Uma consideração importante ao trabalhar com aço inoxidável, especialmente no corte de chapas metálicas, é como o tipo de aço afeta o desempenho do corte.
Neste artigo, exploraremos como diferentes tipos de aço inoxidável influenciam o desempenho do corte, com foco na usinabilidade, dureza, tenacidade, condutividade térmica e tendências de endurecimento por deformação.
Entendendo os tipos de aço inoxidável
O aço inoxidável é amplamente categorizado em cinco famílias principais:
- Austenítico (por exemplo, 304, 316)
- Ferrítico (por exemplo, 430, 409)
- Martensítico (por exemplo, 410, 420)
- Duplex (por exemplo, 2205)
- Endurecimento por precipitação (PH) (por exemplo, 17-4PH)
Cada tipo tem uma composição química e estrutura cristalina diferentes que influenciam suas propriedades mecânicas e, consequentemente, seu comportamento durante o corte.
Principais propriedades do material que afetam o desempenho de corte
1. Dureza e resistência
Os tipos mais duros, como os aços inoxidáveis martensíticos, tendem a desgastar as ferramentas mais rapidamente e exigem máquinas de corte mais potentes. Por exemplo, o 440C é um aço inoxidável martensítico de alto carbono conhecido por sua excepcional resistência ao desgaste, mas pode ser difícil de cortar sem as ferramentas certas e métodos de resfriamento eficazes.
Em contrapartida, os tipos austeníticos, como o 304 e o 316, são relativamente mais macios, mas apresentam endurecimento por deformação durante o corte. Embora não sejam tão duras inicialmente, elas podem se tornar muito difíceis de usinar, pois endurecem rapidamente com o esforço, aumentando o desgaste da ferramenta e exigindo trocas frequentes ou reafiação.
2. Resistência
A resistência afeta a forma como um material reage às forças de corte. Um material de alta resistência pode absorver mais energia e resistir a rachaduras, o que é útil para resistência ao impacto, mas dificulta o corte de precisão. Os aços inoxidáveis duplex, conhecidos por sua excelente tenacidade e resistência, apresentam desafios de corte devido à sua microestrutura de fase dupla que resiste à deformação e aumenta a carga da ferramenta.
3. Condutividade térmica
Em comparação com o aço carbono, o aço inoxidável apresenta menor condutividade térmica. Isso significa que o calor gerado durante o corte não se dissipa rapidamente, especialmente com os tipos austenítico e duplex. O acúmulo de calor pode causar superaquecimento da ferramenta, desgaste da aresta e distorção da peça. Um resfriamento eficiente e materiais de ferramenta com boa resistência ao calor tornam-se essenciais.
4. Tendência ao endurecimento por trabalho
Os tipos austeníticos, como 304 e 316, são bem conhecidos por sua tendência a endurecer rapidamente durante a usinagem. À medida que a ferramenta de corte avança através do material, o aço inoxidável endurece, aumentando a resistência ao corte posterior. Isso pode levar a um maior consumo de energia, mais calor e rápida degradação da ferramenta.
Os tipos martensíticos e ferríticos normalmente apresentam tendências de endurecimento por trabalho mais baixas, tornando-os ligeiramente mais fáceis de cortar em operações contínuas.
Técnicas de corte e tipos de aço inoxidável
Diferentes métodos de corte, como corte a laser, corte a plasma, corte a jato de água e métodos mecânicos como cisalhamento ou serragem, interagem de maneira diferente com vários tipos de aço inoxidável. Compreender o comportamento de cada tipo pode ajudar a otimizar o processo de corte.
1. Corte a laser
O corte a laser oferece alta precisão e é comumente usado para chapas de aço inoxidável mais finas. No entanto, tipos como 304 e 316 podem refletir feixes de laser e exigem um ajuste cuidadoso dos parâmetros do laser. Além disso, a tendência de endurecimento por trabalho do 304 pode criar rebarbas se a velocidade de corte ou o foco não forem calibrados corretamente. Os tipos duplex e martensítico geralmente precisam de maior potência do laser devido à sua maior resistência.
2. Corte a jato de água
O corte a jato de água não gera calor, tornando-o adequado para tipos sensíveis ao calor, como 316 e aços inoxidáveis duplex. Como evita o endurecimento por trabalho e as zonas afetadas pelo calor (HAZ), é frequentemente preferido para chapas mais espessas ou quando a qualidade da borda é crítica.
3. Corte a plasma
O corte a plasma é eficaz para seções mais espessas, mas menos preciso do que o laser ou o jato de água. Pode deixar um corte mais largo e mais escória em tipos de alta liga. Tipos com alto teor de cromo podem reagir com gases de plasma, afetando o acabamento das bordas.
4. Corte mecânico (cisalhamento, serragem, fresagem)
Os métodos de corte mecânico têm dificuldade com superfícies endurecidas pelo trabalho. Os tipos austeníticos requerem ferramentas afiadas e velocidades mais lentas. Para aços ferríticos e martensíticos, podem ser utilizadas ferramentas padrão de alta velocidade, embora os tipos mais duros possam necessitar de lâminas com ponta de carboneto.
Visão geral do desempenho de corte por tipo
Aqui está uma análise de como os tipos comuns de aço inoxidável afetam o corte:
- 304 (austenítico): O aço inoxidável mais utilizado. Excelente resistência à corrosão, mas difícil de cortar devido ao endurecimento por trabalho. Requer velocidades mais lentas e ferramentas robustas.
- 316 (austenítico): semelhante ao 304, mas com molibdênio para maior resistência à corrosão. Tem taxas de endurecimento por deformação ainda mais altas e é mais difícil de cortar de forma limpa.
- 430 (ferrítico): magnético e menos resistente à corrosão do que os tipos austeníticos. Mais fácil de cortar com métodos mecânicos, mas mais propenso a distorção.
- 410 (Martensítico): Mais duro e mais frágil. Requer pré-aquecimento e ferramentas especializadas, mas é mais fácil de cortar de forma limpa em seções finas.
- 2205 (Duplex): A alta resistência e tenacidade tornam este tipo difícil de cortar. Requer equipamentos potentes e estratégias de resfriamento agressivas.
- 17-4 PH (endurecimento por precipitação): Muito duro e resistente após tratamento térmico. Necessita de ferramentas de corte de alto desempenho e, muitas vezes, pré-aquecimento para seções mais espessas.
Melhores práticas para cortar aço inoxidável por tipo
Para otimizar o desempenho de corte em todos os tipos:
- Use as ferramentas certas: Ferramentas revestidas com carboneto ou cerâmica são recomendadas para tipos duros e endurecidos pelo trabalho.
- Ajuste as velocidades de corte: Velocidades mais lentas e taxas de avanço mais altas ajudam a minimizar o calor e evitar o endurecimento excessivo.
- Aplique refrigerante generosamente: Especialmente importante para classes com baixa condutividade térmica, como 304 e aços inoxidáveis duplex.
- Evite interrupções: O corte contínuo reduz o início do endurecimento.
- Use parâmetros específicos para cada classe: As condições de corte devem ser adaptadas com base nas propriedades específicas de cada classe.