Selección de aceros para matrices y punzones de trabajo en frío

¿Qué son los punzones y matrices para trabajo en frío?

Las matrices y punzones para trabajo en frío son herramientas comunes en la fabricación para trabajar con metal, como cortar formas o prensar metal para darle formas específicas. El "trabajo en frío" significa que estas herramientas funcionan a temperatura ambiente, a diferencia del "trabajo en caliente", que requiere calentar el metal. Dado que no existe una temperatura alta que ablande el metal, el acero para herramientas debe ser resistente para soportar la tensión y el desgaste.

Las diferentes aplicaciones de trabajo en frío requieren diferentes tipos de acero:

• Algunos requieren que el acero sea muy resistente al desgaste (alta resistencia a la abrasión para que dure más).
• Algunos necesitan que el acero sea resistente (alta tenacidad, no propenso a agrietarse).
• Algunos pueden necesitar un equilibrio de ambos.

Selección de aceros para matrices y punzones de trabajo en frío

La selección de materiales para matrices y punzones para trabajo en frío se centra en equilibrar la resistencia al desgaste y la tenacidad según la aplicación:

• Utilice acero simple (por ejemplo, W1, O2) para moldes pequeños.
• Aceros avanzados (ej. A2, D2) para moldes grandes o altos requerimientos.
• Aceros resistentes al impacto para materiales gruesos (por ejemplo S1, S5).
• También se debe tener en cuenta el coste y la relación calidad-precio.

¿Qué son la resistencia al desgaste y la tenacidad?

Las dos propiedades más importantes a la hora de elegir el acero son la resistencia al desgaste y la tenacidad:

• La resistencia al desgaste es la capacidad del acero para resistir la fricción o el desgaste. Las herramientas siempre rozan contra el metal y se desgastarán rápidamente si no tienen una buena resistencia a la abrasión.
• Tenacidad: la capacidad del acero para absorber energía sin romperse al aplicarle una fuerza. Por ejemplo, una herramienta puede agrietarse si se golpea bruscamente y presenta baja tenacidad.

Comparación de clasificaciones de acero

W1 y W2: La tenacidad es la más alta (7) y la resistencia a la abrasión es media (4).

A7 y D7: máxima resistencia a la abrasión (9), pero muy baja tenacidad (1 o 2).

A2: resistencia a la abrasión (6) y tenacidad (5) más equilibradas.

D2 y D4: muy alta resistencia a la abrasión (8) pero baja tenacidad (2 o 1).

Características y usos de diferentes aceros

Diferentes aceros son adecuados para diferentes situaciones:
1. Aceros de temple al agua. W1, W2: Estos aceros se endurecen mediante temple en agua (calentamiento y enfriamiento en agua). Se caracterizan por su alta tenacidad, resistencia media al desgaste, bajo coste y su idoneidad para moldes pequeños.
2. Los aceros endurecidos en aceite, como O1, O2, se caracterizan por su resistencia al desgaste y tenacidad, y son de tamaño medio, adecuados para moldes pequeños y medianos.
3. Los aceros de temple al aire, como A2, D2 y D4, se enfrían y endurecen al aire, con pequeños cambios dimensionales, lo que los hace adecuados para piezas grandes. El acero A2 ofrece un equilibrio entre resistencia al desgaste y tenacidad, y se utiliza comúnmente en piezas punzonadas de hasta 76,2 mm (3 pulgadas) de ancho. El acero D2 y el acero D4 presentan alta resistencia al desgaste, pero baja tenacidad, y son adecuados para moldes que requieren resistencia a la abrasión.
4. El acero de alta velocidad, como M2 y M4, contiene tungsteno, molibdeno y otras aleaciones. Su resistencia al desgaste es muy alta, pero su tenacidad es baja. Por lo tanto, es adecuado para herramientas de corte de alta velocidad o para aplicaciones con alta resistencia al desgaste.
5. Los aceros resistentes a los impactos, como S1 y S5, cuando el espesor del material es superior a 6,35 mm (0,25 pulgadas), con S1 o S5, son adecuados para mecanizar moldes de material grueso.

Factores clave en la elección del acero

Hay varias cosas que tener en cuenta a la hora de seleccionar el acero:

1. Tamaño

• Moldes pequeños: W1, W2 u O1 es suficiente.
• Para moldes grandes (por ejemplo, piezas perforadas de 76,2 mm de ancho), utilice aceros endurecibles al aire, como A2 y D2.

2. Requisitos de uso

• Si necesita resistencia al desgaste (que dure mucho tiempo), elija D2, D4, A7 y D7.
• Si necesita dureza (resistencia al impacto), seleccione W1, W2, S1, S5.
• Rendimiento del equilibrio: elija A2.

3. Cost

• El costo del acero no representa un porcentaje elevado del costo total de la herramienta. Para producciones pequeñas, el costo del D2 es de aproximadamente 101 TP3T; para materiales más gruesos (12 mm), puede ser de 501 TP3T.
• Aunque el acero de alto grado es caro, puede resultar más rentable y tener un buen rendimiento.

4. Relación entre punzón y material

• La relación entre el diámetro del punzón y el espesor del material afecta la selección del acero.
• Se requieren relaciones más pequeñas, presiones de herramienta más altas y mayor tenacidad.