Selección de aceros para matrices de estampación en frío

El recalcado en frío es un método de metalurgia utilizado para fabricar elementos de fijación como pernos y tornillos. Debido a la alta presión que soportan los moldes durante el proceso, son propensos a problemas como desgaste, adherencia, agrietamiento e incluso fatiga o deformación.

¿Por qué fallan los moldes de estampación en frío?

Los moldes de estampación en frío presentan varias fallas comunes en su funcionamiento:

• Desgaste: la superficie del molde se desgasta, lo que afecta la vida útil.
• Adherencia: El material metálico se pega al molde, produciendo un mal procesamiento.
• Agrietamiento: el molde se agrieta porque no soporta la alta presión.
• Fatiga: El daño por fatiga se produce dentro del molde o en la superficie de trabajo después de un largo tiempo de uso.
• Ampliación de forma: la forma del molde queda apuntalada y no se puede mantener la precisión.

Debido a la alta presión del proceso de estampación en frío, la superficie de trabajo del molde debe ser muy dura, generalmente de 62 HRC (unidad de dureza). Por lo tanto, es fundamental elegir el acero adecuado.

Aceros de uso común: aceros endurecidos al agua W1 y W2

Como se menciona en el artículo, los materiales más comunes para matrices y punzones de estampación en frío (los punzones son las herramientas que se utilizan con las matrices) son los aceros endurecidos al agua W1 y W2. Estos aceros presentan las siguientes características:

• Endurecimiento superficial: Estos aceros solo se endurecen en la superficie cuando se enfrían (un método de tratamiento térmico que endurece el acero), el interior aún es relativamente blando.
• El control de la templabilidad es importante: La templabilidad es la profundidad a la que un acero puede endurecerse al enfriarse. La templabilidad debe ajustarse al tamaño del molde.

Sin embargo, los aceros W1 y W2 tienen inconvenientes:

• Resistencia al desgaste limitada: incluso con una dureza de 62-64 HRC, no son lo suficientemente buenas. Si el molde se va a utilizar durante un tiempo prolongado, este acero podría no ser lo suficientemente duradero.

El efecto del vanadio: En ocasiones, se añade vanadio (un elemento metálico) al acero, pero este puede reducir su templabilidad. Para solucionar este problema, se pueden ajustar otros elementos del acero para asegurar la templabilidad, afinar el grano y mejorar la tenacidad (la tenacidad es la capacidad de un material para no romperse fácilmente).

La opción más duradera: aceros de alta aleación (D2, M2, A2)

Si necesita que un molde dure más, elija un acero de alta aleación como D2, M2 o A2. A continuación, se enumeran las ventajas y desventajas de estos aceros:

• Ventajas: resistencia al desgaste mucho mayor que W1 y W2, adecuado para producción en masa.
• Desventajas: baja tenacidad (fácil de romper), no se puede fabricar directamente en moldes enteros.

Solución:

• Convierta estos aceros de alta aleación en insertos (pequeñas piezas de molde) y luego móntelos en una carcasa hecha de acero H11.
• El acero H11 es resistente, con una dureza de 48-50 HRC, lo que protege los insertos y hace que todo el molde sea resistente al desgaste y menos propenso a romperse.

Selección de acero para matrices de estampación en frío

El punzón es una herramienta que trabaja junto con el molde en el proceso de estampación en frío, y la elección del acero también es muy importante:

• Los materiales de uso común, como moldes y punzones, también suelen estar hechos de acero W1 o W2.
• Cuando se requiere tenacidad, si el punzón se rompe con facilidad o si la resistencia al desgaste no es tan importante, se puede utilizar acero resistente a impactos S1. Este acero es resistente y soporta impactos.
• Cuando se necesita resistencia al desgaste: si el punzón necesita ser más resistente al desgaste, utilice acero D2 o M2.

En resumen: la clave para elegir el acero

La idea central de este artículo es que distintos aceros son adecuados para distintas situaciones. La elección del acero se basa en necesidades específicas:

• Si el molde o punzón necesita ser duro y de bajo costo, opte por W1 o W2.
• Si necesita un uso prolongado y tiene una alta resistencia al desgaste, elija D2, M2 o A2, pero con una carcasa resistente.
• Si el punzón es propenso a romperse, elija S1.