Selección de acero para herramientas para matrices de conformado de rollos

El conformado por laminación es un proceso continuo de trabajo en frío en el que una tira o lámina se dobla progresivamente a través de varias estaciones de laminación. La herramienta permanece en contacto constante con el material, y la deformación se distribuye en lugar de concentrarse.

Esta condición de operación determina cómo fallan las matrices de conformado por rodillos. El mecanismo dominante no es el impacto ni la fractura, sino la degradación de la superficie bajo contacto y deslizamiento sostenidos. El desgaste abrasivo altera gradualmente el perfil del rodillo, lo que provoca una desviación dimensional en la sección conformada. Al mismo tiempo, el desgaste adhesivo —que generalmente se observa como rozamiento o rayaduras superficiales— daña tanto la superficie de la herramienta como el acabado del producto.

Por lo tanto, la selección del material está determinada por la eficacia con la que el acero para herramientas controla estos dos mecanismos durante largos ciclos de producción.

Lógica de selección

El requisito principal es una resistencia al desgaste estable bajo contacto deslizante continuo. En aplicaciones con alta tensión de la banda o fuerte resistencia al conformado, la superficie del rodillo debe mantener su geometría a lo largo del tiempo. Esto lleva a seleccionar aceros para herramientas con alto contenido de carburo cuando el desgaste abrasivo es el factor limitante.

Sin embargo, una mayor resistencia al desgaste reduce la resistencia al astillamiento bajo carga. Si bien el conformado por laminación no se basa principalmente en impactos, la presión localizada, la desalineación o la variación de la banda pueden generar concentraciones de tensión. Si el material carece de la tenacidad suficiente, pueden producirse astillamientos en los bordes o agrietamiento superficial antes de que el desgaste se vuelva crítico.

Al conformar aceros inoxidables, materiales de alta resistencia o tiras recubiertas, la fricción aumenta y el desgaste adhesivo se vuelve predominante. En estas condiciones, la resistencia al agarrotamiento adquiere mayor importancia que la dureza máxima.

En condiciones de conformado con precalentamiento, también debe tenerse en cuenta la resistencia al agrietamiento térmico, aunque no sea el factor principal en la mayoría de las aplicaciones de conformado por rodillos.

La maquinabilidad y la respuesta a los tratamientos superficiales afectan directamente la frecuencia de reafilado y el costo de las herramientas. Muchos troqueles de conformado por rodillos dependen de la nitruración o el cromado duro para controlar el daño superficial, y el material base debe permanecer estable durante estos procesos.

Aceros para herramientas recomendados

La selección debe basarse en el mecanismo que limita la vida útil de la herramienta en la producción.

• Si el fallo se produce como una pérdida gradual del perfil, se debe priorizar la resistencia al desgaste, y el D2 suele ser eficaz.
• Si aparecen desconchones o inestabilidad antes de un desgaste significativo, los grados más resistentes, como el O1 o el L6, son más fiables.
• Si el desgaste por fricción o los daños superficiales limitan la vida útil de la herramienta, los aceros A6 o los aceros de baja aleación con tratamiento superficial son más adecuados.
• Si los materiales de alta resistencia provocan una rápida degradación, se hacen necesarios aceros de alta velocidad como el M42.

La elección correcta viene determinada por el mecanismo de fallo dominante, no por la dureza máxima.

Tabla de resumen