Guía de mecanizado de acero para herramientas D2: velocidades, avances y rectificado.

El acero D2 normalmente debe someterse a un desbaste en estado recocido antes del tratamiento térmico. En este estado, se puede tornear, fresar, taladrar y rectificar con herramientas de carburo, cermet o materiales de alta calidad adecuados, pero las velocidades de corte deben ser moderadas, ya que sus carburos ricos en cromo provocan un rápido desgaste de la herramienta.

Tras alcanzar una dureza de aproximadamente 58-60 HRC, el torneado, fresado y taladrado convencionales se vuelven mucho más difíciles. El acabado suele realizarse mediante rectificado, electroerosión, torneado duro con PCBN o fresado duro controlado. Los parámetros adecuados dependen del estado del acero, el material de la herramienta, la rigidez de la máquina, el control del refrigerante y el acabado superficial requerido.

Resumen rápido de parámetros para el acero para herramientas D2

¿Por qué es difícil mecanizar el acero para herramientas D2?

El acero D2 es ampliamente reconocido por su dificultad de mecanizado en comparación con los aceros convencionales. Su alto contenido de carbono y cromo forma carburos duros ricos en cromo distribuidos por toda la matriz del acero. Durante el corte, estos carburos se comportan como inclusiones abrasivas, acelerando el desgaste de la herramienta y aumentando las fuerzas de corte.

La maquinabilidad práctica del acero D2 ronda el 45 %, en comparación con el 100 % de un acero para herramientas de temple al agua con un 1 % de carbono, como el W1. En la práctica, esto implica velocidades de corte más bajas, herramientas de corte más resistentes, una sujeción rígida de la pieza y un control térmico preciso.

El estado del acero tiene el mayor efecto en la selección de parámetros. El acero D2 recocido es mucho más fácil de mecanizar porque sus carburos esferoidizados se encuentran en una matriz más blanda. El acero D2 endurecido, normalmente de unos 58-60 HRC en herramientas de trabajo en frío, requiere PCBN, herramientas cerámicas, rectificado o EDM para el acabado final. Por esta razón, la mayor parte de la remoción de material debe completarse antes del tratamiento térmico, y el mecanizado posterior al endurecimiento debe limitarse a la corrección dimensional final y al acabado superficial. El ciclo completo de endurecimiento se cubre en nuestra Guía de tratamiento térmico del acero para herramientas D2.

Parámetros de torneado para acero para herramientas D2 recocido

El acero D2 se suele mecanizar en estado recocido antes del endurecimiento. Para la selección de parámetros, el D2 recocido se suele considerar como un acero para herramientas de 200-250 HB. Los siguientes valores son referencias iniciales, no estándares de producción fijos.

Parámetros de torneado con herramientas de carburo recubiertas

Las herramientas de carburo recubierto son una opción práctica para el acero D2 recocido, ya que resisten mejor el desgaste abrasivo que las herramientas estándar de acero de alta velocidad. Si se produce desgaste, vibración o un acabado superficial deficiente, reduzca primero la velocidad de corte y, a continuación, compruebe la rigidez de la configuración.

Parámetros de torneado con herramientas de cermet

Las herramientas de cermet permiten alcanzar velocidades de corte más elevadas que las herramientas de carburo recubierto, especialmente en el torneado de acabado y semiacabado. Estas velocidades más altas solo son adecuadas cuando la máquina, el portaherramientas y la sujeción de la pieza son estables.

Parámetros de torneado duro para acero para herramientas D2 endurecido

El torneado duro puede utilizarse cuando el acero D2 se endurece a 58-60 HRC, pero debe considerarse un método de acabado. No es un método práctico para la remoción de material en grandes cantidades.

Para el acero D2 endurecido a aproximadamente 58 HRC, se pueden lograr valores de rugosidad superficial de aproximadamente Ra 0,12-0,28 μm cuando se controlan adecuadamente la velocidad, el avance, la profundidad de corte, la geometría de la herramienta y la rigidez de la máquina.

Guía de fresado para acero para herramientas D2

El acero D2 debe mecanizarse en estado recocido siempre que sea posible. Si bien es posible mecanizar acero D2 endurecido, esto requiere herramientas de fresado de alta resistencia, una proyección de herramienta corta y una máquina rígida. El objetivo principal es eliminar la mayor parte del material antes del tratamiento térmico, dejando suficiente margen para el acabado final tras el endurecimiento.

El fresado de materiales duros D2 a 58-60 HRC es principalmente una operación de acabado. Para el fresado con fresa de punta esférica, inclinar la herramienta unos 15-20° puede alejar la acción de corte del centro de la herramienta y ayudar a mejorar la estabilidad del corte y la vida útil de la herramienta.

Guía de perforación para acero para herramientas D2

Siempre que sea posible, se recomienda perforar el acero D2 antes del endurecimiento. Una vez endurecido, la perforación convencional se vuelve lenta, costosa y arriesgada. La electroerosión o los métodos especializados de perforación con carburo pueden resultar más prácticos.

Parámetros de rectificado para acero para herramientas D2

El rectificado se utiliza habitualmente tras el tratamiento térmico para corregir la deformación, eliminar la cascarilla y lograr la tolerancia final. El acero D2 es difícil de rectificar debido a que sus carburos de cromo resisten el corte abrasivo. Si no se controla el calor del rectificado, la superficie puede sufrir reblandecimiento, formación de capas endurecidas, microfisuras o grietas de rectificado.

Para el rectificado convencional, utilice una muela que corte con facilidad y no se vitrifique fácilmente. Los abrasivos avanzados, como las muelas SG o de CBN vitrificado, pueden mejorar la vida útil y el control térmico en aplicaciones adecuadas, pero aún requieren un suministro correcto de refrigerante, un acondicionamiento estable y una eliminación controlada del material.

Reparación por soldadura de acero para herramientas D2

El acero D2 está diseñado para resistir el desgaste más que para soldar, pero a veces se utiliza para reparar herramientas dañadas o desgastadas mediante soldadura. Debido a su alto contenido en carbono y cromo, el acero D2 es propenso a agrietarse durante la soldadura si el proceso no se controla. Una reparación exitosa generalmente depende de un precalentamiento controlado, un material de aporte adecuado, un enfriamiento lento después de la soldadura y un tratamiento térmico posterior a la soldadura.

Secuencia de mecanizado recomendada

Tras un desbaste intenso, un tratamiento térmico de alivio de tensiones a una temperatura de entre 650 y 677 °C (1200-1250 °F) antes del endurecimiento ayuda a reducir la distorsión durante el ciclo de endurecimiento. Esta secuencia es importante porque el mecanizado del acero D2 endurecido es lento y costoso.