Selección de acero para herramientas para matrices de laminado de roscas
El proceso de laminado de roscas forma los hilos mediante deformación plástica, lo que somete a las matrices a una presión de contacto elevada y continua, así como a cargas repetidas. Dado que el proceso no elimina material, la acumulación de tensiones en la superficie de la matriz se convierte en el factor dominante.
Durante su funcionamiento, las matrices están sometidas a esfuerzos de compresión, flexión y contacto deslizante. La fricción puede generar calor, especialmente en matrices cilíndricas, aunque esto suele ser secundario. En condiciones de trabajo limpias, el desgaste abrasivo es limitado. En cambio, la falla se debe principalmente a la fatiga, que inicia microfisuras en la cresta de la rosca y progresa hasta el desprendimiento y la rotura localizada. Una vez que la geometría de la cresta se degrada, la precisión dimensional se pierde rápidamente.
Factores de selección
La selección del material para las matrices de laminado de roscas se rige por la forma en que el acero responde a las cargas repetidas en las zonas de concentración de tensiones, y no únicamente por la resistencia estática.
Se requiere una alta resistencia a la compresión para evitar la deformación plástica bajo presión radial. Sin embargo, la cresta de la rosca es muy sensible a la iniciación de grietas. Sin la tenacidad suficiente, se produce un astillamiento o desprendimiento localizado al poco tiempo de uso.
La resistencia a la fatiga determina la vida útil. Los materiales que resisten la iniciación de grietas y ralentizan su propagación mantienen la integridad del troquel durante ciclos de producción más prolongados.
La disyuntiva reside en el equilibrio entre tenacidad y resistencia al desgaste. Para ciclos de producción cortos o inestables, una mayor tenacidad reduce el riesgo de fallos prematuros. Para una producción estable a largo plazo, un mayor contenido de aleación y un mayor volumen de carburo mejoran la retención dimensional, incluso a costa de una menor tenacidad.
Aceros para herramientas recomendados
En aplicaciones industriales, se suelen utilizar los siguientes grados para matrices de laminado de roscas planas y circulares, dependiendo de las condiciones de producción y los requisitos de estabilidad.
Acero para herramientas AISI A2 | 1.2363 | SKD12
El acero A2 ofrece una combinación equilibrada de tenacidad y resistencia al desgaste, lo que lo hace adecuado tanto para matrices planas como cilíndricas. Su mayor tenacidad ayuda a proteger la cresta de la rosca contra el astillamiento bajo cargas repetidas.
También ofrece una buena estabilidad dimensional durante el tratamiento térmico, lo cual es importante para matrices que requieren rectificado posterior al endurecimiento. En aplicaciones donde la alineación, la lubricación o las condiciones de carga no son totalmente estables, el acero A2 proporciona un margen de seguridad más amplio.
Su limitación radica en la resistencia al desgaste. En series de producción largas, un menor contenido de carburo conlleva una degradación del perfil más rápida que en aleaciones de mayor calidad.
Acero para herramientas AISI D2 | 1.2379 | SKD11
El acero D2 se elige cuando la estabilidad dimensional y la resistencia al desgaste son los requisitos principales. Su alto contenido de carbono y cromo produce un gran volumen de carburos duros, que mejoran significativamente la resistencia a la degradación superficial.
En la producción a largo plazo, D2 mantiene la precisión del perfil de la rosca y prolonga la vida útil de la matriz. Esto lo hace eficaz en procesos estables con carga constante.
Sin embargo, su baja tenacidad lo hace más susceptible al astillamiento. En condiciones de desalineación, vibración o impacto, puede producirse una falla prematura de la cresta. Por lo tanto, el material D2 debe utilizarse en procesos con un control preciso de la estabilidad.
Acero para herramientas AISI M2 | 1.3343 | SKH51
El M2 se utiliza cuando se requiere la máxima vida útil del troquel en condiciones de producción exigentes. Combina una buena resistencia al desgaste con una alta dureza en caliente, lo que le permite mantener su resistencia incluso cuando la fricción genera temperaturas elevadas.
En comparación con los aceros para trabajo en frío, el M2 resiste el ablandamiento y mantiene la estabilidad del filo durante ciclos prolongados. Generalmente se endurece a niveles más altos, lo que mejora la resistencia al desgaste, mientras que el revenido controlado mantiene una tenacidad útil.
Esto hace que el M2 sea adecuado para series de producción largas en las que deben tenerse en cuenta tanto las cargas mecánicas como los efectos térmicos.
Tabla de resumen
| Grado de acero para herramientas | Propiedades clave / Dureza | Una mayor tenacidad reduce el riesgo de astillamiento de la cresta en condiciones inestables. |
| A2 | 56–58 HRC, tenacidad y resistencia al desgaste equilibradas. | ~64 HRC, alta resistencia al desgaste y dureza en caliente. |
| D2 | 56–58 HRC, muy alta resistencia al desgaste, baja tenacidad | Mantiene la precisión del perfil en una producción estable y de larga duración. |
| M2 | 60–65 HRC, fuerte estabilidad de borde y resistencia térmica | Vida útil máxima del troquel bajo carga mecánica y térmica combinada |