Los mejores aceros para herramientas para matrices de embutición profunda

Los mejores aceros para herramientas para matrices de embutición profunda son: D2/1.2379/SKD11, A2/1.2363/SKD12, O1/1.2510, O2/1.2842, O6, M2/1.3343/SKH51, y M4. La elección correcta depende del volumen de producción, el material de la lámina, la severidad del embutido y el modo de fallo del troquel. Para troqueles de larga duración con desgaste abrasivo, D2 suele ser la primera opción. Para una mayor tenacidad y estabilidad dimensional, A2 es más adecuado. Para series de producción cortas a medianas, O1 y O2 pueden funcionar bien. Cuando el agarrotamiento, la recogida de material o el desgaste por deslizamiento severo se convierten en el problema principal, O6, M2 o M4 pueden ofrecer un mejor rendimiento.

Guía de selección rápida de acero para matrices de embutición profunda

La siguiente tabla ofrece una respuesta rápida a las condiciones más comunes de las matrices de embutición profunda. Permite comparar los aceros para herramientas según su resistencia al desgaste, tenacidad, riesgo de agarrotamiento, volumen de producción y severidad de la embutición.

El acero D2 no siempre es mejor que el A2. El M2 no siempre es necesario. El O1 no siempre es demasiado débil. El acero adecuado depende del funcionamiento y la forma en que falla el troquel.

Grados equivalentes utilizados en matrices de embutición profunda

El acero para matrices de embutición profunda puede aparecer con diferentes nombres estándar. Los compradores pueden buscar por AISI, DIN/W.Nr., JIS o grados equivalentes locales. La siguiente tabla ayuda a relacionar los nombres comunes utilizados al seleccionar materiales para matrices de embutición profunda.

Esta tabla sirve de apoyo para la identificación de grados. No debe sustituir la regla de selección principal. El modo de fallo del troquel sigue siendo el factor determinante para la elección del material.

¿Qué dificulta el uso de matrices de embutición profunda para acero para herramientas?

Las matrices de embutición profunda están sometidas a una elevada fricción por deslizamiento, cargas de compresión y presión de contacto superficial. El punzón empuja la chapa metálica hacia la cavidad de la matriz, mientras que el anillo de embutición y el sujetador controlan el flujo del material. Esto genera desgaste, agarrotamiento, riesgo de agrietamiento y problemas de estabilidad dimensional.

Un acero para matrices de embutición profunda generalmente debe proporcionar:

¿Cuándo es D2 la mejor opción para matrices de embutición profunda?

El acero D2/1.2379/SKD11 suele ser la mejor opción cuando el desgaste abrasivo limita la vida útil de la herramienta y la producción es prolongada. Es adecuado para aplicaciones como punzones de trefilado, anillos de trefilado y superficies de trabajo de alta fricción que requieren una gran resistencia al desgaste y a la compresión.

El acero D2 pertenece al grupo de aceros para trabajo en frío con alto contenido de carbono y cromo. Su estructura rica en carburos le confiere una gran resistencia a la abrasión y ayuda a prolongar el intervalo entre reafilados. Por ello, el D2 se suele elegir para matrices de embutición profunda de larga duración.

El acero D2 no resuelve todos los problemas de embutición profunda. Si la matriz se astilla, se agrieta o se desgasta durante la embutición del acero inoxidable, el problema podría no deberse al desgaste abrasivo. En ese caso, un acero para herramientas con menor contenido de cromo, como A2, M2, O6, podría ser una mejor opción.

Utilice D2 cuando la matriz se desgaste gradualmente debido a la fricción repetida.
Sustituya el chip D2 cuando falle por agrietamiento, astillamiento, desgaste o acumulación de material.

¿Cuándo debería elegir A2 en lugar de D2?

Elija A2 / 1.2363 / SKD12 en lugar de D2 cuando la matriz de embutición profunda requiera mayor tenacidad, un tratamiento térmico más seguro y una mejor estabilidad dimensional en lugar de la máxima resistencia al desgaste abrasivo.

El acero A2 ofrece un equilibrio óptimo entre resistencia al desgaste y tenacidad. Resulta útil cuando no se requiere la extrema resistencia al desgaste del acero de la serie D, pero la matriz necesita resistencia a la deformación y un menor riesgo de agrietamiento.

A2 no es simplemente una versión más débil de D2. Resuelve un problema diferente. D2 se centra en el desgaste. A2 se centra en el equilibrio.

Elija A2 cuando D2 sea demasiado propenso a agrietarse o cuando la estabilidad dimensional sea más importante.
Sustituya A2 por D2 cuando el desgaste abrasivo se convierta en el principal modo de fallo durante una producción prolongada.

¿Son suficientes los estándares O1 y O2 para matrices de embutición profunda de tiradas cortas?

Los materiales O1 / 1.2510 y O2 / 1.2842 pueden utilizarse en series de producción de corta a media longitud cuando las condiciones de trefilado son moderadas y no se requiere una resistencia al desgaste extrema.

Los aceros de la serie O ofrecen una dureza útil, una tenacidad suficiente y una buena relación costo-beneficio para numerosas aplicaciones de utillaje menos exigentes. Los aceros O1 y O2 se pueden utilizar para matrices de embutición profunda, punzones y herramientas relacionadas. El acero O2 también se puede utilizar para piezas auxiliares, como eyectores y sujetadores de chapa, en algunas operaciones con alta fricción.

Las opciones O1 y O2 se convierten en opciones poco recomendables cuando aumenta el volumen de producción, el desgaste se acelera demasiado o la deformación por tratamiento térmico se convierte en un problema.

Utilice O1 u O2 cuando el trabajo sea de corta duración, sencillo o de gravedad moderada.
Sustituya O1 u O2 por A2 o D2 cuando la vida útil, la estabilidad o la resistencia al desgaste de la herramienta resulten insuficientes.

¿Cuándo es recomendable el O6 para problemas de desgaste irregular?

El material O6 es adecuado para matrices de embutición profunda cuando la chapa embutida se adhiere a la superficie de contacto del punzón, el anillo de embutición o el sujetador de chapa, lo que provoca desgaste por fricción, acumulación de material, arañazos o un acabado superficial deficiente. En esta situación, el principal problema es el desgaste adhesivo, más que el simple desgaste abrasivo.

El O6 puede ser útil porque su grafito libre proporciona un efecto lubricante incorporado, reduciendo la fricción por deslizamiento durante el embutido. Esto lo hace útil cuando el desgaste por fricción es más grave que el desgaste normal de la matriz.

El acero O6 no debe sustituir al D2 en todas las matrices de embutición profunda de larga duración. Si el punzón o el anillo de embutición fallan principalmente por desgaste abrasivo, el acero D2 o el acero de alta velocidad pueden seguir siendo preferibles. El acero O6 es más relevante cuando los problemas principales son la adherencia, el desprendimiento de material y el daño superficial.

Utilice O6 cuando se presenten rozaduras y adherencia de material en las superficies de contacto de la matriz de embutición profunda.
No utilice O6 como respuesta predeterminada cuando la falla principal sea el desgaste abrasivo a largo plazo.

¿Cuándo deberías actualizar a M2 / 1.3343 / SKH51 o M4?

Actualice a M2 / 1.3343 / SKH51 o M4 cuando los aceros de las series D2, A2 o O no proporcionen suficiente resistencia al desgaste para condiciones severas de embutición profunda.

Los aceros de alta velocidad como el M2 y el M4 pueden soportar embutición severa, materiales de chapa abrasivos, contacto deslizante a alta presión y aplicaciones de punzonado exigentes. El M2 también puede considerarse cuando la embutición del acero inoxidable provoca agarrotamiento y acumulación de material, en cuyo caso el D2 podría no tener un buen rendimiento.

Las opciones M2 y M4 no deberían ser las predeterminadas. Si las condiciones de dibujo no son extremas, D2 o A2 podrían ofrecer una mejor relación costo-beneficio.

Utilice M2 o M4 cuando el desgaste severo, la alta presión o el agarrotamiento del acero inoxidable hagan que los aceros comunes para trabajo en frío sean insuficientes.
Utilice acero D2 o A2 cuando las condiciones de trabajo no justifiquen el uso de acero de alta velocidad.

¿Qué ocurre con los aceros de la serie W y las matrices de embutición de gran tamaño?

Los aceros de la serie W, como el W1, el W2 y el W5, pueden utilizarse para matrices de embutición sencillas y de tiradas cortas. Ofrecen una capa exterior dura y resistente al desgaste, con un núcleo más resistente. El W5 puede ser adecuado para estampado y embutición más exigentes, ya que el cromo mejora la templabilidad y la resistencia al desgaste en cierta medida.

Su principal debilidad reside en el riesgo que supone el tratamiento térmico. Los aceros de temple al agua pueden deformarse o agrietarse durante el enfriamiento, especialmente en matrices con formas complejas o secciones irregulares.

Para matrices de embutición muy grandes, el acero para herramientas macizo puede no ser práctico. Para cuerpos de matrices grandes se puede utilizar acero fundido, hierro fundido gris o hierro dúctil, mientras que las superficies de alto desgaste pueden requerir áreas endurecidas o insertos de acero para herramientas.

Este es un punto de apoyo, no el tema principal del artículo. Las principales opciones de acero para matrices de embutición profunda siguen siendo D2, A2, O1, O2, O6, M2 y M4.

¿Cuándo conviene sustituir un tipo de acero para herramientas por otro en las matrices de embutición profunda?

Cuando el acero actual ya no cumple con el modo de falla, se debe utilizar un acero diferente para la matriz de embutición profunda. El desgaste rápido, el astillamiento, el agrietamiento, el agarrotamiento, la deformación por tratamiento térmico y el aumento del volumen de producción son las principales razones para cambiar de un acero a otro.

Cuando Aobo Steel analiza una consulta sobre materiales para matrices de embutición profunda, la información útil incluye el problema actual de la matriz, el material de la chapa embutida, el volumen de producción, el tamaño requerido y si la matriz falla debido a desgaste, agrietamiento, agarrotamiento o deformación.

Esta lógica de reemplazo es más importante que una simple clasificación del acero. Si el troquel se desgasta demasiado rápido, opte por una opción con mayor resistencia al desgaste. Si se agrieta, elija una con mayor tenacidad. Si se produce desgaste por fricción, concéntrese en el desgaste adhesivo. Si se deforma, elija un método de endurecimiento más estable.

Errores comunes al elegir acero para herramientas en matrices de embutición profunda

El error más común es elegir un acero basándose en su reputación en lugar de en su modo de fallo. Un acero más duro o más caro no soluciona el desgaste, el agrietamiento, el agarrotamiento ni la deformación.

En Aobo Steel, es frecuente que las conversaciones sobre materiales comiencen con la pregunta "¿Qué grado es mejor?". Una pregunta más pertinente sería: "¿Cómo está fallando el troquel?". Esta pregunta permite elegir el acero de forma más fiable.

Conclusión

Los mejores aceros para herramientas para matrices de embutición profunda son D2 / 1.2379 / SKD11, A2 / 1.2363 / SKD12, O1 / 1.2510, O2 / 1.2842, O6, M2 / 1.3343 / SKH51 y M4. No todos resuelven el mismo problema. El D2 funciona mejor para desgaste abrasivo de larga duración. El A2 se desempeña mejor cuando la tenacidad y la estabilidad dimensional son más importantes. El O1 y el O2 son adecuados para series cortas a medianas. El O6 ayuda cuando predominan el desgaste por fricción y deslizamiento. El M2 y el M4 son adecuados para condiciones de embutición severas.

El mejor método de selección comienza con el modo de falla. Si el troquel se desgasta demasiado rápido, mejore su resistencia al desgaste. Si se astilla o se agrieta, mejore su tenacidad. Si se atasca, céntrese en la resistencia al desgaste adhesivo. Si se deforma después del tratamiento térmico, elija un acero de endurecimiento al aire más estable.