O eletrodo para aço ferramenta tipo n12 se emprega frequentemente no concerto de facas, matrizes e estampos desgastados pelo trabalho. Aplicando procedimentos de soldagem adequados e da mesma forma, tratamentos térmicos de preaquecimento e pós-aquecimento.
Os aços ferramenta
Ligas ferrosas especiais desenvolvidas para aplicações que exigem alta resistência ao desgaste, dureza elevada e ademais capacidade de manter suas propriedades mecânicas em condições extremas de trabalho, seja a frio ou a quente. A recuperação de ferramentas com o eletrodo n12 é uma prática comum na indústria, visando não apenas prolongar sua vida útil, como também reduzir custos de reposição.
As composições químicas dos aços ferramenta variam desde as correspondentes aos aços baixa liga com baixo teor de carbono, até as dos aços rápidos contendo alta porcentagem de elementos de liga.
Os aços para moldes de plástico tipo P20 (e similares) podem concertar-se facilmente com eletrodos revestidos E80S-B2/E80S-G ou varetas Tig ER80SB2/ER80S-G, sem aplicar procedimentos especiais.
No entanto, a maioria dos aços ferramenta possuem alto teor de carbono (alguns até 2,5%) e conteúdo relativamente elevado de manganês, silício, cromo, molibdênio, tungstênio, cobalto e vanádio. Por conseguinte, essas ligas requerem o uso de métodos de soldagem cuidadosos, incluindo tratamentos térmicos controlados, bem como um certo grau de habilidade e experiência por parte dos soldadores.
Soldabilidade dos aços ferramenta
A maioria desses aços, com poucas exceções, são difíceis de soldar, para os seguintes fins:
1- União de componentes na fabricação de ferramentas industriais.
2- Fabricação de ferramentas a partir de aços carbono ou baixa liga, depositando camadas de aços ferramenta nas áreas de trabalho (como por exemplo, em uma faca de corte).
3- Recuperação de peças danificadas ou do mesmo modo, desgastadas pelo trabalho.
4- Alteração estrutural de uma ferramenta ou molde, devido principalmente a modificações de desenho, com o fim de atender a novas condições operacionais.
5- Reparo de trincas ou de outras formas de degradação, não apenas em superfícies, como também bordas metálicas.
Os aços ferramenta podem dividir-se em duas grandes famílias, conforme à condição de uso: aços para trabalho a frio e aços para trabalho a quente.
Aços ferramenta para trabalho à frio
Utilizados principalmente em aplicações com temperaturas inferiores a 200 °C. Apresentam elevada dureza e resistência ao desgaste abrasivo.
As ligas mais comuns incluem elementos como:
- Carbono (C): 0,5% a 2,0% – principal responsável pela dureza.
- Cromo (Cr): 4% a 12% – aumenta a dureza, resistência à corrosão e igualmente, à abrasão.
- Vanádio (V): promove uma estrutura metalúrgica com grãos finos, melhorando por conseguinte a tenacidade.
- Molibdênio (Mo): eleva a resistência à altas temperaturas.
Exemplos: AISI D2, AISI O1, AISI A2.
Aços ferramenta para trabalho à quente
Aplicados em moldes e matrizes que operam em temperaturas acima de 200 °C, chegando até 700 °C em alguns casos, como por exemplo na fundição sob pressão. Apresentam excelente resistência à fadiga térmica e da mesma forma, à fluência.
- Carbono (C): 0,3% a 0,6%
- Cromo (Cr): 4% a 5%
- Vanádio (V): 0,2% a 1%
- Molibdênio (Mo): 1% a 3%
Exemplos: AISI H11, H12, H13.
Aplicações industriais
Se utilizam em operações como:
- Corte e estampagem de metais
- Injeção de plásticos
- Fundição sob pressão
- Conformação à quente
- Trefilação e ademais extrusão
Esses materiais podem suportar desgaste severo e ademais impactos repetitivos. Em alguns casos, variações térmicas extremas.
Recuperação de ferramentas industriais com o eletrodo n12
O custo de fabricação de ferramentas de aço especial é com toda a certeza, muito elevado. As vezes, em lugar de fabricar uma nova peça, opta-se pela recuperação por soldagem com o eletrodo n12, principalmente em casos de:
- Trincas localizadas
- Desgastes por atrito ou cavitação
- Quebra de cantos ou bordas de corte
- Erosão térmica
A recuperação proporciona economia significativa e ademais prolonga a vida útil do equipamento. Os aços ferramenta se recuperam melhor no estado recozido, mas isso às vezes é impossível, por razões econômicas.
Por outro lado, ferramentas e matrizes tratadas termicamente também podem reparar-se com processos de soldagem. Mas nesse caso, os tratamentos térmicos de preaquecimento e pós-aquecimento nunca devem exceder as temperaturas de revenimento dos metais de base.
Em algumas aplicações, além da composição química, a microestrutura metalúrgica das peças pode influenciar na escolha do consumível de solda mais adequado. Ao mesmo tempo, a soldagem requer planejamento rigoroso.
- Presença de carbono elevado → risco de trincas e do mesmo modo, fragilidade estrutural
- Baixa tenacidade nas regiões afetadas pelo calor
- Dificuldade de fusão homogênea
- Necessidade de tratamentos térmicos específicos
Regras gerais na aplicação do eletrodo n12
A medida que aumenta o teor de carbono ou de elementos de liga no metal de base, a importância das diretrizes para efetuar a soldagem também aumenta. Nesse sentido, para poder garantir uma soldagem de qualidade, devem-se observar os seguintes aspectos:
1- Utilizar o menor diâmetro possível do eletrodo n12
2- Empregar métodos mecânicos ou lixadeira para eliminar defeitos. Uma trinca sempre deve ser usinada em forma de U, nunca em V, por causa dos ângulos agudos, que promovem a formação de trincas.
3- Eliminar completamente as fissuras existentes.
4- Antes de iniciar a soldagem com o eletrodo n12, certificar-se de que as peças estejam limpas e ademais totalmente secas Em nenhuma circunstância deve haver graxas ou óleos nas superfícies.
5- Inclinar as partes metálicas para que possam soldar-se ligeiramente para cima, com a finalidade de melhorar a penetração.
6- Nunca soldar aços ferramenta à temperatura ambiente. Sempre será necessário aplicar os tratamentos térmicos de preaquecimento e pós-aquecimento recomendados para cada tipo de aço e espessura de peças.
7- Manter o menor aporte térmico possível, minimizando em primeiro lugar, a amperagem do arco elétrico.
8- Avançar lentamente com o eletrodo n12 em linha reta, com o propósito de produzir cordões de solda estreitos e da mesma forma, pequenos.
9- Eliminar a escória em todas os passes de solda, escovando adequadamente as superfícies.
10- Martelar levemente os cordões de solda quando estiverem a temperaturas acima de 300°C. Nunca fazer isso à frio. O martelamento ajuda a eliminar as tensões residuais, minimizando dessa forma as deformações e por conseguinte, aumentando as propriedades mecânicas.
Processos de solda por arco elétrico
Os reparos de ferramentas industriais frequentemente se concertam com o eletrodo n12. As razões dessa escolha são nã apenas a flexibilidade operacional, como também o menor custo do equipamento.
Vantagens:
- Emprega equipamento simples e ademais portátil
- Produz boa penetração
- Permite operação em posições variadas
Apesar da maior precisão do processo Tig, a solda manual com eletrodo n12 continua sendo preferida em aplicações de campo e em reparo emergencial. Devido principalmente à sua robustez e da mesma forma,menor sensibilidade à contaminantes. Por outro lado, os processos de solda Mig e por arco submerso se empregam frequentemente em enchimentos de grande volume.
Os fatores que devem considerar-se para escolher o consumível na soldagem de aços ferramenta são:
a) Em primeiro lugar, a composição química do metal de base
b) Além disso, a condição de tratamento térmico das peças (recozidas ou temperadas)
c) Os requisitos de trabalho da região soldada (em áreas críticas, como bordas ou áreas de alto desgaste)
A seleção de consumíveis para a soldagem de peças tratadas termicamente requer considerações adicionais. Se a soldagem estiver numa região de trabalho, será necessário escolher um eletrodo que possa produzir depósitos que endureçam ao esfriar. Nesse caso, a composição química do material de adição pode ser completamente diferente da do metal de base.
Outra técnica utilizada para reparar ferramentas tratadas termicamente, seria usar eletrodos com depósitos que endureçam levemente durante o resfriamento ou ao contrario, que não endureçam. Como por exemplo, um eletrodo de aço baixa liga ou um eletrodo de aço inoxidável. Para então empregar nos últimos 3 ou 4 mm do revestimento, um eletrodo que deposite a mesma composição química do metal de base.
Se não for necessária dureza na superfície da solda, pode utilizar-se um eletrodo de baixa liga ou de uma liga à base de níquel.
Práticas necessárias
- Limpeza rigorosa: Remoção de óleos, graxas e óxidos com o fim de evitar defeitos de soldagem.
- Remoção de trincas e áreas danificadas: Usar usinagem ou lixamento, com o intuito de eliminar material comprometido.
- Preparação do chanfro: Geometria adequada para garantir penetração e reduzir tensões residuais.
- Controle térmico durante e após a soldagem
- Aplicação de múltiplas camadas, se necessário, com inter passes controlados
- Tratamentos térmicos pós-soldagem para alívio de tensões e têmpera final
- Resfriamento lento em forno ou meio isolante (areia, manta térmica, etc.)
Tratamentos térmicos
Preaquecimento
É indispensável para reduzir tensões internas, retardar o resfriamento e minimizar riscos de trincas. A temperatura depende do tipo de aço:
- Aços para trabalho a frio: 150–300 °C
- Aços para trabalho a quente: 350–550 °C
Pós-aquecimento e alívio de tensões
Após a soldagem, aplica-se um ciclo de pós-aquecimento, com a finalidade de:
- Reduzir tensões residuais
- Promover revenido ou normalização
- Evitar martensita frágil na ZAC
Faixas típicas: 500 a 650 °C por 1 a 3 horas, com resfriamento lento.
Considerações finais na recuperação de ferramentas com o eletrodo n12
A soldagem de aços ferramenta exige:
- Planejamento detalhado de cada etapa
- Controle térmico rigoroso
- Execução por profissionais qualificados
Erros comuns incluem: excesso de energia, falta de preaquecimento e tratamentos térmicos inadequados. A negligência desses fatores pode comprometer a integridade da ferramenta e até torná-la inutilizável.
Por outro lado, com técnicas adequadas, é possível estender significativamente a vida útil de componentes críticos, reduzindo dessa maneira custos operacionais e por conseguinte aumentando a eficiência produtiva.
