Acero para herramientas

Bien, hablemos sobre cómo conseguir el acero para herramientas adecuado para un rendimiento de vanguardia en su fábrica. Como sabe, seleccionar el material adecuado es crucial para la vida útil de la herramienta, la velocidad de corte y la calidad de sus piezas terminadas.

Cuando hablamos de vanguardia, hay algunas características clave que debemos tener en cuenta en nuestra selección de acero:

• Dureza: Es esencial para resistir el desgaste y la deformación. La dureza significa resistencia al desgaste. Para herramientas fabricadas con acero de alta velocidad, generalmente buscamos un endurecimiento entre 63 HRC y 68 HRC o superior tras el tratamiento térmico. Esta alta dureza se puede lograr con aceros de alta velocidad de pulvimetalurgia (P/M).

• La resistencia al desgaste se refiere a la capacidad del acero para soportar la corrosión, la adhesión y otros procesos de desgaste que se producen durante su mecanizado. Los factores responsables de la resistencia al desgaste son la dureza de la matriz, la presencia de carburos duros (es decir, MC y M₂C) y el volumen y la naturaleza de estos carburos. El alto contenido de carbono y vanadio en el acero resulta en un mayor contenido de estos carburos duros, lo que mejora la resistencia al desgaste.

• Dureza en caliente (dureza roja): Se refiere a la capacidad del acero para mantener su dureza a las altas temperaturas que se producen al realizar cortes a alta velocidad. Los aceros de alta velocidad se diseñaron para esto, lo que permite mecanizar los materiales a velocidades de corte más altas. Elementos como el tungsteno, el molibdeno, el vanadio y el cobalto contribuyen significativamente a la dureza en caliente.

• Tenacidad: Si bien una alta dureza y resistencia al desgaste son fundamentales, el filo también debe resistir el astillamiento y la rotura, especialmente en cortes interrumpidos o al encontrar puntos duros en la pieza. La tenacidad es una combinación de la capacidad de deformarse antes de romperse (ductilidad) y la capacidad de resistir la deformación permanente (resistencia elástica). Si bien una mayor dureza puede reducir la tenacidad, es necesario un equilibrio adecuado en las herramientas.

Considerando estos factores, los aceros para herramientas de alta velocidad (HSS) suelen ser el material predilecto para numerosas aplicaciones de corte debido a su excelente equilibrio entre dureza, resistencia al desgaste, dureza en caliente y cierta tenacidad. Existen dos grupos principales de HSS:

• Aceros a base de tungsteno (serie T): Estos aceros son conocidos por su superior resistencia al desgaste y dureza en caliente. Grados como el T15, con sus mayores niveles de vanadio y, ocasionalmente, de cobalto, se clasifican como grados de orden superior. Este acero está diseñado para servicios muy exigentes que requieren una excepcional dureza en caliente y resistencia al desgaste, además de una gran tenacidad. Los aceros de la serie T al vanadio y al cobalto (T4, T5, T8) también son adecuados para cortar materiales duros, escamosos o granulados, y soportan cortes desbastados.
• A base de molibdeno (serie M): estos aceros también se utilizan ampliamente, a menudo ofrecen un buen equilibrio de propiedades y pueden ser más económicos que algunos grados de la serie T. M2 Es conocido por su resistencia y tenacidad, y es adecuado para una amplia gama de materiales. Para una mayor resistencia al desgaste en comparación con los grados estándar, M4 es una buena opción. Sin embargo, podría sacrificar algo de tenacidad. M42 puede tratarse térmicamente hasta alcanzar una dureza muy alta (alrededor de 68 HRC). Proporciona una excelente retención del filo para herramientas especializadas y permite mayores velocidades de corte en materiales más duros.

Para aplicaciones exigentes o materiales difíciles de mecanizar, también puede considerar:

• Aceros de alta velocidad P/M: El proceso de pulvimetalurgia produce una microestructura más fina y uniforme con una mejor distribución del carburo. En comparación con los aceros rápidos de alta velocidad (HSS) convencionales, ofrece mayor tenacidad, rectificabilidad, control dimensional durante el tratamiento térmico y rendimiento de corte en condiciones difíciles. Esto también permite mayores contenidos de aleación, como en CPM Rex 76 y ASP 60. Por ejemplo, el ASP 23 (un acero P/M) presenta un microastillado significativamente menor en el filo que el M2 convencional en las mismas condiciones. Esto significa que el ASP 23 ofrece mayor tenacidad y resistencia al desgaste.
• Carburos: Estos materiales (como el carburo de tungsteno) ofrecen una dureza y resistencia al desgaste muy altas, a menudo superiores a las del acero de alta velocidad (HSS). Son especialmente adecuados para mantener altas velocidades de corte y avances, sobre todo en materiales duros. Sin embargo, son más frágiles que el HSS. Estos materiales se utilizan como insertos en portaherramientas.
• Los cermets son materiales compuestos que combinan cerámica y metales, ofreciendo un buen equilibrio entre resistencia al desgaste y tenacidad. Gracias a su resistencia a la difusión y la oxidación, estos materiales suelen tener un buen rendimiento a altas velocidades de corte.

El tratamiento térmico es fundamental para lograr las propiedades deseadas en los aceros para herramientas. Implica el endurecimiento (a menudo mediante enfriamiento en aceite, aire o agua, según el grado) y el posterior revenido para lograr el equilibrio adecuado entre dureza y tenacidad.

Finalmente, los tratamientos superficiales pueden mejorar aún más el rendimiento de vanguardia de sus herramientas. Recubrimientos como el nitruro de titanio (TiN), aplicados mediante procesos de deposición de vapor, pueden aumentar significativamente la vida útil de la herramienta al mejorar la resistencia al desgaste y reducir la fricción. También existen acabados de óxido negro y nitruro, y en ocasiones se prefieren los acabados brillantes para el mecanizado de materiales no ferrosos, ya que ayudan a resistir el desgaste por rozamiento.

Para asesorarle mejor sobre el grado de acero específico para su fábrica, necesitaría más información sobre los tipos de materiales que mecaniza, las velocidades de corte y los avances que utiliza, y los tipos de herramientas con los que experimenta problemas de rendimiento del filo de corte (p. ej., brocas, fresas, herramientas de torneado). Sin embargo, esta descripción general le servirá como punto de partida para comprender la relación entre las propiedades del acero para herramientas y el rendimiento del filo de corte. No dude en proporcionarnos más detalles para que podamos encontrar la solución óptima para sus necesidades.

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