Selección de aceros para herramientas en matrices de recorte en caliente
El recorte en caliente es una operación secundaria en la forja y la fundición a presión que se utiliza para eliminar rebabas, bebederos y excesos de material inmediatamente después del conformado, mientras la pieza aún está caliente. Esto mejora la eficiencia del corte, pero expone el molde a cargas mecánicas y ciclos térmicos simultáneos.
La temperatura de corte depende del material. Las aleaciones no ferrosas pueden procesarse a temperaturas cercanas a los 150 °C, mientras que los aceros y las aleaciones ferrosas suelen superar los 980 °C. En estas condiciones, interactúan tres mecanismos de daño: el desgaste abrasivo de la capa de óxido, la fatiga térmica por los ciclos repetidos de calentamiento y enfriamiento, y la deformación del filo debido al ablandamiento térmico. En la mayoría de los casos, la vida útil de la herramienta está limitada por el mecanismo que se desarrolla más rápidamente en un ciclo determinado.
Factores de selección
La selección del acero para herramientas viene determinada por el modo de fallo predominante en condiciones de recorte específicas.
La resistencia al desgaste y la tenacidad constituyen el principal dilema. Un alto contenido de carburo mejora la resistencia a la abrasión y ralentiza el redondeo del filo, pero reduce la resistencia al impacto y aumenta el riesgo de astillamiento. En operaciones con rebabas intensas, desalineación o cargas inestables, una tenacidad insuficiente provoca una falla prematura del filo antes de que el desgaste se vuelva crítico.
La resistencia a la fatiga térmica controla la iniciación y propagación de grietas durante el calentamiento cíclico. Cuando el recorte implica ciclos cortos y repetidos con cambios rápidos de temperatura, se forman grietas superficiales que se interconectan gradualmente formando redes. Una vez establecidas, estas grietas aceleran la remoción de material y reducen la estabilidad del filo. Los aceros con mayor tenacidad y estabilidad al revenido retrasan este proceso.
La dureza en caliente se vuelve determinante cuando aumenta el tiempo de contacto o el aporte térmico. Si el acero se ablanda durante el uso, el filo de corte se deforma plásticamente incluso si la resistencia al desgaste es adecuada. Esto es típico en ciclos más lentos, secciones más gruesas o en condiciones donde el calor se acumula en lugar de disiparse entre pasadas.
Aceros para herramientas recomendados
Acero para herramientas AISI D2 | 1.2379 | SKD11
El acero D2 se utiliza en el mecanizado en caliente cuando el desgaste abrasivo es el principal modo de fallo y la exposición térmica es breve. Su alto contenido en carbono y cromo produce un gran volumen de carburos duros, lo que ralentiza el desgaste del filo y mantiene la nitidez de corte.
Su limitación radica en su baja tenacidad y moderada resistencia al ablandamiento térmico. Por lo tanto, se limita al recorte de rebabas finas, operaciones de alta velocidad o casos donde el tiempo de contacto entre la herramienta y la pieza es breve. Su dureza típica es de 58 a 60 HRC, elegida para mantener la resistencia al desgaste y, al mismo tiempo, limitar el riesgo de fractura frágil.
Acero para herramientas AISI H11 | 1.2343 | SKD6
El acero H11 se selecciona cuando la falla se debe a cargas de impacto o fatiga térmica. En comparación con el D2, ofrece menor resistencia al desgaste, pero una tenacidad y resistencia a la propagación de grietas significativamente mayores.
Es adecuado para condiciones generales de recorte en caliente donde la carga varía o los impactos son significativos, como en el forjado por recalcado. En estas condiciones, la falla del filo se debe con mayor frecuencia al agrietamiento que al desgaste. Su dureza típica es de 46 a 50 HRC, lo que equilibra la resistencia con la resistencia a la fractura y al agrietamiento térmico.
Acero para herramientas AISI H21 | 1.2581 | SKD5
El acero H21 se utiliza cuando el ablandamiento térmico limita la vida útil de la herramienta. Su contenido de tungsteno mejora la resistencia a altas temperaturas, lo que permite que el filo conserve su geometría bajo calor sostenido.
Es ideal para el recorte de rebabas intensas, secciones gruesas o ciclos lentos en los que se acumula calor durante el funcionamiento. En comparación con el H11, ofrece mayor resistencia al ablandamiento, pero menor tenacidad. Su dureza típica es de 50 a 52 HRC, elegida para mantener la estabilidad del filo bajo carga térmica.
Acero para herramientas AISI S7 | DIN 1.2355
El acero S7 se elige cuando el impacto es la principal causa de fallo y el astillamiento de los bordes es el riesgo principal. Su alta tenacidad le permite absorber impactos repetidos sin agrietarse.
Su resistencia al desgaste y dureza en caliente son limitadas, por lo que no es adecuada para condiciones donde predominan la abrasión o las altas temperaturas. Su rendimiento es óptimo en operaciones de recorte con cargas inestables o impactos mecánicos severos. Se requiere un tratamiento térmico por encima de la temperatura de servicio prevista para reducir el riesgo de ablandamiento durante el uso.
Aceros de baja aleación 6G o 6F2
Estos aceros se utilizan para punzones y componentes de soporte donde la falla se produce por fractura en masa en lugar de desgaste en los bordes. Su composición de Ni-Cr-Mo proporciona una alta tenacidad del núcleo y resistencia a cargas de compresión e impacto elevadas.
No están diseñados para filos de corte. Se utilizan en aplicaciones donde la fiabilidad estructural y la resistencia al agrietamiento son más importantes que la dureza. Su dureza típica oscila entre 41,8 y 45,7 HRC, lo que proporciona un equilibrio entre resistencia y ductilidad.
Tabla de resumen
| Grado de acero para herramientas | Dureza típica | Ventaja principal del recorte en caliente |
| D2 | 58–60 HRC | Resiste el desgaste abrasivo en el recorte de contacto corto. |
| H11 | 46–50 HRC | Resiste el agrietamiento por impacto y ciclos térmicos. |
| H21 | 50–52 HRC | Mantiene la resistencia del filo bajo calor sostenido. |
| S7 | - | Absorbe los golpes y evita que los bordes se astillen. |
| 6G / 6F2 | 41,8–45,7 HRC | Proporciona una gran resistencia a los componentes de alta resistencia. |