Selección de aceros para herramientas para el conformado en frío de tuercas hexagonales
El conformado en frío de tuercas hexagonales es un proceso de varias etapas que se realiza bajo altas cargas de compresión e impactos repetidos, generalmente por debajo de los 200 °C. La falla de la herramienta no se debe al ablandamiento térmico, sino a la sobrecarga mecánica y al daño superficial.
En la práctica, las herramientas fallan principalmente debido al desgaste abrasivo, al desgaste adhesivo (agarrotamiento) y a la deformación plástica bajo una tensión de contacto excesiva. Los modos de falla secundarios incluyen el astillamiento de los bordes y el agrietamiento por fatiga bajo carga cíclica.
Factores de selección
La selección del acero para herramientas en la conformación de tuercas hexagonales es fundamentalmente un equilibrio entre la resistencia al desgaste y la tenacidad bajo altas tensiones de compresión.
Una alta dureza mejora la resistencia al desgaste y la deformación, lo cual es fundamental para mantener la geometría de la matriz durante largos ciclos de producción. Sin embargo, un aumento en la dureza y el contenido de carburo reduce la tenacidad, incrementando el riesgo de astillamiento de los bordes o fractura frágil ante impactos repetidos.
Debido a que las temperaturas de conformado son relativamente bajas, las propiedades térmicas como la dureza en caliente y la resistencia al agrietamiento por calor no son determinantes. La selección del material debe centrarse en controlar el desgaste, mantener la estabilidad dimensional y prevenir la fractura bajo cargas cíclicas.
Aceros para herramientas recomendados
Acero para herramientas AISI D2 | 1.2379 | SKD11
El material D2 se utiliza en aplicaciones donde el desgaste abrasivo y la estabilidad dimensional son los requisitos principales, y la carga de impacto es limitada.
Con una dureza de trabajo de 58–60 HRC, el acero D2 ofrece una gran resistencia al desgaste superficial, manteniendo la precisión durante el tratamiento térmico. Sin embargo, su menor tenacidad lo hace menos adecuado para condiciones que impliquen impactos repetidos o cargas inestables.
El material D2 es el más adecuado para matrices de precisión donde la resistencia al desgaste es fundamental y las condiciones de carga están bien controladas.
Acero de alta velocidad M4 (HSS)
El acero M4 se utiliza cuando el desgaste es el principal mecanismo de fallo y el volumen de producción es elevado. Su rendimiento es óptimo en condiciones de carga estables, donde el astillamiento de los bordes no es el factor limitante.
Rendimiento: En producción, las herramientas M4 pueden superar el millón de piezas cuando el desgaste controla la vida útil de la herramienta.
Mejora: Con un tratamiento térmico optimizado o un endurecimiento superficial a 63–65 HRC, la vida útil puede alcanzar aproximadamente 2,4 millones de piezas.
El M4 es la opción preferida para la producción de volumen ultra alto, donde la máxima resistencia al desgaste determina directamente la vida útil de la herramienta.
Acero rápido de tungsteno T1
Se selecciona el acero T1 cuando se presentan tanto desgaste como impacto, pero ninguno de ellos es extremo. En comparación con los aceros rápidos de aleación superior, ofrece una respuesta más equilibrada bajo condiciones de carga mixtas.
Con un tratamiento térmico estándar (temple en aceite a 1270 °C y doble revenido a 595 °C), el T1 suele producir alrededor de 350.000 piezas.
El material T1 es adecuado para la producción de volumen medio a alto, donde se requiere una mayor resistencia para reducir el riesgo de astillamiento.
Acero para herramientas al carbono (varilla de perforación tipo W)
Para componentes no críticos, como pasadores guía o porta-matrices, donde el desgaste directo y el impacto son mínimos, el acero para herramientas al carbono ofrece una solución rentable.
Con una dureza de 58-60 HRC, ofrece suficiente resistencia a la compresión y rigidez sin el coste de los aceros de alta aleación.
Tabla de resumen
| Grado de acero para herramientas | Propiedades clave / Dureza | Ventaja principal en la formación de tuercas |
| M4 | 63–65 HRC | Máxima durabilidad: Ideal para producción de volumen ultra alto con un uso intensivo. |
| T1 | Templado a 1270 °C / Revenido a 595 °C | Rendimiento equilibrado: Adecuado para condiciones de desgaste e impacto combinadas. |
| D2 | 58–60 HRC | Estabilidad y resistencia al desgaste: Ideal para matrices de precisión bajo carga controlada. |
| Acero carbono | 58–60 HRC | Economía: Se utiliza para componentes estructurales o de soporte de bajo desgaste. |