Los aceros para herramientas más recomendados para matrices de extrusión en frío
Los mejores aceros para herramientas para matrices de extrusión en frío son: M2, M4, T15, D2(1.2379), D3(1.2080), D4, A2, S1, L6, H11(1.2343)y H13(1.2344). La elección correcta depende de dónde se utilice el acero en el montaje del troquel.
Para insertos de extrusión en frío de alta resistencia, los aceros M2, M4 y T15 son las opciones más robustas. Ofrecen alta resistencia a la compresión, alta dureza y excelente resistencia al desgaste. Para insertos de extrusión en frío de larga duración, los aceros D2, D3 y D4 ofrecen un equilibrio práctico entre resistencia a la abrasión, estabilidad dimensional y costo. Para bases de matrices, contenedores, anillos de contracción y retenedores, los aceros más resistentes como A2, S1, L6, H11 y H13 son mejores opciones, ya que resisten el agrietamiento y la rotura.
Los mejores aceros para herramientas para matrices de extrusión en frío
| Posición del troquel o condición de trabajo | Aceros para herramientas recomendados | Dureza típica | Razón principal |
| Insertos de extrusión en frío de acero de alta resistencia | M2, M4, T15 | 60–67 HRC | Alta resistencia a la compresión y al desgaste. |
| Insertos de matriz de extrusión en frío de uso general | D2, D3, D4 | 58–64 HRC | Resistencia a la abrasión y estabilidad dimensional |
| Troqueles de extrusión de aluminio o de metales no ferrosos más blandos. | A2, O1, O2, D2 | 56–62 HRC | Resistencia al desgaste práctica con menor coste de utillaje |
| Insertos con mayor riesgo de agrietamiento | A2 | 56–62 HRC | Mayor tenacidad que los aceros de la serie D. |
| Bases de troqueles y contenedores | A2, S1, L6 | Depende de la aplicación | Resistencia y fuerza de soporte |
| Anillos termorretráctiles y retenedores | H11, H13 | 46–48 HRC | Alta tenacidad y resistencia a la presión de rotura |
¿Por qué las matrices de extrusión en frío requieren diferentes aceros para herramientas?
La extrusión en frío obliga al metal a fluir a temperatura ambiente. Esto genera una alta tensión de compresión, una fricción considerable y una elevada presión interna dentro de la matriz. En aplicaciones exigentes, la tensión de compresión puede superar los 350 ksi (aproximadamente 2400 MPa).
Las distintas partes del troquel fallan de diferentes maneras. El inserto suele fallar por desgaste, deformación, astillamiento o agrietamiento. El contenedor, el anillo de contracción y el retenedor suelen fallar cuando no pueden soportar la presión interna del inserto.
| Riesgo de fallo | Dónde suele ocurrir | Requisitos de acero |
| Desgaste abrasivo | Inserto de matriz, punzón, superficie de trabajo | Alta dureza y resistencia al desgaste con soporte de carburo. |
| Deformación plástica | Insertar bajo alta presión de conformado | Alta resistencia a la compresión |
| Desconchado o agrietamiento | Borde de inserción, esquina afilada, área sin soporte | Mayor resistencia y soporte adecuado para la matriz. |
| Fallo por estallido | Inserto de troquel, contenedor, área del anillo de contracción | Soporte exterior robusto y pretensado compresivo |
Por eso, las matrices de extrusión en frío suelen combinar más de un tipo de acero. El inserto controla el desgaste y la deformación. La estructura de soporte controla el agrietamiento y la rotura.
Aceros para herramientas de alta velocidad para matrices de extrusión en frío de alta exigencia.
Los aceros para herramientas de alta velocidad suelen ser los mejores materiales para insertos en procesos de extrusión en frío severos, especialmente al extruir acero. Contienen elementos formadores de carburos resistentes, como molibdeno, tungsteno y vanadio. Estos elementos forman carburos de aleación dura que mejoran la resistencia al desgaste y la resistencia a la compresión.
El acero M2 es la opción equilibrada de acero rápido. Ofrece una gran resistencia al desgaste y a la compresión sin recurrir a la opción más cara o frágil. Es adecuado para insertos de extrusión en frío exigentes donde el acero D2 no proporciona una vida útil suficiente para la matriz.
El inserto M4 es la opción mejorada cuando el M2 no es suficiente. Su mayor resistencia al desgaste lo hace adecuado para cargas más pesadas, ciclos de producción más largos y condiciones de extrusión más abrasivas. Si el inserto se desgasta demasiado rápido o comienza a deformarse bajo presión, el M4 suele ser una opción más resistente que el M2.
El T15 es la opción de máxima resistencia al desgaste. Puede funcionar a una dureza muy alta, generalmente de entre 65 y 67 HRC, y es adecuado cuando el desgaste abrasivo es el modo de fallo predominante. Sin embargo, una dureza muy alta también aumenta la susceptibilidad al agrietamiento. Los insertos T15 requieren un soporte de matriz robusto, un tratamiento térmico preciso y un diseño adecuado del anillo de contracción.
Los aceros de alta velocidad suelen utilizarse como insertos, en lugar de como el cuerpo completo de la matriz. Su valor reside en la superficie de trabajo, donde la matriz soporta la mayor presión y desgaste.
Aceros para herramientas de la serie D para matrices de extrusión en frío de larga duración
Los aceros para herramientas de trabajo en frío de la serie D se utilizan ampliamente en las plaquitas de matrices de extrusión en frío. Contienen altos niveles de carbono y cromo, que forman carburos de cromo duros. Estos carburos mejoran la resistencia a la abrasión durante el flujo de metal en frío.
El acero D2 es la opción más práctica de la serie D para muchos troqueles de extrusión en frío. Ofrece un excelente equilibrio entre resistencia al desgaste, estabilidad dimensional y coste. Su endurecimiento al aire también reduce el riesgo de deformación durante el tratamiento térmico en comparación con los aceros de endurecimiento al aceite o al agua. Esto hace que el D2 sea ideal para troqueles de precisión e insertos de producción en serie.
El acero D3 ofrece mayor resistencia a la abrasión que muchos aceros para herramientas de menor aleación, pero tiene menor tenacidad que los aceros A2, S1, H11 o H13. Funciona mejor cuando el desgaste es el principal modo de fallo y el diseño del troquel ya controla el riesgo de agrietamiento.
El acero D4 es adecuado para insertos que requieren alta dureza y gran resistencia al desgaste. Se suele considerar cuando el desgaste abrasivo es más severo que en las aplicaciones normales de D2. Al igual que el D3, necesita un buen soporte, ya que los aceros con alto contenido de carbono y cromo no son la mejor opción cuando existe un alto riesgo de impacto o rotura.
Los aceros de la serie D son opciones resistentes y prácticas para la extrusión en frío de larga duración. Cuando la presión y el desgaste son extremos, los aceros M2, M4 o T15 pueden proporcionar una mayor vida útil de los insertos.
Aceros para herramientas para extrusión en frío de aluminio y metales no ferrosos más blandos.
El aluminio y los metales no ferrosos más blandos suelen ejercer cargas menores sobre la matriz que el acero. Si bien estas aplicaciones requieren resistencia al desgaste, es posible que no justifiquen el uso de aceros de alta velocidad.
El acero A2 suele ser una buena opción cuando el troquel requiere un mejor equilibrio entre tenacidad, resistencia al desgaste y estabilidad dimensional. Es más tenaz que el D2, aunque no iguala su resistencia a la abrasión.
O1 y O2 Pueden utilizarse en procesos de extrusión en frío menos exigentes o en el conformado de metales no ferrosos. Son una opción económica para condiciones de utillaje moderadas, pero no son la primera opción para la extrusión de acero en condiciones extremas.
El acero D2 también puede utilizarse para matrices de extrusión de aluminio cuando se requiere mayor resistencia al desgaste y una vida útil más prolongada. Es más adecuado que los aceros de la serie O cuando la estabilidad dimensional y la resistencia a la abrasión son factores clave.
Para la extrusión de aluminio y metales no ferrosos más blandos, la mejor opción no suele ser el acero más duro disponible, sino aquel que ofrece suficiente resistencia al desgaste sin costes innecesarios ni riesgo de agrietamiento.
Aceros para herramientas más resistentes para bases de matrices, contenedores y componentes de soporte.
Las bases de la matriz, los contenedores y los componentes de soporte no cumplen la misma función que el inserto. Sujetan el inserto, soportan la carga de conformado y reducen el riesgo de agrietamiento o rotura. Estas piezas requieren mayor tenacidad que máxima resistencia al desgaste.
El acero A2 es útil cuando un componente de soporte necesita cierta resistencia al desgaste, pero también mayor tenacidad que la que ofrece el D2. Es un buen acero intermedio para condiciones de soporte y conformado moderadas.
El acero S1 es un acero para herramientas resistente a los impactos. Es adecuado para componentes sometidos a cargas pesadas, impactos o riesgo de agrietamiento. El S1 no debe sustituir a los aceros M2, M4, T15, D2 ni D4 en insertos de alto desgaste. Su principal ventaja es su tenacidad.
El acero L6 se utiliza cuando la tenacidad es el requisito principal. Funciona bien en bases de matrices, contenedores y componentes de soporte pesados. No es un acero resistente al desgaste para insertos de uso intensivo, pero puede ayudar a que el conjunto de la matriz soporte altas tensiones mecánicas.
Estos aceros más resistentes protegen el conjunto del troquel de fallos repentinos. Son especialmente útiles cuando un inserto duro resultaría demasiado frágil sin soporte externo.
H11 y H13 para anillos termorretráctiles y retenedores
Los anillos de contracción y los retenedores son componentes fundamentales en los conjuntos de matrices de extrusión en frío. Mantienen el inserto bajo compresión, reduciendo el riesgo de que se rompa debido a la presión interna.
El material H11 resulta útil cuando la estructura de soporte requiere alta tenacidad y resistencia al agrietamiento. Puede utilizarse como anillo de contracción, retenedor o componente de soporte resistente en procesos de extrusión en frío complejos.
El acero H13 es conocido comúnmente como acero para herramientas de trabajo en caliente, pero también ofrece un buen rendimiento en estructuras de soporte para extrusión en frío. Proporciona resistencia, tenacidad y templabilidad profunda, lo que lo hace adecuado para anillos de contracción, retenedores y contenedores.
Los aceros H11 y H13 no se eligen para los anillos de contracción por ser más resistentes al desgaste que los M2 o D2, sino porque pueden soportar insertos frágiles de alta dureza bajo una elevada presión interna. En muchos conjuntos de matrices, el inserto proporciona la vida útil, mientras que el anillo exterior H11 o H13 proporciona seguridad estructural.
Los aceros aleados de alta resistencia, como el 4340 y el 6150, también se utilizan para algunos componentes de sujeción, pero no son aceros para herramientas. Para una guía de selección centrada en aceros para herramientas, las recomendaciones más adecuadas son el H11 y el H13.
Conclusión
Para insertos de matriz de extrusión en frío de alta exigencia, los modelos M2, M4 y T15 ofrecen la mejor combinación de resistencia a la compresión y al desgaste. El modelo M2 es la opción equilibrada, el M4 la de mayor resistencia al desgaste y el T15 la de máxima resistencia al desgaste.
Para insertos de extrusión en frío de uso general y larga duración, D2, D3 y D4 son opciones prácticas. D2 ofrece el mejor equilibrio general, D3 mejora la resistencia a la abrasión y D4 es adecuado para aplicaciones que requieren mayor desgaste.
Para la extrusión de aluminio y metales no ferrosos más blandos, los aceros A2, O1, O2 y D2 pueden proporcionar un mejor equilibrio entre coste y rendimiento que los aceros de alta velocidad.
Para bases de troqueles, contenedores, anillos termorretráctiles y retenedores, las aleaciones A2, S1, L6, H11 y H13 son mejores opciones porque proporcionan resistencia y capacidad de soporte.
Una matriz de extrusión en frío fiable suele combinar un inserto duro con una estructura de soporte más resistente. El inserto controla el desgaste. La estructura de soporte evita el agrietamiento y la rotura.