço do molde é processado ainda mais por meio de usinagem para garantir que seu formato, tamanho e qualidade de superfície atendam às especificações necessárias. Os processos comuns de usinagem incluem:
Corte:O aço é cortado no tamanho necessário usando métodos como serragem, corte a laser ou corte a plasma.
Torneamento, Fresamento, Retificação: Esses processos são usados para refinar o formato do aço do molde, garantindo dimensões precisas. A retificação, em particular, é usada para melhorar a qualidade da superfície, especialmente para aços de alta dureza.
Perfuração e Rosqueamento:Para alguns aços de molde, pode ser necessário perfurar ou rosquear para criar canais de resfriamento ou furos para montagem.
6.Tratamento de superfície
Para melhorar a resistência ao desgaste, resistência à corrosão ou resistência à fadiga do aço do molde, tratamentos de superfície adicionais podem ser aplicados. Tratamentos de superfície comuns incluem:
Carburização: O aço é aquecido e tratado em um ambiente rico em carbono, permitindo que a superfície absorva carbono e forme uma camada endurecida. A cementação melhora significativamente a resistência ao desgaste e é comumente usada para aplicações de moldes de alto desgaste.
Nitretação: O aço é aquecido em um ambiente de gás nitrogênio ou amônia para formar uma camada de nitreto endurecido na superfície. Esta camada fornece excelente dureza e resistência à corrosão, tornando-a ideal para aços de molde que precisam de alta resistência ao desgaste e vida útil estendida.
Galvanoplastia ou revestimento:Uma camada de metal ou liga (como cromo ou níquel) é aplicada à superfície do aço por meio de processos de galvanoplastia ou revestimento para aumentar a resistência à corrosão e ao desgaste.
7.Inspeção de qualidade
Durante todo o processo de produção, o aço do molde passa por rigoroso controle de qualidade e testes. Testes de qualidade comuns incluem:
Análise de composição química: Métodos espectrométricos ou químicos são usados para analisar o conteúdo de vários elementos de liga, garantindo que o aço atenda às especificações exigidas.
Teste de dureza: O teste de dureza é essencial para avaliar a resistência ao desgaste e à deformação do aço. Os testes de dureza comuns incluem os testes de dureza Brinell, Rockwell e Vickers.
Teste de propriedade mecânica: Inclui testes de tração, testes de impacto e testes de fadiga para garantir a resistência, tenacidade e durabilidade do aço sob condições de trabalho.
Ensaios Não Destrutivos (END): Métodos como testes ultrassônicos, inspeção de partículas magnéticas e testes de raios X são usados para detectar rachaduras internas, porosidade ou inclusões que podem afetar a integridade do aço.
8.Embalagem e entrega
Após todos os processos de usinagem e inspeção serem concluídos, o aço do molde é embalado para entrega. A embalagem é normalmente feita usando caixas de madeira, paletes ou outros materiais para proteger o aço de danos durante o transporte. Dependendo dos requisitos do cliente, o aço pode ser cortado em diferentes comprimentos, formas ou tratamentos de superfície antes de ser enviado.
Por meio dos estágios complexos de produção acima, o desempenho do aço do molde é gradualmente otimizado para atender a vários requisitos, como alta dureza, resistência ao desgaste, resistência à corrosão e tenacidade. Cada etapa do processo, da fundição à embalagem, é cuidadosamente controlada para garantir que o produto final seja de alta qualidade e atenda às necessidades do cliente.
