Selección de acero para herramientas para matrices compuestas
En la fabricación de metales, una matriz compuesta realiza múltiples operaciones de corte —normalmente troquelado y perforación— en una sola carrera de prensado en una misma estación. Dado que el corte y la descarga de viruta se producen simultáneamente, el desgaste se concentra en los filos de corte y a lo largo del recorrido del material, lo que convierte la durabilidad del filo en el factor determinante de la vida útil de la herramienta.
Estas matrices operan en condiciones de trabajo en frío (generalmente por debajo de 200 °C), donde la falla se debe a la carga mecánica más que a los efectos térmicos. La vida útil de la herramienta está determinada principalmente por el desgaste abrasivo causado por inclusiones o cascarilla y el desgaste adhesivo (agarrotamiento) por contacto metal con metal. Por lo tanto, la selección del material debe centrarse en la retención del filo y la resistencia al astillamiento, en lugar de la dureza en caliente o la fatiga térmica.
Factores de selección
La selección de materiales para matrices compuestas debe guiarse por el modo de fallo predominante, en lugar de por clasificaciones generales de propiedades.
La resistencia al desgaste frente a la tenacidad define la principal disyuntiva. Se requiere una alta resistencia al desgaste, lograda mediante una elevada dureza y un alto contenido de carburo, para mantener los filos afilados en series de producción prolongadas. Sin embargo, un mayor volumen de carburo reduce la tenacidad, aumentando el riesgo de astillamiento o agrietamiento del filo. Este equilibrio debe ajustarse en función del espesor del material y la geometría del filo: las secciones más gruesas y los punzones complejos exigen mayor tenacidad, mientras que el estampado de piezas delgadas y de gran volumen favorece la resistencia al desgaste.
La estabilidad dimensional durante el tratamiento térmico es una limitación práctica. Los troqueles compuestos requieren tolerancias muy ajustadas, y la distorsión afecta directamente la precisión del corte y la vida útil de la herramienta. Generalmente se prefieren los aceros de temple al aire porque reducen la tensión de temple y minimizan la variación dimensional en comparación con los aceros de temple al aceite.
La dureza de trabajo suele oscilar entre 56 y 62 HRC. A menor dureza, los bordes se deforman bajo carga; a mayor dureza, aumenta la probabilidad de fractura frágil. La dureza óptima depende de si el modo de fallo predominante es el desgaste o el astillamiento.
Aceros para herramientas recomendados
Acero para herramientas AISI D2 | 1.2379 | SKD11
El acero D2 se selecciona cuando el desgaste es el principal factor limitante. Su alto contenido de carburo de cromo proporciona una gran resistencia al desgaste abrasivo y al redondeo de los bordes, lo que lo hace adecuado para series de producción largas. Su menor tenacidad limita su uso en el corte de secciones gruesas o geometrías frágiles donde es probable que se produzcan astillamientos.
Dureza típica: 58–62 HRC.
Ideal para la producción en grandes volúmenes donde predomina el desgaste de los bordes.
Acero para herramientas AISI A2 | 1.2363 | SKD12
El acero A2 ofrece una combinación equilibrada de resistencia al desgaste y tenacidad. En comparación con el acero D2, ofrece mayor resistencia al astillamiento, manteniendo un rendimiento adecuado frente al desgaste. Se utiliza habitualmente cuando existen riesgos tanto de desgaste como de fractura.
Dureza típica: 57–60 HRC.
Ideal para matrices compuestas de uso general con volúmenes de producción moderados a altos.
Proveedor de acero para herramientas AISI S7 | DIN 1.2355
El acero S7 se utiliza cuando la fractura es el principal modo de fallo. Su elevada tenacidad al impacto reduce el riesgo de agrietamiento catastrófico en materiales gruesos o secciones de punzón frágiles. Sin embargo, su menor resistencia al desgaste provoca un desgaste más rápido de los bordes.
Dureza típica: 54–58 HRC.
Ideal para materiales de gran espesor y condiciones de alto impacto.
Acero para herramientas AISI O1 | 1.2510 | SKS3
El acero O1 se utiliza cuando el control de costes es más importante que la máxima vida útil de la herramienta. Proporciona una dureza y retención del filo aceptables para aplicaciones sencillas, pero su menor resistencia al desgaste y su mayor riesgo de deformación limitan su uso en matrices de precisión o de alto volumen.
Dureza típica: 58–60 HRC.
Ideal para tiradas cortas y herramientas de baja complejidad.
Tabla de resumen
| Grado de acero para herramientas | Atributos principales | Dureza típica | Mejor aplicación |
| AISI D2 | Alta resistencia al desgaste; alto contenido de carburo. | 58–62 HRC | Producción de alto volumen |
| AISI A2 | Resistencia al desgaste y tenacidad equilibradas | 57–60 HRC | Troqueles de uso general |
| AISI O1 | Económico; rendimiento moderado | 58–60 HRC | Series cortas; herramientas sencillas |
| AISI S7 | Alta resistencia al impacto | 54–58 HRC | Materiales gruesos; alta resistencia al impacto |