Selección de aceros para herramientas para conformado y estirado
En los procesos de conformado de metales, las matrices con frecuencia están sometidas a presiones de contacto extremadamente altas, altas velocidades de deslizamiento y altas temperaturas. La razón para seleccionar acero para herramientas y matrices es prevenir la deformación plástica bajo altas tensiones y suprimir eficazmente el desgaste adhesivo, que se encuentra comúnmente al procesar acero inoxidable o acero avanzado de alta resistencia (AHSS).
Explore nuestras soluciones de acero para matrices de conformado y estirado
Matrices de doblado y conformado
Durante las operaciones de doblado, el extremo del radio de la matriz soporta cargas de compresión localizadas mientras que la capa exterior de la pieza de trabajo experimenta tensiones de tracción. Los modos de falla principales incluyen desgaste abrasivo en el radio y agrietamiento inducido por tenacidad insuficiente. Tales condiciones de operación exigen un acero para herramientas que combine alta tenacidad con alta dureza: alta tenacidad para soportar cargas de impacto; alta dureza para retrasar el desgaste del borde y mantener ángulos de doblado precisos, controlando así eficazmente el retorno elástico. Los grados recomendados para matrices de conformado, estirado y doblado se comparan en la guía de selección de acero para matrices de conformado, estirado y doblado.
Deep Drawing Dies
En condiciones de embutición profunda, los materiales experimentan tensiones combinadas de compresión circunferencial y tracción radial, que pueden causar fácilmente adelgazamiento de la pared o arrugas en el reborde. Las matrices deben soportar desgaste adhesivo bajo contacto deslizante de alta presión. Seleccionar acero para herramientas con un bajo coeficiente de fricción y alta resistencia a la fluencia por compresión previene eficazmente el desgaste adhesivo y los rayones superficiales en las piezas estiradas.
Matrices de perfilado por rodillos
El conformado por rodillos es un proceso de plegado progresivo en el que la banda de acero pasa continuamente a través de una serie de rodillos. Los rodillos soportan cargas tanto axiales como radiales, lo que requiere un acero para herramientas con una estabilidad dimensional excepcional para mantener un control preciso de tolerancias durante la producción prolongada. La alta resistencia al desgaste del acero para herramientas previene desviaciones dimensionales en el perfil, mientras que su excelente tenacidad retrasa la falla por fatiga causada por las tensiones de contacto cíclicas.
Matrices de hidroconformado
Durante el hidroconformado de chapa metálica y tubería, la cavidad de la matriz está sometida a alta presión interna, forzando a la pieza de trabajo a conformarse precisamente a las paredes de la matriz. La fatiga de alto ciclo y la deflexión elástica son las características mecánicas principales del hidroconformado. El acero para matrices debe poseer alta resistencia a la fluencia para suprimir la deformación plástica, junto con alta resistencia a la fatiga para reducir el riesgo de agrietamiento inducido por cargas hidráulicas pulsantes.
Recomendaciones para la selección de material
Tratamiento superficial y estabilidad del sustrato
En aplicaciones de conformado de AHSS o acero inoxidable, se emplean comúnmente tratamientos superficiales PVD o TD para suprimir el desgaste adhesivo y reducir la fricción. El rendimiento del recubrimiento depende de la capacidad del sustrato para soportar la capa delgada dura, lo que exige evitar el “efecto cáscara de huevo” inducido por la deformación del sustrato. En comparación con D2, DC53 (8% Cr) sirve como un sustrato superior para recubrimiento. Presenta propiedades significativas de endurecimiento secundario durante el revenido a alta temperatura a 500–550°C, lo que garantiza que el sustrato no se ablande durante el recubrimiento. Mantiene consistentemente una dureza de >60 HRC, proporcionando un soporte estable para el recubrimiento bajo cargas elevadas.
Conformado de acero de alta resistencia (HSS)
En comparación con el acero de bajo carbono, el conformado de HSS y AHSS implica presiones de contacto y temperaturas extremadamente altas, lo que aumenta significativamente el riesgo de desgaste adhesivo y deformación de la matriz. El acero D2 convencional difícilmente cumple con estas condiciones exigentes debido a su baja tenacidad y carburos eutécticos gruesos en la microestructura, que fácilmente inducen la iniciación de grietas. Para aplicaciones de acero de alta resistencia, se deben seleccionar grados de metalurgia de polvos o DC53 (acero modificado con 8% Cr). Su combinación de alta resistencia a la compresión y alta tenacidad reduce la deformación plástica en las matrices y reduce el riesgo de desportillado.
Tabla comparativa
| Grado | Resistencia al engripamiento | Resistencia a la compresión | Tenacidad | Mejor aplicación |
|---|---|---|---|---|
| D2 (1.2379) | Moderado | Alto | Bajo | Conformado de servicio pesado de AHSS; sustrato para recubrimientos PVD/TD; matrices complejas que requieren tenacidad. |
| DC53 (8% Cr) | Alto | Muy alto | Alto | Conformado de uso general, matrices de series cortas y tolerancias menos exigentes. |
| Cr12MoV | Bajo/Moderado | Moderado | Moderado | Conformado de uso general; matrices de series cortas; tolerancias menos exigentes. |
Preguntas frecuentes
¿Cómo selecciono el acero para herramientas para matrices de doblado?
Necesita acero que combine alta tenacidad para soportar cargas de impacto y alta dureza para retrasar el desgaste del borde. Esta combinación ayuda a mantener ángulos de doblado precisos y a controlar eficazmente el retorno elástico.
¿Qué propiedades previenen la falla en matrices de embutición profunda?
Seleccione acero para herramientas con un bajo coeficiente de fricción y alta resistencia a la fluencia por compresión. Estas propiedades previenen el desgaste adhesivo y los rayones superficiales causados por el contacto deslizante de alta presión durante el proceso de estirado.
¿Qué acero para herramientas es mejor para conformar acero de alta resistencia (AHSS)?
Se recomiendan grados de metalurgia de polvos, como DC53, debido a su alta resistencia a la compresión y tenacidad. El D2 convencional a menudo falla en estas aplicaciones porque su baja tenacidad puede inducir agrietamiento.
¿Por qué se prefiere DC53 sobre D2 para matrices con recubrimiento PVD?
DC53 presenta un endurecimiento secundario significativo, manteniendo >60 HRC después del revenido a alta temperatura. Esta estabilidad previene el ablandamiento del sustrato y el “efecto cáscara de huevo”, proporcionando un soporte superior para el recubrimiento en comparación con D2.
¿Cuáles son los requisitos para el acero para matrices de perfilado por rodillos?
Los rodillos de perfilado requieren una estabilidad dimensional excepcional para mantener tolerancias precisas. También necesitan alta resistencia al desgaste para prevenir desviaciones y excelente tenacidad para retrasar la falla por fatiga causada por tensiones de contacto cíclicas.
¿Cómo elegir el acero para matrices para aplicaciones de hidroconformado?
Las matrices requieren alta resistencia a la fluencia para suprimir la deformación plástica y alta resistencia a la fatiga para reducir el riesgo de agrietamiento. El acero debe soportar cargas internas de alta presión y fuerzas hidráulicas pulsantes.
¿Cuándo debo usar acero para herramientas D2 para conformado?
D2 es más adecuado para aplicaciones de desgaste abrasivo y matrices de conformado simples donde la tenacidad es una preocupación secundaria. Ofrece alta resistencia a la compresión pero tiene baja tenacidad y resistencia al engripamiento moderada.