Selección de acero para herramientas para rodillos de laminación de tubos y tuberías
Los rodillos de laminación se utilizan para perforar, reducir, dar forma y dimensionar tubos sin costura o soldados bajo cargas mecánicas combinadas y, en el laminado en caliente, bajo ciclos térmicos severos.
En el laminado en caliente, las temperaturas superficiales pueden alcanzar los 650–700 °C, generando fuertes gradientes térmicos que provocan fisuras por calor y agrietamiento superficial. Al mismo tiempo, los rodillos están sometidos a elevadas tensiones de contacto de Hertz, cizallamiento subsuperficial cíclico y fricción continua. Como resultado, los modos de fallo predominantes son la fatiga superficial, el desprendimiento de material y el desgaste abrasivo.
Factores clave de selección
La selección del acero para herramientas debe basarse en el mecanismo de falla dominante en la posición de laminación.
Resistencia al desgaste frente a tenacidad
Se requiere una alta dureza para resistir el desgaste abrasivo y la deformación plástica bajo presión de contacto. Sin embargo, el aumento de la dureza y del contenido de carburo reduce la tenacidad, incrementando así el riesgo de descamación y fractura frágil bajo carga cíclica. En muchas aplicaciones de laminación, la falla de los rodillos se debe con mayor frecuencia a una tenacidad insuficiente que al desgaste.
Fatiga térmica y dureza en caliente
En el laminado en caliente, los ciclos repetidos de calentamiento y enfriamiento provocan fatiga térmica, lo que conlleva fisuras y propagación de grietas. El material debe resistir la iniciación de grietas manteniendo una dureza en caliente suficiente para evitar el ablandamiento y la deformación de la superficie. Si la dureza en caliente es insuficiente, la superficie del rodillo se deforma; si la resistencia a la fatiga térmica es inadecuada, se producen fisuras y fallos prematuros.
Grados de acero para herramientas recomendados
Acero para herramientas AISI D2 | 1.2379 | SKD11
El acero D2 es idóneo para el laminado en frío y el trefilado de tubos, donde el desgaste abrasivo es la principal preocupación y los efectos térmicos son mínimos. Su alto contenido de carburo de cromo proporciona una gran resistencia al desgaste superficial y a la pérdida dimensional. Bajo carga estable, ofrece una vida útil significativamente mayor que los aceros de menor aleación. Sin embargo, debido a su limitada tenacidad, no es adecuado para aplicaciones con cargas de impacto, desalineación o condiciones de funcionamiento inestables.
Acero para herramientas AISI A2 | 1.2363 | SKD12
El acero A2 se utiliza cuando el riesgo de descamación o agrietamiento supera el del desgaste abrasivo puro. Ofrece mayor tenacidad y resistencia a la propagación de grietas que el acero D2, manteniendo una dureza adecuada para rodillos de trabajo en frío. Se suele emplear en rodillos de apoyo o en posiciones con cargas fluctuantes. La desventaja es una menor resistencia al desgaste en comparación con el acero D2.
Proveedor de acero para herramientas H13 | 1.2344 | SKD61
El acero H13 es la opción preferida para aplicaciones de laminación en caliente y perforación donde predomina la fatiga térmica. Resiste el agrietamiento por calor y mantiene la estabilidad estructural bajo ciclos térmicos repetidos. Generalmente se utiliza con niveles de dureza más bajos para preservar la tenacidad, lo que garantiza la resistencia al agrietamiento bajo cargas térmicas y mecánicas combinadas.
Resumen de las propiedades del acero para herramientas
| Grado | Dureza (HRC) | Ventaja primaria | Aplicación típica |
| AISI D2 | 58–62 | Alta resistencia a la abrasión | Laminado en frío, rodillos de estirado de tubos |
| AISI A2 | 58–62 | Mayor tenacidad y resistencia a las grietas | Rollos de respaldo, zonas de carga inestables |
| AISI H13 | 42–50 | Resistencia a la fatiga térmica (fisuración por calor) | Perforación caliente, rollos calientes |