Selección de aceros para matrices de estampación en frío

La estampación en frío es un método metalúrgico utilizado para fabricar elementos de fijación como pernos y tornillos. Como los moldes están sometidos a mucha presión durante el proceso de estampación en frío, son propensos a problemas como el desgaste, la adherencia, las grietas e incluso la fatiga o la deformación de los moldes.

¿Por qué fallan los moldes de estampación en frío?

Los moldes de estampación en frío encuentran varios fallos comunes en su trabajo:

• Desgaste: la superficie del molde se desgasta, lo que afecta a la vida útil.
• Adherencia: El material metálico se pega al molde, produciendo un procesamiento deficiente.
• Agrietamiento: el molde se agrieta porque no puede soportar la alta presión.
• Fatiga: Los daños por fatiga se producen en el interior del molde o en la superficie de trabajo tras un largo tiempo de uso.
• Ampliación de la forma: La forma del molde se apuntala y no se puede mantener la precisión.

Debido a la alta presión en el proceso de estampación en frío, la superficie de trabajo del molde tiene que ser muy dura, normalmente con una dureza de 62 HRC (una unidad de dureza). Por tanto, es muy importante elegir el acero adecuado.

Aceros de uso común: Aceros endurecidos al agua W1 y W2

Como se menciona en el artículo, los materiales más utilizados para las matrices y punzones de estampación en frío (los punzones son las herramientas que se utilizan con las matrices) son los aceros templados al agua W1 y W2. Estos aceros tienen las siguientes características:

• Endurecimiento superficial: Estos aceros sólo se endurecen en la superficie cuando se templan (un método de tratamiento térmico que endurece el acero), el interior sigue siendo relativamente blando.
• El control de la templabilidad es importante: la templabilidad es la profundidad a la que puede endurecerse un acero cuando se enfría. La templabilidad debe ajustarse al tamaño del molde.

Sin embargo, los aceros W1 y W2 presentan inconvenientes:

• Resistencia al desgaste limitada: incluso con una dureza de 62-64 HRC, no son suficientemente buenos. Si el molde se va a utilizar durante mucho tiempo, es posible que este acero no sea lo suficientemente duradero.

El efecto del vanadio: A veces, se añade vanadio (un elemento metálico) al acero, pero el vanadio puede disminuir la templabilidad. Para resolver este problema, se pueden ajustar otros elementos del acero para garantizar la templabilidad, hacer que el grano del acero sea más fino y mejorar la tenacidad (la tenacidad es la capacidad de un material para no romperse fácilmente).

La opción más duradera: aceros de alta aleación (D2, M2, A2)

Cuando sea necesario que un molde dure más tiempo, elija un acero de alta aleación como D2, M2 o A2. A continuación se enumeran las ventajas y desventajas de estos aceros:

• Ventajas: resistencia al desgaste muy superior a la de W1 y W2, adecuada para la producción en serie.
• Desventajas: baja tenacidad (fácil de romper), no se puede fabricar directamente en moldes enteros.

Solución:

• Convierta estos aceros de alta aleación en insertos (pequeñas piezas de molde) y móntelos después en una carcasa de acero H11.
• El acero H11 es resistente, con una dureza de 48-50 HRC, que protege los insertos y hace que todo el molde sea resistente al desgaste y menos propenso a la rotura.

Selección del acero para las matrices de estampación en frío

El punzón es una herramienta que trabaja junto con el molde en el proceso de estampación en frío, y la elección del acero también es muy importante:

• Los materiales más utilizados, como moldes y punzones, también suelen ser de acero W1 o W2.
• Cuando se necesita dureza, si el punzón se rompe con facilidad o si la resistencia al desgaste no es tan importante, puede utilizarse el acero resistente a impactos S1. Este acero es resistente y puede soportar impactos.
• Cuando se necesita resistencia al desgaste: Si el punzón necesita ser más resistente al desgaste, utilice acero D2 o M2.

En resumen: la clave para elegir el acero

El núcleo de este artículo es la idea de que distintos aceros son adecuados para distintas situaciones. La elección del acero se basa en necesidades específicas:

• Si el molde o punzón tiene que ser duro y de bajo coste, opte por W1 o W2.
• Si debe utilizarse durante mucho tiempo y tiene una gran resistencia al desgaste, elija D2, M2 o A2, pero con una carcasa resistente.
• Si el punzón es propenso a romperse, elija S1.