Selección de acero para herramientas para rodillos de laminación de tubos y tuberías
Los rodillos de laminación se utilizan para perforar, reducir, conformar y calibrar tubos sin costura o soldados bajo cargas mecánicas combinadas y, en la laminación en caliente, ciclos térmicos severos. La selección más amplia de grados que cubre todos los tipos de rodillos de laminación se encuentra en la guía de selección de rodillos para trenes de laminación y trenes de tubos.
En la laminación en caliente, las temperaturas superficiales pueden alcanzar los 650–700 °C, generando gradientes térmicos pronunciados que provocan grietas térmicas y agrietamiento superficial. Al mismo tiempo, los rodillos están sometidos a altas tensiones de contacto hertzianas, cizallamiento cíclico subsuperficial y fricción continua. Como resultado, los modos de falla dominantes son la fatiga superficial, el desprendimiento y el desgaste abrasivo.
Factores clave de selección
La selección del acero para herramientas debe basarse en el mecanismo de falla dominante en la posición del rodillo.
Resistencia al desgaste frente a tenacidad
Se requiere alta dureza para resistir el desgaste abrasivo y la deformación plástica bajo presión de contacto. Sin embargo, aumentar la dureza y el contenido de carburos reduce la tenacidad, incrementando así el riesgo de desprendimiento y fractura frágil bajo carga cíclica. En muchas aplicaciones de laminación, la falla del rodillo se debe más frecuentemente a una tenacidad insuficiente que al desgaste.
Fatiga térmica y dureza en caliente
En la laminación en caliente, el calentamiento y enfriamiento repetidos causan fatiga térmica, lo que provoca grietas térmicas y propagación de fisuras. El material debe resistir la iniciación de fisuras mientras mantiene suficiente dureza en caliente para prevenir el ablandamiento y la deformación superficial. Si la dureza en caliente es insuficiente, la superficie del rodillo se deforma; si la resistencia a la fatiga térmica es inadecuada, se producen agrietamiento y falla prematura.
Grados de acero para herramientas recomendados
Acero para herramientas AISI D2 | 1.2379 | SKD11
El D2 es adecuado para la laminación en frío y el trefilado de tubos, donde el desgaste abrasivo es la preocupación principal y los efectos térmicos son mínimos. Su alto contenido de carburos de cromo proporciona una fuerte resistencia al desgaste superficial y a la pérdida dimensional. Bajo carga estable, ofrece una vida útil significativamente mayor que los aceros de baja aleación. Sin embargo, debido a su tenacidad limitada, no es adecuado para aplicaciones con carga de impacto, desalineación o condiciones operativas inestables.
Acero para herramientas AISI A2 | 1.2363 | SKD12
El A2 se utiliza cuando el riesgo de desprendimiento o agrietamiento supera el del desgaste abrasivo puro. Proporciona mejor tenacidad y resistencia a la propagación de fisuras que el D2, manteniendo una dureza adecuada para rodillos de trabajo en frío. Se aplica comúnmente en funciones de respaldo o posiciones con cargas fluctuantes. La contrapartida es una menor resistencia al desgaste en comparación con el D2.
Proveedor de acero para herramientas H13 | 1.2344 | SKD61
El H13 es la opción preferida para aplicaciones de laminación en caliente y perforación donde la fatiga térmica es dominante. Resiste las grietas térmicas y mantiene la estabilidad estructural bajo ciclos térmicos repetidos. Normalmente se utiliza a niveles de dureza más bajos para preservar la tenacidad, asegurando la resistencia al agrietamiento bajo cargas térmicas y mecánicas combinadas.
Resumen de las propiedades del acero para herramientas
| Grado | Dureza (HRC) | Ventaja principal | Aplicación típica |
|---|---|---|---|
| AISI D2 | 58–62 | Alta resistencia a la abrasión | Laminación en frío, rodillos de trefilado de tubos |
| AISI A2 | 58–62 | Mayor tenacidad y resistencia a las grietas | Rodillos de respaldo, zonas de carga inestable |
| AISI H13 | 42–50 | Resistencia a la fatiga térmica (grietas térmicas) | Perforación en caliente, rodillos de laminación en caliente |