El mejor acero para herramientas para matrices de acuñación depende del modo de falla.
Los troqueles de acuñación de precisión trabajan bajo una carga de compresión extremadamente alta. El material de la pieza de trabajo queda totalmente confinado dentro de la cavidad del troquel, por lo que este debe forzar el flujo del material hacia detalles finos como bordes afilados, pequeñas cavidades, texturas y patrones decorativos.
Para este tipo de herramientas, la selección del material no puede basarse únicamente en la dureza o la resistencia general. El acero para herramientas seleccionado debe ser compatible con el principal riesgo de fallo: desgaste, deformación plástica, agrietamiento, astillamiento o distorsión por tratamiento térmico.
Aceros para herramientas recomendados para matrices de acuñación
Utilice estas tarjetas de producto sin imagen como superficie de selección rápida. Elija las de alta resistencia al desgaste cuando la pérdida de detalles sea un factor determinante en la vida útil de la herramienta, y las de mayor resistencia cuando el agrietamiento, el astillado o la rotura sean factores determinantes en la falla.
Acero para herramientas O1 1.2510 / SKS3
Para tiradas cortas, metales blandos, acuñación en general y matrices que se benefician de un mecanizado y reprocesamiento más sencillos antes del endurecimiento.
Acero para herramientas A2 1.2363 / SKD12
Para tiradas medianas, troqueles más grandes, formas complejas y herramientas de acuñación que requieren un mejor control del tamaño que el que ofrecen los grados de endurecimiento por aceite.
Acero para herramientas D2 1.2379 / SKD11
Para series de producción largas, alta presión, desgaste abrasivo, retención de bordes y troqueles de acuñación donde el detalle de la superficie se desgasta primero.
Acero para herramientas D3 1.2080 / SKD1
Para matrices sencillas y bien soportadas, donde el principal problema es el desgaste abrasivo severo y el riesgo de impacto o agrietamiento es bajo.
Acero para herramientas S1 1.2550 / SKS41
Para diseños complejos, detalles precisos y matrices de acuñación sensibles al agrietamiento, donde la resistencia a la fractura es más importante que la máxima vida útil.
Acero para herramientas S7 1.2355
Para matrices, punzones o insertos expuestos a golpes, astillamientos, grietas o fracturas repentinas antes de que el desgaste abrasivo se vuelva dominante.
Acero para herramientas L6 1.2714 / SKT4
Para componentes de acuñación más grandes o resistentes, donde la resistencia a la rotura y la fuerza de soporte son más importantes que la máxima resistencia al desgaste del carburo.
Acero para herramientas H11 1.2343 / SKD6
Para secciones delgadas, ranuras, soportes débiles y matrices de precisión donde la tenacidad ayuda a prevenir la rotura bajo concentración de tensión.
Acero para herramientas H13 1.2344 / SKD61
Para anillos de soporte, retenedores y herramientas de acuñación resistentes donde un inserto frágil y resistente al desgaste necesita un soporte de respaldo robusto.
Un acero con excelente resistencia al desgaste puede agrietarse si la matriz tiene detalles afilados o un soporte deficiente. Un acero más resistente puede soportar mejor los impactos, pero puede desgastarse o deformarse demasiado rápido en series de producción largas. La elección correcta depende del modo de fallo que determine la vida útil de la herramienta.
Tabla de selección rápida de materiales para troqueles de acuñación
| Condición / Requisito | Acero para herramientas recomendado | Razón principal |
|---|---|---|
| Tiradas cortas, diseño poco profundo, troqueles reutilizables | W1, W2, O1 (1.2510 / SKS3) | Fácil de mecanizar, reprocesar y mantener. |
| Carreras medianas con mejor control del tamaño. | A2 (1,2363 / SKD12) | Mayor estabilidad dimensional que los grados endurecibles por aceite. |
| Largas jornadas con alto desgaste y presión. | D2 (1.2379 / SKD11), D3 (1.2080 / SKD1), D4 | Su alto contenido en carburo proporciona una gran resistencia al desgaste y a la compresión. |
| Diseños profundos, detalles nítidos, riesgo de agrietamiento | S1 (1.2550/SKS41), S7 (1.2355), L6 (1.2714/SKT4) | Una mayor tenacidad reduce el astillamiento y la fractura. |
| Secciones delgadas, ranuras, soporte débil | H11 (1.2343 / SKD6), H12, H13 (1.2344 / SKD61) | Una mayor resistencia ayuda a prevenir la fisuración bajo concentración de tensión. |
| demanda de producción extrema | Aceros para herramientas de metalurgia de polvos, insertos de carburo | Mayor resistencia al desgaste con mejor soporte estructural cuando está diseñado correctamente. |
¿Por qué fallan los troqueles de acuñación de precisión?
Las fallas en los troqueles de acuñación de precisión generalmente se deben a cuatro causas principales: desgaste superficial, deformación plástica, agrietamiento e inestabilidad dimensional. Cada modo de falla indica una dirección diferente para la selección del material.
1. Desgaste y pérdida de detalles
El desgaste se produce cuando el contacto repetido a alta presión daña gradualmente la superficie de la matriz. En el acuñado de precisión, esto conlleva la pérdida de detalles finos, bordes redondeados, una reproducción deficiente de la superficie y una menor precisión dimensional.
Si el desgaste es el principal modo de fallo, el acero para matrices necesita mayor dureza, mayor soporte de carburo y mejor resistencia a la abrasión. Los aceros para herramientas D2, D3, D4, PM o los insertos de carburo suelen ser más adecuados que los aceros tenaces de baja aleación.
2. Deformación plástica y hundimiento
La deformación plástica se produce cuando la superficie del molde no puede resistir la carga de compresión aplicada. La superficie comienza a hundirse, a agrandarse o a perder su geometría original.
Este problema es frecuente cuando la presión es alta, la superficie de contacto es grande o el material del molde no es lo suficientemente duro después del tratamiento térmico. En este caso, conviene optar por aceros con mayor dureza y resistencia a la compresión, como los grados D2, D3 o grados PM adecuados.
3. Agrietamiento, astillamiento y división
El agrietamiento suele deberse a la concentración de tensiones combinada con una tenacidad insuficiente. Las esquinas afiladas, las hendiduras profundas, las nervaduras delgadas y las secciones con soporte deficiente pueden generar picos de tensión localizados. Bajo cargas repetidas, las grietas pueden iniciarse en estas zonas y progresar hasta el astillamiento o la fractura completa.
Si el agrietamiento es el principal modo de fallo, los aceros de alta resistencia al desgaste, como el D2 o el D3, podrían no ser la opción más segura. Los aceros más resistentes, como los de la serie S, L6, H11, H12 o H13, podrían ofrecer una vida útil más prolongada, aunque su resistencia al desgaste sea menor.
4. Distorsión por tratamiento térmico
Los troqueles de acuñación de precisión suelen requerir un control dimensional estricto. Si el troquel cambia de tamaño o forma durante el endurecimiento, incluso una pequeña deformación puede inutilizarlo.
Para matrices de mayor tamaño, formas complejas o herramientas de alta precisión, a menudo se prefieren los aceros de endurecimiento al aire, como el A2 o el A6, porque proporcionan una mayor estabilidad dimensional que los aceros de endurecimiento al agua o al aceite.
Selección de aceros para herramientas de troqueles de acuñación según la condición de producción.
El material adecuado depende del volumen de producción, el material de la pieza, la geometría del troquel y los requisitos de fabricación. Estos factores determinan si se debe priorizar la resistencia al desgaste, la tenacidad, la resistencia a la compresión o la estabilidad dimensional.
1. Selección por volumen de producción
| Condición de producción | Mejor opción | Razón |
|---|---|---|
| Edición limitada, detalles sencillos | W1, W2, O1 | El bajo costo y la facilidad de retrabajo son más importantes que la máxima resistencia al desgaste. |
| Carrera media | A2 | Mejor equilibrio entre resistencia al desgaste y estabilidad dimensional. |
| A largo plazo | D2, D3, D4 | Mayor resistencia al desgaste y a la presión superficial. |
| Producción de muy alto volumen | Aceros PM, insertos de carburo | Máxima resistencia al desgaste y mayor vida útil de la herramienta cuando se le da el soporte adecuado. |
2. Selección por material de la pieza de trabajo
| Material de la pieza de trabajo | Mejor opción | Razón |
|---|---|---|
| Metales blandos como el aluminio, el cobre y los metales preciosos. | W1, O1 | La demanda de desgaste es moderada y la facilidad de retrabajo es valiosa. |
| acero bajo en carbono | O1, A2, D2 | La selección depende del volumen de producción y de la geometría del troquel. |
| Acero inoxidable o aleaciones de alta resistencia | Serie S, L6, Serie H | Una mayor tenacidad ayuda a reducir el riesgo de agrietamiento bajo cargas severas. |
3. Selección por geometría de la matriz
| Geometría de la matriz | Mejor opción | Razón |
|---|---|---|
| Diseño superficial y sencillo | W1, O1 | Baja concentración de estrés |
| Cavidad profunda o detalle nítido | Serie S, L6, Serie H | Una mayor tenacidad reduce el riesgo de agrietamiento. |
| Secciones delgadas o soporte débil | H11, H13 | Mayor resistencia a la fractura bajo tensión localizada |
| Superficie decorativa de gran detalle | Acero limpio 52100, aceros para herramientas limpios seleccionados | Una estructura más limpia ayuda a mejorar la calidad de la superficie. |
Cuándo NO utilizar ciertos aceros para herramientas
1. No utilice aceros de alta resistencia al desgaste cuando el agrietamiento controla la falla.
Los materiales D2, D3 y D4 son excelentes opciones cuando la resistencia al desgaste y la resistencia a la compresión son los requisitos principales. Sin embargo, no son ideales cuando el troquel tiene cavidades profundas, detalles afilados, secciones delgadas sin soporte o está sometido a cargas de impacto repetidas.
Su alto contenido de carburos mejora la resistencia al desgaste, pero reduce la tenacidad. En matrices propensas a agrietarse, estos carburos pueden actuar como puntos de inicio de grietas. Si la matriz se astilla, se raja o se fractura repetidamente, conviene optar por aceros más resistentes, como los de la serie S, L6, H11, H12 o H13.
2. No utilice aceros de baja aleación resistentes cuando el desgaste o la deformación plástica controlan la falla.
Los aceros resistentes son útiles cuando el principal riesgo es el agrietamiento, pero es posible que no ofrezcan suficiente resistencia al desgaste o a la compresión para series de producción largas.
Si la matriz pierde detalle, se desgasta rápidamente o se hunde bajo presión, la tenacidad por sí sola no resolverá el problema. En este caso, son más adecuados los aceros de mayor dureza y con mayor contenido de carburo, como los aceros para herramientas D2, D3, D4 o PM, o las plaquitas de carburo.
3. No confíe en un solo tipo de acero cuando se requiera tanto resistencia al desgaste como tenacidad.
Algunas aplicaciones de acuñado de precisión requieren tanto alta resistencia al desgaste como alta resistencia a la fractura. Un solo tipo de acero puede no satisfacer ambos requisitos.
En estos casos, una solución estructural suele ser la mejor opción. Un inserto resistente al desgaste, fabricado en acero D2, PM o carburo, puede apoyarse sobre un soporte más robusto de acero H11, H13 o L6. Esto permite que la superficie de trabajo resista el desgaste, mientras que la estructura de soporte reduce el riesgo de fractura.
También se pueden utilizar tratamientos o recubrimientos superficiales cuando un acero resistente necesita una mayor resistencia al desgaste superficial, pero el acero base debe seguir teniendo la resistencia y estabilidad suficientes para la aplicación.
Lógica de selección práctica
Si la matriz falla por desgaste o pérdida de detalle, elija un acero con mayor dureza, mayor soporte de carburo y mejor resistencia a la abrasión. Los aceros para herramientas D2, D3, D4, PM o los insertos de carburo suelen ser adecuados.
Si el troquel falla debido a deformación plástica o hundimiento, el material carece de la resistencia a la compresión suficiente para soportar la presión aplicada. La solución consiste en aumentar la dureza o utilizar aceros como el D2, el D3 o grados PM adecuados.
Si la matriz falla por agrietamiento, astillamiento o rotura, el material es demasiado frágil para la geometría o las condiciones de carga. Se deben considerar aceros más resistentes como el A2, los aceros de la serie S, el L6, el H11, el H12 o el H13.
Si la matriz no puede mantener la precisión dimensional después del tratamiento térmico, la estabilidad dimensional se convierte en la prioridad. Los grados A2 o A6 pueden ser mejores que los grados de endurecimiento por agua o aceite.
Si el troquel requiere alta resistencia al desgaste y alta tenacidad, no se base únicamente en la selección del grado del material. Utilice un diseño de inserto adecuado, un soporte apropiado y un tratamiento térmico apropiado para controlar tanto el desgaste superficial como el riesgo de fractura.
¿Necesita ayuda para seleccionar el acero para herramientas de su matriz de acuñación? Comparta la geometría de la matriz, el material de la pieza, el volumen de producción, la dureza deseada y el modo de fallo para que podamos adaptar la elección del material al riesgo real de la herramienta.
¿Necesita acero para herramientas para matrices de acuñación?
Aobo Steel suministra barras y placas redondas de acero para herramientas, destinadas a matrices de acuñación, punzones, insertos, anillos de soporte y herramientas para trabajo en frío a alta presión. Indíquenos el grado, tamaño, cantidad y aplicación que necesita para recibir una propuesta de suministro personalizada.