Selección de acero para herramientas para matrices de conformado por rodillos
El conformado por rodillos es un proceso continuo de trabajo en frío en el que una banda o chapa se dobla progresivamente a través de múltiples estaciones de rodillos. El utillaje permanece en contacto constante con el material, y la deformación se distribuye en lugar de concentrarse.
Esta condición de operación determina cómo fallan las matrices de conformado por rodillos. El mecanismo dominante no es el impacto ni la fractura, sino la degradación superficial bajo contacto sostenido y deslizamiento. El desgaste abrasivo altera gradualmente el perfil del rodillo, lo que provoca una desviación dimensional en la sección conformada. Al mismo tiempo, el desgaste adhesivo —típicamente observado como agarrotamiento o rayado superficial— daña tanto la superficie de la herramienta como el acabado del producto.
Por lo tanto, la selección del material se rige por la eficacia con que el acero para herramientas controla estos dos mecanismos durante largas series de producción.
Lógica de selección
El requisito principal es una resistencia al desgaste estable bajo contacto de deslizamiento continuo. En aplicaciones con alta tensión de banda o fuerte resistencia al conformado, la superficie del rodillo debe mantener su geometría a lo largo del tiempo. Esto orienta la selección hacia aceros para herramientas con alto contenido de carburos cuando el desgaste abrasivo es el factor limitante.
Sin embargo, aumentar la resistencia al desgaste reduce la resistencia al desportillado bajo carga. Aunque el conformado por rodillos no está dominado por el impacto, la presión localizada, la desalineación o la variación de la banda aún pueden introducir concentraciones de tensiones. Si el material carece de tenacidad suficiente, puede producirse desportillado de bordes o agrietamiento superficial antes de que el desgaste sea crítico.
Al conformar aceros inoxidables, materiales de alta resistencia o bandas recubiertas, la fricción aumenta y el desgaste adhesivo se vuelve dominante. En estas condiciones, la resistencia al agarrotamiento se vuelve más importante que la dureza máxima.
En condiciones de conformado precalentado, también debe considerarse la resistencia al agrietamiento térmico, aunque no es el factor principal en la mayoría de las aplicaciones de conformado por rodillos.
La maquinabilidad y la respuesta a los tratamientos superficiales afectan directamente la frecuencia de rectificado y el costo del utillaje. Muchas matrices de conformado por rodillos dependen de la nitruración o del cromado duro para controlar el daño superficial, y el material base debe permanecer estable durante estos procesos.
Aceros para herramientas recomendados
Acero para herramientas AISI D2 | 1.2379 | SKD11
El D2 se utiliza donde el desgaste abrasivo controla la vida útil de la herramienta. Su alto contenido de carburos proporciona una fuerte resistencia a la degradación superficial, lo que permite que el perfil del rodillo permanezca estable durante largos ciclos de producción.
Rinde mejor en procesos estables con carga constante. Donde la alineación está controlada y la variación de tensiones es limitada, el D2 prolonga la vida útil al reducir el mantenimiento impulsado por el desgaste. Sin embargo, su menor tenacidad lo hace menos confiable en condiciones de tensión localizada o inestabilidad.
Acero para herramientas AISI O1 | 1.2510 | SKS3 y acero para herramientas AISI L6 | 1.2714 | SKT4
El O1 y el L6 se seleccionan cuando la estabilidad del proceso es menor o cuando las condiciones de carga varían. En comparación con los grados de alto cromo, ofrecen mejor resistencia al desportillado bajo tensiones fluctuantes.
Su resistencia al desgaste es menor, lo que aumenta la frecuencia de mantenimiento en entornos de alta fricción. En la práctica, a menudo se combinan con tratamientos superficiales como el cromado duro para reducir el desgaste adhesivo.
Estos grados se utilizan típicamente en producción de series medias o en configuraciones donde la condición de la banda y la alineación no están totalmente controladas.
Acero para herramientas AISI M42 | 1.3247 | SKH59
Al conformar materiales de ultra alta resistencia, los aceros para herramientas de trabajo en frío convencionales pueden fallar debido a la rápida degradación superficial y a la concentración de carga.
El M42 mantiene la dureza y la resistencia en estas condiciones y mejora la resistencia al desgaste adhesivo. Se utiliza donde los grados estándar no pueden sostener la vida útil de la herramienta bajo carga y fricción combinadas.
La selección debe basarse en el mecanismo que limita la vida útil de la herramienta en producción.
- Si la falla ocurre como una pérdida gradual del perfil, debe priorizarse la resistencia al desgaste, y el D2 suele ser eficaz.
- Si aparece desportillado o inestabilidad antes de un desgaste significativo, los grados más tenaces como el O1 o el L6 son más confiables.
- Si el agarrotamiento o el daño superficial controlan la vida útil de la herramienta, el A6 o los aceros de baja aleación con tratamiento superficial son más adecuados.
- Si los materiales de alta resistencia causan una degradación rápida, se vuelven necesarios los aceros rápidos como el M42.
La elección correcta se define por el mecanismo de falla dominante, no por la dureza máxima.
Tabla resumen
| Grado de acero para herramientas | Condición típica | Enfoque de selección |
| AISI D2 | Proceso estable, alta presión, series largas | Resistencia al desgaste, estabilidad del perfil |
| AISI O1 / L6 | Carga variable, series medias | Tenacidad, resistencia al desportillado |
| AISI A6 | Condiciones severas de agarrotamiento | Resistencia al desgaste adhesivo |
| AISI M42 | Materiales de ultra alta resistencia | Estabilidad bajo carga extrema |