A importância da qualidade do aço nas operações de ferramentas para comprimidos farmacêuticos

Fonte: Natoli Engineering Company, Inc.

Por Dale Natoli

QUALIDADE DO AÇO

No projeto e fabricação de ferramentas de compressão de comprimidos, nada é mais importante do que a qualidade dos materiais usados. A qualidade do aço é o bloco de construção fundamental sobre o qual todas as etapas sucessivas de valor agregado são estabelecidas. A qualidade do aço descreve quão bem um aço atende a sua química especificada e sua limpeza. Também inclui o grau em que está livre de impurezas ou inclusões, homogeneidade da microestrutura, tamanho do grão/carboneto e, às vezes, se atende aos requisitos mecânicos desse aço.

A qualidade do aço deve ser um atributo inerentemente quantificável que determina sua capacidade de desempenhar sua função projetada sem limitação devido a falhas internas ou grandes variações na microestrutura ou homogeneidade. O controle do processo em todas as áreas de produção e refinamento do aço determinará sua qualidade. O tratamento térmico, embora não seja determinante na qualidade inicial do aço, deve ser feito adequadamente para garantir o sucesso. Um aço de qualidade que é mal tratado termicamente falhará.

AÇOS METÁLICOS SEM PÓ são produzidos da mesma forma, com cargas de material adicionadas a um forno; o metal fundido é chamado de calor. A química do calor é verificada e os ajustes (adições de liga) são feitos para garantir que a química esteja dentro da faixa especificada. Uma vez que a química esteja correta, o calor é aproveitado, a escória é removida e o calor é despejado em conchas. O aço na panela é então moldado em moldes. Após a solidificação no molde, os lingotes ou blocos são reaquecidos e enrolados em uma barra ou chapa para serem usados ​​na produção de ferramental.

METAIS EM PÓ são produzidos pela compactação de metal em pó muito fino (densificação) usando uma alta temperatura enquanto são comprimidos hidrostaticamente. O produto resultante é um tarugo totalmente denso que é então fabricado em uma barra ou placa. A distinção física entre uma barra de metal em pó e uma barra tradicionalmente fundida é que a microestrutura do metal em pó é tipicamente de uma estrutura de grão mais fino e é mais homogênea.

Este controle sobre carbonetos e estrutura de grãos melhora as propriedades mecânicas do aço e permite químicas únicas que não estão disponíveis para aço ferramenta laminado a frio tradicional. Devido aos requisitos do processo de fabricação, os metais em pó são geralmente mais caros.

ABAIXO ESTÃO PASSOS DADOS ANTES E DEPOIS do vazamento inicial do aço, mas antes da laminação, para aumentar a limpeza dos aços tradicionalmente fundidos.

FUSÃO POR INDUÇÃO A VÁCUO (VIM) derrete a “carga do material” no vácuo antes de vazar. Esse processo reduz as pressões parciais do gás na fusão, evitando a formação de alguns óxidos e produzindo aços mais limpos.

ELECTROSLAG REMELTING (ESR) pega um lingote fundido antes da laminação e o coloca em uma câmara com escória derretida reativa que passa por ele de eletricidade de alta corrente, derretendo o lingote. À medida que o lingote derrete, o metal líquido passa pela escória reativa, removendo quaisquer impurezas, e a solidificação ocorre onde a parede da câmara resfria o metal líquido. A taxa de solidificação é muito maior do que o processo de fundição, reduzindo a quantidade de segregação. O processo continua até que todo o lingote tenha passado pela escória e re-solidificado no lado oposto. A ESR produz aço homogêneo muito limpo com uma estrutura fundida refinada.

A REMELAGEM DE ARCO A VÁCUO (VAR) tem um resultado semelhante ao ESR, mas um arco derrete o lingote sob vácuo. O vácuo diminui a pressão parcial, removendo quaisquer gases dentro do lingote, deixando um lingote mais limpo com microestrutura homogênea e pouca segregação devido às maiores taxas de solidificação. Uma vez que o lingote solidifica, o próximo passo é o processo de laminação.

O PROCESSO DE LAMINAÇÃO reduz o lingote de aço na seção transversal ao mesmo tempo em que o alonga para produzir as barras forjadas usadas para fabricar ferramentas de compressão de comprimidos. Essa redução ajuda a reduzir a segregação e refinar o carboneto e o tamanho do grão. O aço com um tamanho de grão fino e carbonetos pequenos e bem dispersos terá um desempenho melhor do que o aço com grãos maiores e carbonetos grossos - quanto maior a redução, maior o refinamento. O controle rígido sobre a temperatura e a quantidade de redução por passagem deve ser mantido durante o processo de laminação para garantir que vazios ou rachaduras não “se abram” durante a laminação.

A ANÁLISE da química e microestrutura da barra, após a laminação, garante que as barras foram produzidas dentro das especificações. Os usuários finais devem realizar a devida diligência fazendo com que as barras de amostra sejam testadas e analisadas aleatoriamente por um laboratório independente para garantir que as amostras atendam às especificações.

Durante essa garantia de qualidade, na fábrica ou com o usuário final, a Natoli Engenharia quantifica a limpeza do nosso aço por meio de análise de imagens, seja comparativamente com padrões representativos ou com softwares projetados para classificar e classificar inclusões. Existem vários padrões mundiais (ASTM, DIN, JIS, ISO) garantindo que a limpeza do aço e as medições de qualidade sejam consistentes e definidas.

Como a qualidade do aço pode ser quantificada e comparada entre fornecedores, ela deve ser a base para a tomada de decisões informadas sobre as ferramentas que você compra.

O pessoal de vendas geralmente usa a qualidade do aço como um ponto de venda. Eles dirão que seu material é de maior qualidade do que outros fornecedores. Se você se encontrar nessa situação, peça um relatório com base em um procedimento de teste de qualidade do aço publicado.

A Natoli Engineering exige que todos os aços atendam aos padrões de limpeza e de tamanho interno de carboneto estritos e de distribuição. Além de buscar o aço da mais alta qualidade, colocamos em quarentena todo o material recebido até que o Departamento de Metalurgia da Natoli Engineering verifique se todas as especificações e padrões foram atendidos: ASTM A681-06 ou especificações dos fabricantes para química e ASTM E45 Método D (Baixo Conteúdo de Inclusão).