Maquinabilidad del acero para herramientas H13: Guía de mecanizado en estado recocido y endurecido
Acero para herramientas H13 tiene una maquinabilidad moderada en estado recocido y se vuelve mucho más difícil de mecanizar después del endurecimiento. En la mayoría de la producción de matrices, moldes y herramientas para trabajo en caliente, la regla práctica es completar el desbaste principal antes del tratamiento térmico y luego usar fresado en duro, EDM, rectificado o mecanizado de acabado después del endurecimiento.
El H13 recocido generalmente se mecaniza con una dureza de aproximadamente 192–229 HB. Esta condición es adecuada para desbaste, fresado, taladrado, torneado y preparación de cavidades. El H13 endurecido a menudo se acaba a aproximadamente 45–55 HRC, donde el desgaste de la herramienta, el calor de corte, el acabado superficial y la estabilidad del mecanizado se vuelven mucho más críticos.
En el H13, el cromo, molibdeno y vanadio mejoran el rendimiento en trabajo en caliente, pero también aumentan la resistencia al corte y el desgaste abrasivo de las herramientas. Por esta razón, la maquinabilidad del H13 debe evaluarse en H13 recocido para el mecanizado principal y en H13 endurecido para el acabado.
Maquinabilidad del H13 en estado recocido
En estado recocido, el H13 ofrece una maquinabilidad aceptable para operaciones de corte convencionales, aunque no se corta con la misma facilidad que los aceros de baja aleación.
Diferentes referencias pueden dar distintas clasificaciones de maquinabilidad porque utilizan materiales de referencia distintos. Las calificaciones no son contradictorias; simplemente comparan el H13 con diferentes grupos de acero.
| Referencia de comparación | Calificación de maquinabilidad del H13 | Significado práctico |
|---|---|---|
| Acero al carbono al 1% calificado en 100 | Aproximadamente 70 | El H13 tiene maquinabilidad moderada cuando está debidamente recocido |
| Aceros para herramientas de trabajo en caliente al cromo recocidos | Aproximadamente 60–70 | El H13 es similar a otros aceros para herramientas de trabajo en caliente de la serie H |
| Aceros para herramientas de temple en agua calificados en 100% | Aproximadamente 45–55% | El H13 es más difícil de mecanizar que los grados más simples de temple en agua |
Un recocido adecuado reduce la resistencia al corte y mejora la vida útil de la herramienta en comparación con una condición más dura o mal recocida. El rango de recocido típico del H13 es de aproximadamente 845–900 °C (1550–1650 °F), seguido de un enfriamiento lento.
Para el mecanizado práctico, el rango de dureza recocida es de aproximadamente 192–229 HB. A esta dureza, el H13 puede mecanizarse con suficiente eficiencia para bloques de matrices, insertos de moldes, matrices de forja, herramientas de extrusión, y otros componentes para trabajo en caliente antes del tratamiento térmico final.
Mecanizado del acero para herramientas H13 endurecido
El H13 endurecido generalmente se mecaniza solo cuando la forma final, el acabado superficial o la precisión dimensional deben lograrse después del tratamiento térmico. La eliminación de material en grandes cantidades bajo estas condiciones es costosa y debe evitarse siempre que sea posible.
En muchas aplicaciones de matrices y moldes en H13, el mecanizado en duro se realiza a aproximadamente 45–55 HRC. Las operaciones típicas incluyen fresado en duro, torneado en duro, EDM, rectificado y acabado de precisión.
| Condición del H13 endurecido | Operación adecuada | Elección común de herramienta | Nota práctica |
|---|---|---|---|
| Aproximadamente 45–50 HRC | Fresado de alta velocidad, fresado de acabado | Carburo recubierto, fresas recubiertas con AlTiN o TiAlN | Adecuado para perfiles y cavidades de acabado |
| Aproximadamente 48–56 HRC | Torneado semibruto y torneado de acabado | Herramientas de cermet prensadas en caliente | Evitar el torneado bruto pesado |
| Aproximadamente 50–55 HRC | Acabado de precisión | Herramientas de PCBN | Útil donde el acabado superficial y la vida útil de la herramienta son críticos |
| Perfiles complejos endurecidos | EDM, rectificado, fresado en duro | EDM, muelas de rectificado CBN, fresas recubiertas | Se utiliza para la forma final y la precisión |
Para el fresado de H13 endurecido, se utilizan comúnmente herramientas de carburo recubierto porque resisten mejor el calor que el carburo sin recubrir. Los recubrimientos AlTiN y TiAlN son útiles en condiciones de corte a alta temperatura. Herramientas de PCBN son más adecuadas para operaciones de acabado donde la calidad superficial y la vida útil de la herramienta importan más que la tasa de remoción de material.
Torneado, fresado, EDM y rectificado del H13
Se utilizan diferentes métodos de mecanizado en distintas etapas de la producción del H13. El mejor método depende de la dureza, el sobreespesor de material, la geometría de la pieza y la tolerancia final.
| Operación | Mejor condición del H13 | Uso principal | Control clave |
|---|---|---|---|
| Torneado | H13 recocido o semiterminado endurecido | Barras redondas, insertos, casquillos, perfiles simples | Seleccionar el grado de herramienta según la dureza |
| Molienda | H13 recocido | Cavidades en bruto, perfiles, preparación de moldes y matrices | Usar corte estable y evacuación adecuada de virutas |
| fresado duro | H13 endurecido, a menudo 45–55 HRC | Perfiles finales, cavidades endurecidas, superficies de precisión | Usar carburo recubierto o PCBN con cortes ligeros |
| EDM | H13 endurecido o formas complejas | Cavidades profundas, perfiles internos, características difíciles | Controlar la capa refundida y el daño superficial |
| Molienda | H13 templado y revenido | Tamaño final y acabado superficial | Evitar la quemadura por rectificado y las tensiones excesivas |
Cuando la dureza del H13 supera aproximadamente 375 HB (alrededor de 40 HRC), el torneado pesado deja de ser adecuado. El torneado en este rango normalmente debe limitarse a desbaste semifinal y acabado.
| Dureza del H13 | Profundidad de corte | Velocidad de alimentación | Velocidad de corte |
|---|---|---|---|
| 48–50 HRC | 0.040–0.150 in. | 0,003–0,006 ipr | 400–700 sfm |
| 50–52 HRC | 0.040–0.150 in. | 0,003–0,006 ipr | 350–600 sfm |
| 52–54 HRC | 0.040–0.150 in. | 0,003–0,006 ipr | 300–500 sfm |
| 54–56 HRC | 0.040–0.150 in. | 0,003–0,006 ipr | 250–400 sfm |
Para pasadas de acabado, utilice una profundidad de corte menor y una velocidad de avance menor con una velocidad de corte mayor. Para el semidesbaste, utilice una mayor profundidad de corte y avance con una velocidad de corte menor. En H13 endurecido, la rigidez del montaje y la estabilidad de la herramienta suelen ser más importantes que los parámetros de corte agresivos.
Estrategia práctica de mecanizado del H13 y errores comunes
Un plan práctico de mecanizado del H13 debe separar el desbaste del acabado final. El objetivo es eliminar la mayor parte del material mientras el acero aún es mecanizable, y luego acabar la herramienta después del temple utilizando métodos de corte controlados.
| Etapa o problema | Enfoque recomendado | Por qué es importante |
|---|---|---|
| Eliminación principal de material | Mecanizar el H13 en condición recocida | Reduce el desgaste de la herramienta y el costo de mecanizado |
| Desbaste pesado | Dejar un sobreespesor adecuado para el tratamiento térmico y el acabado | Ayuda a controlar la distorsión y el tamaño final |
| Mecanizado de material endurecido | Usar fresado en duro, EDM, rectificado o torneado de acabado solo donde sea necesario | Evita el desgaste excesivo de la herramienta después del temple |
| Selección de herramienta | Usar carburo recubierto, cermet, PCBN, EDM o rectificado según la dureza | Adapta la capacidad de la herramienta a la condición del H13 |
| Control de viruta y calor | Usar corte estable, evacuación eficaz de viruta y refrigerante o chorro de aire adecuados | Protege la vida de la herramienta y el acabado superficial |
| Calidad superficial final | Evitar marcas profundas de herramienta, esquinas agudas, quemadura por rectificado y daño por EDM | Reduce el riesgo de iniciación de grietas en servicio |
El error común es tratar el H13 como un acero aleado ordinario. El H13 contiene carburos de aleación duros y está diseñado para servicio en caliente, por lo que las condiciones de mecanizado deben seleccionarse cuidadosamente.
Otro error es dejar demasiado sobreespesor para el mecanizado en duro. El H13 endurecido puede mecanizarse para acabado, pero no es eficiente para una gran remoción de material.
Un tercer error es ignorar la condición superficial final. Los rayones profundos, las esquinas internas agudas y las superficies dañadas pueden acortar la vida útil de la matriz, especialmente en aplicaciones de trabajo en caliente que se someten a ciclos térmicos y a esfuerzos mecánicos.