Aceros para herramientas de alta resistencia a la compresión para resistencia a la deformación plástica.
En el modo de falla por deformación plástica, el borde de trabajo, la superficie de conformado, la cabeza del punzón, la esquina de la matriz o la cavidad ceden bajo carga. La herramienta puede parecer intacta, pero su geometría ha cambiado, lo que dificulta el control de la precisión de la pieza, la holgura y la estabilidad del conformado.
Aceros para herramientas disponibles para resistencia a la deformación plástica
Aobo Steel suministra aceros para herramientas de trabajo en frío, trabajo en caliente y de alta velocidad para matrices de alta presión, punzones, herramientas de conformado, herramientas de extrusión y aplicaciones donde se debe controlar el colapso de los bordes o el hundimiento de la superficie.
D2 | 1.2379 | SKD11
Acero para trabajo en frío a alta presión, que ofrece resistencia al desgaste, estabilidad de los bordes y resistencia a la deformación.
D3 | 1.2080 | SKD1
Acero para trabajo en frío de alta dureza, apto para presión constante y servicio abrasivo severo.
D6 | 1.2436 | SKD2
Grado para trabajo en frío, apto para condiciones de desgaste y presión severas donde se controla el riesgo de impacto.
A2 | 1.2363 | SKD12
Acero para trabajo en frío equilibrado cuando se requiere combinar resistencia a la deformación con una mayor tenacidad.
Acero para herramientas Cr12MoV
Grado GB para trabajo en frío, apto para matrices generales, herramientas de conformado, herramientas de corte y aplicaciones de trabajo en frío resistentes a la presión.
O1 | 1.2510 | SKS3
Acero para trabajo en frío con endurecimiento por aceite, ideal para herramientas de carga moderada, matrices más pequeñas y series de producción más cortas.
O2 | 1.2842
Acero para trabajo en frío, endurecible al aceite, para piezas de herramientas en general y aplicaciones de presión moderada.
H11 | 1.2343 | SKD6
Acero para trabajo en caliente, de alta resistencia a la presión, tenacidad y apto para servicio a altas temperaturas.
H13 | 1.2344 | SKD61
Acero para trabajo en caliente, destinado a forja en caliente, fundición a presión, extrusión en caliente y herramientas de corte en caliente.
M2 | 1.3343 | SKH51
Acero de alta velocidad para punzones de extrusión en frío, herramientas de corte y herramientas especiales de alta presión.
Para reducir este fallo, se seleccionan aceros para herramientas de alta resistencia a la compresión, como D2, D3, D6, A2 y Cr12MoV, para aplicaciones de trabajo en frío que requieren alta dureza, resistencia a la compresión y resistencia al colapso de la superficie o al redondeo de los bordes.
Cuando se presenta el mismo problema de deformación a temperaturas elevadas, se eligen H11 y H13. En el forjado en caliente, la fundición a presión, la extrusión en caliente o el cizallado en caliente, el acero debe resistir simultáneamente la presión y el ablandamiento.
En el utillaje real, la deformación plástica suele manifestarse como redondeo de bordes, hundimiento de la superficie, deformación del punzón, colapso de las esquinas de la matriz, distorsión de la cavidad o holgura inestable. Este fallo difiere del desgaste abrasivo normal, ya que la herramienta no solo pierde material, sino que también modifica su geometría de trabajo.
La deformación plástica se produce por baja dureza, resistencia insuficiente a la compresión o al calor, o presión excesiva. Si primero se produce astillamiento o agrietamiento, puede ser necesario aumentar la tenacidad, no la dureza.
Aceros para herramientas de alta resistencia a la compresión recomendados
| Grado/Grupo | Calificaciones equivalentes | Instrucciones de mejor uso | Limitación |
|---|---|---|---|
| D2 | 1.2379 / SKD11 / Cr12Mo1V1 | Herramientas de trabajo en frío de alta presión que requieren resistencia al desgaste y a la deformación. | No apto para impactos fuertes |
| D3 | 1.2080 / SKD1 | Herramientas de trabajo en frío de alta dureza bajo presión constante | Menor dureza que D2 |
| D6 | 1.2436 / SKD2 | Condiciones de desgaste y presión severas | El riesgo de impacto debe ser controlado. |
| A2 | 1.2363 / SKD12 | Herramientas que requieren mayor tenacidad que el acero D2, pero que a la vez resistan la deformación. | Menor resistencia al desgaste que D2 y D3. |
| Cr12MoV | Grado GB chino | Troqueles, herramientas de conformado y herramientas de corte para trabajos generales en frío. | El rendimiento depende en gran medida del tratamiento térmico. |
| O1 / O2 | 1.2510 / 1.2842 | Herramientas de carga moderada, matrices más pequeñas y series de producción más cortas. | No apto para presiones severas. |
| H11 | 1.2343 / SKD6 | Herramientas para trabajos en caliente que requieren resistencia a la presión y dureza. | No es un acero para trabajo en frío |
| H13 | 1.2344 / SKD61 | Herramientas de forja en caliente, fundición a presión, extrusión en caliente y corte en caliente | Menor resistencia al desgaste por frío que los aceros de la serie D. |
| M2 / M4 | Aceros de alta velocidad | Punzones de extrusión en frío, herramientas de corte y herramientas especiales de alta presión. | Mayor coste y uso más específico |
| Aceros para herramientas de metalurgia de polvos | Trabajos en frío PM y pendientes de alta velocidad PM | Dureza muy elevada con uniformidad de carburo mejorada. | Mayor costo |
| Carburo cementado | Grados de WC-Co | Carga de compresión extrema que supera la capacidad del acero para herramientas. | Poca tolerancia a la flexión y al impacto. |
El grado D2 suele ser el punto de partida práctico para la resistencia a la deformación por trabajo en frío. Los grados D3 y D6 ofrecen mayor resistencia al desgaste y a la presión. El grado A2 resulta útil cuando la herramienta también requiere mayor tenacidad.
El carburo cementado se utiliza únicamente cuando el acero para herramientas no puede soportar la presión. Su resistencia a la compresión a temperatura ambiente oscila entre 3450 y 6900 MPa, pero es mucho menos tolerante a la flexión, los impactos o un soporte deficiente.
Cómo elegir acero para herramientas con resistencia a la deformación plástica
| Condiciones de funcionamiento | Mejor dirección de los materiales |
|---|---|
| Presión de trabajo en frío con desgaste | D2 / D3 / D6 / Cr12MoV |
| Presión de trabajo en frío con riesgo de astillamiento | Dirección A2 o D2 de menor dureza |
| Presión moderada y menor volumen de producción. | O1 / O2 |
| Presión caliente superior a unos 200 °C | H11 / H13 |
| Extrusión en frío severa o punzonado de alta carga | Acero para herramientas M2 / M4 / PM |
| La presión supera la capacidad del acero. | Carburo cementado o rediseño de la herramienta |
Para la extrusión en frío, es útil establecer límites de presión prácticos. La presión del punzón suele mantenerse por debajo de los 2370 MPa, y la presión interna de la matriz por debajo de los 1895 MPa. Cuando la presión de trabajo se aproxima a estos niveles, se debe verificar la selección del grado junto con la geometría de la herramienta, el soporte y el área de contacto.
Los aceros PM son útiles cuando los aceros convencionales de alta aleación no proporcionan suficiente dureza y tenacidad simultáneamente. Algunos grados de PM pueden alcanzar aproximadamente 64-69 HRC manteniendo una estructura de carburo más fina que los aceros producidos convencionalmente.
Aplicaciones comunes de aceros para herramientas de alta resistencia a la compresión
| Aplicación | Dirección de grado común | Requisito principal |
|---|---|---|
| Punzones y matrices de troquelado | D2 / D3 / D6 / Cr12MoV | Estabilidad de los bordes y resistencia al desgaste |
| Herramientas de acuñación | D2 / D6 / M2 | Resistencia al hundimiento superficial |
| Peines de laminado de roscas | Aceros D2 / M2 / PM | Resistencia a la presión y estabilidad dimensional |
| Punzones de extrusión en frío | Aceros D2 / M2 / M4 / PM | Alta resistencia a la compresión con tenacidad controlada. |
| Matrices de embutición profunda | D2 / A2 / Cr12MoV | Geometría de matriz estable |
| Herramientas de conformado en frío | D2 / A2 / M2 | Resistencia a la compresión con tenacidad |
| matrices de compactación de polvo | Aceros D2 / D6 / PM / carburo | Alta resistencia a la presión y al desgaste abrasivo. |
| Rollos formadores | D2 / D6 / Cr12MoV | Estabilidad de la superficie y resistencia al desgaste |
| Matrices de forja en caliente | H11 / H13 | Resistencia al calor y a la fatiga térmica |
| matrices de fundición a presión | H13 / H11 | Resistencia al calor y a la presión. |
| Herramientas de extrusión en caliente | Dirección H11 / H13 / H21 | Resistencia a la compresión en caliente |
Cuando una alta resistencia a la compresión no es suficiente
| Problema | Significado de la selección |
|---|---|
| Primero se produce un agrietamiento o desconchado. | Una alta resistencia a la compresión resulta ineficaz si se producen grietas o astillamientos antes de la deformación. En tales casos, los aceros A2, S7 o de menor dureza pueden prolongar la vida útil de la herramienta en comparación con los aceros duros de la serie D. |
| Presión con calor | Las aleaciones D2, D3, D6 y Cr12MoV resisten la presión en frío, pero pierden resistencia a medida que aumenta la temperatura. Las aleaciones H11 y H13 son mejores opciones cuando se combina el trabajo en caliente a alta temperatura con la aplicación de presión. |
| Sobrecarga local | Si la herramienta sigue deformándose tras la correcta selección del material y el tratamiento térmico, es posible que la carga esté demasiado concentrada en la zona de trabajo. Esto suele requerir un mejor soporte, una mayor superficie de contacto, un diseño de radio optimizado o la sustitución del material por acero metalúrgico en polvo o carburo cementado. |
¿Necesita acero para herramientas para matrices de alta presión o herramientas de conformado?
Aobo Steel suministra barras redondas y planas de acero para herramientas, destinadas a matrices de alta presión, herramientas de conformado, punzones de extrusión y aplicaciones de trabajo en caliente. Indíquenos el grado, tamaño, cantidad y aplicación que necesita.