Mejora de la vida útil de herramientas con tratamiento de vapor para herramientas M2, M7 y A6
El tratamiento de vapor aplica una fina capa de óxido negro sobre una herramienta terminada, y esa capa cambia lo que ocurre en el filo de corte y en la cara de trabajo de un punzón. Se adquiere por la vida útil de la herramienta, no por su apariencia. Las dos tablas siguientes registran el valor de esa capa en producción, herramienta por herramienta, para herramientas de corte de acero rápido y para los punzones y matrices de recorte usados en la conformación de tuercas y pernos. Este es un resumen de referencia de la práctica publicada y no una especificación nuestra.
Qué hace el tratamiento de vapor
El tratamiento de vapor es un recubrimiento de óxido formado a partir del propio acero en lugar de una capa depositada sobre él. La herramienta terminada se mantiene en vapor a aproximadamente 565 °C (1050 °F), y se forma una capa de óxido negro en la superficie, típicamente de menos de 5 micrómetros (0,2 mil) de espesor. La capa es dura, permanece en la herramienta bajo condiciones de servicio, y es la razón por la que los valores de vida útil de la herramienta a continuación cambian.
Los troqueles para trabajo en caliente alcanzan un resultado similar por sí solos. Durante el tratamiento térmico se forma una capa de óxido negro adherente, y esa capa resiste la abrasión y retiene el lubricante de troquel en la cara de trabajo. Si la capa se elimina por rectificado o pulido después del tratamiento térmico, el troquel puede recalentarse en aire a una temperatura inferior a su temperatura final de revenido para que el óxido se forme nuevamente.
El mismo tipo de capa puede producirse a partir de sal en lugar de vapor. El calentamiento en sales líquidas de hidróxido de sodio y nitrato de sodio durante 5 a 20 minutos a aproximadamente 140 °C (285 °F) también forma una capa de óxido dura en herramientas de corte de acero rápido. Ambas rutas se aplican a aceros rápidos y a aceros para herramientas de trabajo en caliente, y ambas se evalúan por la vida útil de la herramienta que proporcionan.
Ganancias de vida útil en herramientas de corte
La primera tabla cubre operaciones de corte en herramientas M2, M7 y A6. Las operaciones son trabajos de producción, no ensayos de laboratorio, y abarcan desde brochado y taladrado hasta tallado de engranajes, fresado, aserrado y roscado. Las ganancias registradas en la fuente van desde poco menos del doble de la vida útil anterior hasta aproximadamente seis veces, con una entrada reportada como porcentaje de resistencia en lugar de un conteo de piezas.
Resultados por herramienta y material de la pieza de trabajo
| Herramienta | Solicitud | Vida útil de la herramienta antes del tratamiento de vapor | Vida útil de la herramienta después del tratamiento de vapor |
|---|---|---|---|
| Brochadoras M2 | Corte de pestillo AISI 1010 | 20 h por afilado | 70 h por afilado |
| Brocas M2 | Taladrado de bloques aislantes de plástico baquelita | 10 agujeros | 25 agujeros |
| Brocas M2 | Placas terminales fenólicas | 1700 agujeros por afilado | 8500 agujeros por afilado |
| Brocas M2 | Taladrado de acero AISI 4030 de 25 mm (1 in.) de espesor | 17 agujeros | 81 agujeros |
| Herramientas de fresa frontal M7 | Corte de forjas de acero 8740 | 30 piezas | 200 piezas |
| Fresas madre A6 | Corte de dientes en engranaje forjado AISI 3140 | No indicado en la fuente | 62,2% de aumento de vida útil |
| Fresas M2 | Dos ranuras en acero 1020 | 150 cortes por afilado | 306 cortes por afilado |
| Fresas M2 | Ranurado de barras de acero 1020 | 2000 por afilado | 7000 por rectificado |
| Hojas de sierra M2 | Corte de barras de 75 mm (3 in.), acero austenítico | 100% de resistencia a 0.52 m/s (102 sfm) | 120% de resistencia a 0.57 m/s (112 sfm) |
| Machos M2 | Corte de acero SAE 52100 | 1800 piezas | 3000 piezas |
Fuente, Tool Steels (G. A. Roberts y G. Krauss), Tabla 16-1, Mejoras en la vida útil de herramientas de mecanizado debido a la oxidación por vapor, página impresa 307. La fuente imprime las tres aplicaciones de taladrado con M2 en líneas separadas, cada una con sus propios valores de vida útil, y presenta la entrada del fresado con A6 como un porcentaje de ganancia sin vida útil de referencia. Escrito tal como se imprime, incluida la ortografía broachers. Este es un resumen de referencia de la práctica publicada y no una especificación de Aobo Steel.
Ganancias de vida útil en punzones de conformado y matrices de recorte
La segunda tabla es una familia diferente de utillaje. Se trata de punzones M2 y una matriz de recorte utilizados en la conformación de tuercas y pernos, donde el modo de falla es el desgaste y el agarrotamiento en la cara de trabajo en lugar de la rotura del filo de corte, y el recuento de piezas por herramienta es el único número que el taller registra.
Resultados en la conformación de tuercas y pernos
| Herramienta M2 | Aplicación (tipo de acero) | Vida útil antes del tratamiento con vapor (a) | Vida útil después del tratamiento con vapor (b) |
|---|---|---|---|
| Punzón de 4.ª estación | Tuerca castillo (1030) | 21,000 tuercas | 42,000 tuercas |
| Punzón de 4.ª estación | Tuerca inserto ranurada (1030) | 22,000 tuercas | 38,000 tuercas |
| Punzón de 4.ª estación | Tuerca castillo (1030) | 29,000 tuercas | 80,000 tuercas |
| Punzón de 3.ª estación | Tuerca castillo (1110) | 20,000 tuercas | 35,000 tuercas |
| Punzón de 4.ª estación | Tuerca castillo (1110) | 15,000 tuercas | 35,000 tuercas |
| Matriz de recorte | Cabeza de perno (1335) | 7,000 pernos | 16,000 pernos |
Fuente, Tool Steels (G. A. Roberts y G. Krauss), Tabla 16-2, Efecto de la oxidación por vapor en la vida útil de herramientas en la conformación de diversas tuercas y pernos de acero al carbono, página impresa 307. En la fuente, (a) templado y triple revenido y (b) templado, triple revenido y tratado con vapor. Todos los punzones de la tabla son M2. Este es un resumen de referencia de la práctica publicada y no una especificación de Aobo Steel.
Cómo se comparan las dos tablas
Ambas tablas reportan la misma comparación. Cada herramienta se llevó hasta la falla en la condición que el taller usaba normalmente, luego se volvió a ejecutar después de haber aplicado la capa de óxido, y los recuentos son piezas, agujeros, cortes u horas por herramienta entre rectificados o reemplazos. No se cambió nada más entre las dos ejecuciones, por lo que la diferencia en las dos columnas es el efecto del tratamiento y no el efecto de un cambio en la velocidad, el avance o el material de la herramienta.
Dos entradas necesitan una advertencia antes de usarse como cifra de planificación. La entrada del fresado con A6 se imprime solo como un porcentaje de ganancia, por lo que no hay vida útil de referencia de la cual partir. La entrada de la hoja de sierra M2 se reporta como resistencia a una velocidad de superficie dada, cambiando la velocidad misma entre las dos ejecuciones, lo que la convierte en una declaración sobre el rendimiento a la velocidad más alta en lugar de un recuento comparable.
Datos de referencia relacionados
M2 es el grado que contiene casi todos estos datos. Su composición, su tratamiento térmico y la dureza que alcanza están en acero para herramientas M2, y las normas con las que se compra se enumeran en especificaciones del acero rápido M2. Las herramientas de corte de la primera tabla se describen por operación en Acero rápido para herramientas de corte, fresas madre y brochas, y los punzones y matrices de recorte de la segunda tabla se ubican con el resto del utillaje de conformado en acero para herramientas para matrices de conformado, embutición y plegado.
Recopilado de Tool Steels (G. A. Roberts y G. Krauss), Tabla 16-1 y Tabla 16-2, en la página impresa 307, en el capítulo de modificación de superficies. Ambas tablas se leyeron de la imagen de la página y se verificaron cruzadamente con el texto buscable del archivo. Las tablas se reproducen tal como se publicaron y son un resumen de referencia, no una especificación de Aobo Steel, por lo que confirme el ciclo de tratamiento para el grado y la aplicación antes de escribirlo en una hoja de proceso.