Selección de acero para herramientas para matrices de extrusión de aluminio
La extrusión de aluminio es un proceso de conformado a alta presión en el que se fuerzan lingotes calentados (normalmente entre 340 y 510 °C) a través de una matriz. Durante el proceso, la matriz se somete a una tensión de compresión constante, que a menudo alcanza los 1035 MPa (150 ksi), combinada con una exposición térmica continua.
Debido a que la extrusión generalmente se realiza sin lubricación, el aluminio tiende a adherirse a la superficie de la matriz, lo que aumenta la fricción y la tensión de cizallamiento en la interfaz. En servicio, la falla de la matriz se debe principalmente a tres mecanismos: desgaste abrasivo por flujo de metal, desgaste adhesivo por adherencia y fatiga térmica (fisuración por calor). La fisuración por calor se manifiesta como una red de grietas superficiales causadas por ciclos repetidos de calentamiento y enfriamiento, y suele ser el factor dominante que limita la vida útil de la matriz.
Factores de selección
La selección del acero para herramientas debe basarse en la resistencia a los modos de fallo reales observados en el servicio de extrusión.
Dureza en caliente (resistencia al revenido)
Una dureza en caliente insuficiente provoca ablandamiento y deformación plástica bajo carga, lo que resulta en distorsión del perfil y desgaste acelerado durante largos procesos de extrusión.
Dureza
El riesgo de agrietamiento aumenta bajo altas tensiones, especialmente en matrices grandes, geometrías complejas o condiciones de extrusión inestables. Una mayor tenacidad reduce la probabilidad de agrietamiento importante y fallas prematuras.
Resistencia al desgaste
La adhesión y el deslizamiento entre el aluminio y la superficie del troquel provocan una pérdida continua de material. El aumento de la dureza mejora la resistencia al desgaste, pero reduce la tenacidad, lo que incrementa la probabilidad de agrietamiento en los bordes.
Resistencia a la corrosión por calor
La resistencia a la fatiga térmica determina la capacidad del troquel para soportar la expansión y contracción cíclicas. Una baja resistencia provoca la formación de redes de grietas superficiales que se propagan, acortando la vida útil del troquel.
Aceros para herramientas recomendados
Dureza de trabajo típica: 42–50 HRC. Las diferencias en el rendimiento están determinadas por la composición y la estructura del carburo.
Acero para herramientas AISI H11 | 1.2343 | SKD6
El H11 es un acero para herramientas de trabajo en caliente al cromo 5% con un contenido de vanadio relativamente bajo, lo que resulta en un menor volumen de carburos y una mayor tenacidad.
Se selecciona cuando el agrietamiento es el principal riesgo de fallo, como en matrices grandes, secciones gruesas o aplicaciones con alto impacto mecánico. En comparación con el H13, ofrece mayor resistencia al choque térmico, pero menor resistencia al desgaste.
Proveedor de acero para herramientas H13 | 1.2344 | SKD61
El H13 contiene aproximadamente 1,01 TP3T de vanadio, formando carburos estables que mejoran la resistencia al desgaste.
Es la opción estándar para matrices de extrusión de aluminio donde se requiere un equilibrio entre resistencia al desgaste y tenacidad. En la mayoría de las aplicaciones de extrusión, el H13 proporciona suficiente resistencia tanto al desgaste como al agrietamiento. La nitruración se aplica comúnmente para mejorar la dureza superficial y reducir el desgaste adhesivo sin sacrificar la tenacidad del núcleo.
AISI H12
El H12 contiene tungsteno, lo que mejora la resistencia al ablandamiento a temperaturas elevadas.
Se utiliza cuando los troqueles están sometidos a una exposición térmica prolongada y requieren mayor resistencia a la deformación que el acero H11, manteniendo al mismo tiempo una tenacidad razonable. Es adecuado para ciclos de producción largos en los que el ablandamiento, en lugar del agrietamiento, limita la vida útil del troquel.
Tabla comparativa resumida
| Grado de acero para herramientas | Características clave | Ventaja primaria |
| AISI H11 | 5% Cr, bajo V | Máxima resistencia al agrietamiento y al choque térmico. |
| AISI H12 | 5% Cr, aleación de W | Mayor resistencia al ablandamiento por altas temperaturas. |
| AISI H13 | 5% Cr, ~1,0% V | Resistencia al desgaste y tenacidad equilibradas; apto para nitruración. |