Níveis adequados de tenacidade por boas práticas na fabricação e tratamento térmico de ferramentas

Mesmo parecendo apenas uma característica dos metais, a tenacidade é um fator-chave quando destacamos o uso diário de uma peça metálica. Isso porque, com o esforço contínuo, a integridade do corpo original e a durabilidade de determinadas peças dependem diretamente da resistência que as suas estruturas podem suportar.

E é exatamente por isso que traremos neste material uma explicação abrangente sobre a importância da tenacidade para ferramentas. Também veremos sua relação com os tratamentos térmicos e como boas práticas auxiliam na vida útil dessas peças, na economia das empresas e na satisfação dos clientes.

Tenacidade: uma característica mecânica essencial

Para começar essa explicação, primeiramente, precisamos esclarecer um questionamento: o que podemos entender como tenacidade?

A tenacidade é uma propriedade mecânica dos materiais. Normalmente ela é associada à resistência de um material contra impactos e esforços cíclicos. Porém, uma definição técnica diz respeito à capacidade de um material absorver energia e deformar-se plasticamente sem fraturar. Ou seja, entende-se como a resistência de um material à fratura, quando ele é submetido a uma determinada carga.

Mas isso não é a dureza do material?

A dureza é a resistência de um material à deformação permanente (riscos, abrasão, penetração) e não à fratura.

Como a dureza e a tenacidade estão intimamente ligadas, é normal confundi-las. Mas, há diferenças entre elas que são extremamente importantes no uso dos metais.

Na verdade, há geralmente um compromisso entre dureza e tenacidade. Materiais muito duros tendem a ser mais frágeis (menos tenazes), pois a alta dureza pode resultar em baixa capacidade de absorver energia antes da fratura.

Precisamos entender a relação entre essas propriedades para selecionar materiais apropriados para diferentes aplicações e para realizar tratamentos térmicos que otimizem o desempenho mecânico dos componentes.

E quais são as boas práticas que aumentam os níveis de tenacidade?

Quando focamos nos fatores que melhoram a resistência dos metais contra impactos e a absorção de energias, a ISOFLAMA considera três práticas principais, sendo elas:

Matéria-prima de boa qualidade

As normas internacionais balizam a fabricação e as características dos mais diversos materiais, inclusive dos aços. Muitos acreditam que especificando uma norma internacional (como por exemplo, AISI D2, WNR 1.2344 etc.), haverá a garantia de um material de boa qualidade. Mas, infelizmente não é bem assim. As normas internacionais são relativamente “folgadas” não somente em termos de composições químicas, como também de microestruturas e cada usina/fabricante define uma faixa mais estreita dentro das tolerâncias estabelecidas em normas. Quanto mais estreitas forem as tolerâncias adotadas pelo fabricante, mais homogêneas e constantes serão as propriedades e respostas do material. E aqui estamos falando, também, de respostas mais homogêneas ao tratamento térmico, por exemplo.

Portanto, é muito importante certificar-se sobre a real origem do material, quem é o fabricante e qual a reputação que esta empresa tem. Lembre-se que, tolerâncias mais abertas permitem menores custos de fabricação, porém, em geral, pior qualidade.

Além disso, é importante analisar quais são as demandas da ferramenta em questão, tendo-se em vista o ponto de equilíbrio entre tenacidade e resistência ao desgaste que cada tipo de aplicação exige. Depois, com base nisso, definir qual seria o material mais adequado.

Estudar a geometria da peça

Representando bem mais do que uma questão estética, a geometria das peças é um fator que, se não for analisado com cuidado antes da confecção da ferramenta ou componente, pode ser o principal causador de problemas durante a vida útil do ferramental.

Normalmente, quando falamos em geometria da ferramenta, pensamos em seu formato final de acordo com a aplicação e/ou função a que se destina. Então é sabido, por exemplo, que devemos evitar cantos vivos, paredes finas, etc. Pois são características que fragilizam o componente.

Porém, a questão da geometria vai muito além disso. Devemos pensar, por exemplo, em geometrias que favoreçam uma rota de usinagem que gere menos tensões. Evitando-se a realização de eletroerosão, por exemplo, e mais, devemos pensar em uma geometria favorável ao tratamento térmico, que, além de mitigar o risco de trincas e deformações (com a adoção, por exemplo, de raios generosos, de transições de massas suaves, de escareamento de furos, de quebras de arestas cortantes etc.), permita também, o uso de maiores taxas de resfriamento. O que contribuirá positivamente para a tenacidade do material após as operações de têmpera e revenimento.         

A geometria da ferramenta é essencial no tratamento térmico, pois afeta diretamente a distribuição de temperatura, a taxa de resfriamento, a formação de tensões residuais, a distorção e os ciclos de tratamento. Um design otimizado da geometria da ferramenta melhora a eficiência do tratamento térmico, garante melhor qualidade do material tratado e prolongar a vida útil da ferramenta.

Revenimento para uma tenacidade adequada

O revenimento é um processo de tratamento térmico que desempenha um papel crucial na modificação das propriedades mecânicas dos materiais, especialmente a tenacidade.

A têmpera aumenta a dureza do material, mas também pode torná-lo frágil devido à formação de austenita retida e martensita bruta, uma fase dura e quebradiça. Além disso, ocorre também, a introdução de tensões significativas na peça, devido ao rápido resfriamento e à transformação de fases.

O revenimento alivia estas tensões e reduz a fragilidade ao transformar a austenita retida e a martensita bruta em uma estrutura mais dúctil e tenaz, como a martensita revenida. Mas, esta transformação somente é efetiva se forem respeitadas as temperaturas, tempos e quantidades de revenimentos recomendados para cada tipo de material.

Quando falamos em aços ferramenta, normalmente são recomendados de 2 a 3 revenimentos, dependendo do tipo de material, dureza desejada e aplicação da ferramenta ou componente em questão. Isto ocorre porque, a cada revenimento realizado, uma parcela maior de austenita retida e martensita bruta é transformada em martensita revenida.

Do nosso conhecimento para a sua satisfação

Como falamos anteriormente, cada liga metálica apresenta suas próprias características por conta de suas composições químicas e processos de fabricação. Através da têmpera e outros tratamentos térmicos, a ISOFLAMA consegue otimizar e alcançar as propriedades desejadas para cada tipo de aplicação.

Inclusive, se as boas práticas na escolha de matérias-primas e em todo o processo de fabricação da ferramenta ou componente não forem respeitadas, o tratamento térmico poderá agir como agente revelador de não conformidades e não o causador.

Por fim, essas foram as nossas considerações sobre os níveis adequados de tenacidade por meio de boas práticas na fabricação e tratamento térmico de ferramentas. Leu este material e deseja entender mais sobre o assunto antes de investir em novas peças metálicas? Entre em contato com a nossa equipe para mais detalhes. Aproveite, também, para nos seguir nas redes sociais e confira outros informativos que preparamos em nosso infotec.

Nos vemos na próxima!