Selección de acero para herramientas para troqueles de corte y punzonado
Los troqueles de corte y punzonado trabajan bajo una combinación de alta tensión de compresión, liberación súbita de fractura y contacto repetido del borde con el material de trabajo. Cuando el punzón penetra en la chapa, el borde de corte queda expuesto a presión, fricción, calentamiento localizado e impacto en la ruptura. Como resultado, estas herramientas suelen fallar de una de dos maneras: el borde de corte se desgasta progresivamente, o se astilla y agrieta bajo cargas de impacto.
Por esta razón, la selección de acero para herramientas para troqueles de corte y punzonado no es cuestión de elegir el grado más duro o el más resistente al desgaste. La verdadera tarea es adecuar el acero al modo de fallo dominante en producción.
Principio de selección fundamental
El problema central de selección en troqueles de corte y punzonado es equilibrar la resistencia al desgaste y la tenacidad.
Si la resistencia al desgaste es demasiado baja, el borde de corte pierde filo rápidamente. Aumentan las rebabas, las dimensiones de la pieza se desvían y la frecuencia de rectificado aumenta. Si la tenacidad es demasiado baja, el borde de corte no puede tolerar el impacto de ruptura, y el astillamiento o el agrietamiento comienza mucho antes de alcanzar la vida útil normal frente al desgaste.
Esto significa que el grado correcto depende principalmente de tres condiciones de producción: volumen de producción, espesor del material y severidad del impacto durante el corte. Las aplicaciones de gran volumen con desgaste abrasivo orientan la selección hacia una mayor resistencia al desgaste. El material de gran espesor, la carga inestable o el impacto severo de ruptura orientan la selección hacia una mayor tenacidad.
Selección de los aceros para herramientas más comunes
Acero para herramientas AISI A2 | 1.2363 | SKD12
A2 es una opción equilibrada para troqueles de corte y punzonado que trabajan con desgaste e impacto moderados. Ofrece mejor tenacidad que D2 y mejor resistencia al desgaste que los aceros resistentes al impacto como S7. Esto lo hace adecuado para series de producción medianas en las que el troquel debe resistir tanto el desgaste del borde como impactos ocasionales sin volverse excesivamente frágil.
A2 se selecciona a menudo cuando la aplicación no exige claramente ni la máxima resistencia al desgaste ni la máxima resistencia al impacto.
Acero para herramientas AISI D2 | 1.2379 | SKD11
D2 se utiliza cuando el desgaste abrasivo es la causa principal del fallo del troquel. Su alto contenido de carburos le confiere una elevada retención del filo, lo cual es valioso en series de producción largas y en operaciones donde mantener la geometría del borde de corte es crítico.
Sin embargo, D2 es menos tolerante al impacto de ruptura que A2 o S7. En troqueles de corte y punzonado sometidos a material de gran espesor, condiciones de prensa inestables o cargas de alto impacto, es más probable que D2 se astille en el borde. Por lo tanto, es más adecuado para trabajos de alto volumen donde la carga es relativamente estable y el control del desgaste importa más que la resistencia al impacto.
Acero para herramientas AISI S7 | 1.2550
S7 se elige cuando el fallo del troquel se debe al impacto y no al desgaste. Su principal ventaja es la tenacidad. En punzonado de gran exigencia, en aplicaciones con material de gran espesor o cuando los punzones y los bordes del troquel tienden a agrietarse de forma inesperada, S7 suele ser la opción más segura.
La contrapartida es una menor resistencia al desgaste. En otras palabras, S7 suele durar más frente a la rotura, pero no frente al desgaste abrasivo del borde. Se selecciona para evitar fallos catastróficos, no para maximizar la vida del borde en aplicaciones abrasivas.
Acero para herramientas AISI O1 | 1.2510 | SKS3
O1 es una opción práctica para series de producción cortas y medianas, donde el nivel de carga no es severo y debe controlarse el costo del utillaje. Proporciona suficiente resistencia al desgaste y tenacidad adecuada para el corte y punzonado generales, pero no es la solución preferida para volúmenes de producción muy altos o condiciones de impacto severas.
O1 suele seleccionarse para utillaje económico más que para obtener la máxima vida útil del troquel en aplicaciones exigentes.
Acero para herramientas AISI M2 | 1.3343 | SKH51
M2 se utiliza en aplicaciones de corte y punzonado más exigentes, donde debe combinarse una alta resistencia al desgaste con una elevada resistencia a las cargas de compresión. Es especialmente relevante en producción de alto volumen o en material de mayor espesor, donde los grados convencionales de trabajo en frío pueden ver degradado su rendimiento de corte demasiado pronto.
En comparación con D2, M2 puede ofrecer un mayor soporte en aplicaciones donde tanto el desgaste del borde como la exigencia de la aplicación son importantes. En comparación con S7, se elige cuando la resistencia al desgaste sigue siendo una prioridad mayor que la resistencia al impacto.
Lógica de selección práctica
En términos prácticos, la selección del troquel de corte y punzonado puede simplificarse de la siguiente manera.
Cuando el troquel falla principalmente por desgaste progresivo del borde, D2 o M2 suelen ser la mejor opción. Cuando el troquel falla principalmente por astillamiento, agrietamiento o rotura súbita, S7 es una opción más adecuada. Cuando la aplicación se sitúa entre estos extremos, A2 suele ser la solución más equilibrada. Cuando la demanda de producción es limitada y la economía del utillaje es la principal preocupación, O1 sigue siendo una opción razonable.
Esta es la forma más útil de seleccionar acero para herramientas para troqueles de corte y punzonado, porque parte del comportamiento real de fallo en lugar de las comparaciones abstractas de propiedades. La holgura con la que trabaja el troquel determina la carga sobre esos bordes de corte, y los intervalos aplicables a los materiales de chapa habituales, junto con las fórmulas de fuerza correspondientes, se detallan en la tabla de holgura de la matriz y fuerza de corte.
Tabla resumen
| Grado de acero para herramientas | Dureza de trabajo típica | Motivo principal de selección |
|---|---|---|
| A2 | 58–60 HRC | Resistencia al desgaste y tenacidad equilibradas para troqueles de corte y punzonado de exigencia media |
| D2 | 58–60 HRC | Alta resistencia al desgaste para series largas bajo carga relativamente estable |
| S7 | 56–58 HRC | Alta tenacidad para impacto severo, material de gran espesor o aplicaciones sensibles al astillamiento |
| O1 | 58–60 HRC | Opción económica para herramientas generales o de corrida más corta |
| M2 | 60–62 HRC | Alta resistencia al desgaste y resistencia a la compresión para condiciones de producción exigentes |
Conclusión
La selección de acero para herramientas para troqueles de corte y punzonado debe basarse en cómo falla realmente el troquel en operación.
Si el problema principal es el desgaste del borde, la selección debe orientarse hacia grados de mayor resistencia al desgaste. Si el problema principal es el astillamiento o la fractura, los grados de mayor tenacidad son más apropiados. Una vez clara esta distinción, la elección entre A2, D2, S7, O1 y M2 se vuelve mucho más directa y técnicamente justificada.