Selección de acero para herramientas para matrices de doblado y conformado
Las matrices de doblado y conformado deforman plásticamente la chapa metálica a lo largo de un eje definido. Durante el conformado, el radio interior se comprime mientras que el radio exterior se somete a tensión. En operaciones repetidas, los efectos combinados del contacto deslizante y las fuerzas laterales dan lugar a tres modos de fallo predominantes: desgaste abrasivo, agarrotamiento causado por la adhesión del material y agrietamiento por fatiga o daños en los bordes.
Factores de selección
La selección de aceros para herramientas destinados a matrices de doblado y conformado implica esencialmente un compromiso entre la resistencia al desgaste y la tenacidad, prestando especial atención al comportamiento de agarrotamiento y a la deformación durante el tratamiento térmico.
La resistencia al desgaste determina la capacidad de la matriz para mantener la geometría de su filo bajo contacto deslizante continuo. Cuando la resistencia al desgaste es insuficiente, los filos se redondean rápidamente, se pierde precisión dimensional y la vida útil de la herramienta disminuye drásticamente en la producción de alto volumen.
La tenacidad controla la capacidad de la matriz para resistir el agrietamiento y el astillamiento de los bordes bajo cargas cíclicas y empuje lateral. Esto resulta fundamental en secciones más gruesas, condiciones de conformado inestables o configuraciones donde la alineación no se puede controlar a la perfección.
La compatibilidad de la superficie está directamente relacionada con el comportamiento de desgaste por fricción. En entornos con poca lubricación, la adhesión entre la pieza de trabajo y la superficie de la matriz puede provocar la acumulación de material, un conformado inestable y defectos superficiales en la pieza final.
Las limitaciones de fabricación están principalmente relacionadas con la respuesta al tratamiento térmico. Generalmente se prefieren los aceros de endurecimiento al aire porque reducen la distorsión y mejoran la estabilidad dimensional, mientras que los aceros de endurecimiento al aceite o al agua suelen limitarse a geometrías más simples donde el riesgo de distorsión es manejable.
Aceros para herramientas recomendados
Acero para herramientas AISI A2 | 1.2363 | SKD12
El A2 se utiliza habitualmente como material de referencia cuando no predomina ningún modo de fallo. Con una dureza de 58 a 62 HRC, mantiene un equilibrio práctico entre resistencia al desgaste y tenacidad, lo que permite un rendimiento fiable en una amplia gama de condiciones de conformado. Su característica de endurecimiento al aire reduce la deformación durante el tratamiento térmico, lo que lo hace adecuado para matrices que requieren dimensiones estables. En la mayoría de las aplicaciones de volumen medio con condiciones de carga relativamente estables, el A2 proporciona un rendimiento constante y predecible.
Acero para herramientas AISI D2 | 1.2379 | SKD11
El acero D2 se elige cuando el desgaste se convierte en el principal factor limitante de la vida útil de la herramienta. Su alto contenido de carburo mejora significativamente la resistencia al desgaste abrasivo, lo que lo hace adecuado para series de producción largas y materiales que aceleran el desgaste superficial. Sin embargo, esta misma estructura de carburo reduce la tenacidad, aumentando el riesgo de astillamiento o agrietamiento si la matriz se expone a impactos, cargas laterales o condiciones de conformado inestables. Por lo tanto, el acero D2 ofrece su mejor rendimiento en procesos controlados donde predomina el desgaste y se limita el choque mecánico.
Acero para herramientas AISI O1 | 1.2510 | SKS3
El acero O1 se suele utilizar cuando el control de costes y la maquinabilidad son más importantes que la máxima durabilidad. Con una dureza de trabajo de 58-60 HRC, ofrece un rendimiento suficiente para aplicaciones menos exigentes, pero no alcanza la resistencia al desgaste de los aceros de mayor aleación. Resulta más práctico para series de producción cortas o medianas, especialmente cuando la geometría de las herramientas es sencilla y las condiciones de conformado no son severas.
Proveedor de acero para herramientas AISI S7 | DIN 1.2355
El acero S7 resulta necesario cuando la falla de la herramienta se debe al agrietamiento en lugar del desgaste. Mantiene una alta tenacidad incluso con niveles de dureza de trabajo de 54 a 58 HRC, lo que le permite absorber impactos y resistir la fractura bajo cargas de conformado elevadas. En operaciones que involucran secciones gruesas, fuerzas elevadas o desalineaciones inevitables, el S7 proporciona un nivel de confiabilidad que los aceros estándar para trabajo en frío no pueden alcanzar, aunque esto conlleva una menor resistencia al desgaste.
Grado W1 (Acero para herramientas endurecible por agua)
El acero W1 se limita a aplicaciones sencillas y de bajo coste donde la precisión dimensional no es crítica. Si bien puede alcanzar una alta dureza superficial, el riesgo de deformación durante el temple en agua restringe su uso a geometrías simples y series de producción cortas. Generalmente, solo se elige cuando las limitaciones presupuestarias superan los requisitos de rendimiento.
Tabla de resumen
| Grado de acero para herramientas | Dureza típica (HRC) | Ventaja primaria | Lo mejor para |
| A2 | 58–62 | Resistencia al desgaste y tenacidad equilibradas; baja distorsión | Moldeo de uso general, tiradas medianas |
| D2 | 58–62 | Gran resistencia al desgaste | Producción de alto volumen con condiciones estables |
| O1 | 58–60 | Bajo costo y buena maquinabilidad | Tiradas cortas, herramientas sencillas |
| S7 | 54–58 | Alta resistencia al agrietamiento y al impacto. | Conformado de alta resistencia, condiciones inestables |
| W1 | 58–64 (Caso) | Bajo costo, alta dureza superficial | Formas simples, aplicaciones de baja precisión |