Introducción


Al terminar este curso estarás en capacidad de reconocer las propiedades de los diferentes tipos de aceros. Conocerás los procesos metalúrgicos en la fabricación de los aceros y su incidencia en la calidad de los mismos, y podrás identificar los diferentes aceros para herramientas y así elegir el más conveniente para tu aplicación. También reconocerás los mecanismos de falla en los aceros para herramientas y las razones por las que se generan. Identificarás los diferentes tipos de desgastes y la manera como inciden en los diferentes tipos de aceros para herramientas. Además podrás analizar correctamente la relación entre resistencia al desgaste y ductilidad de los diferentes tipos de aceros para herramientas, y así obtener la mejor opción, de acuerdo a las propiedades y necesidades de cada aplicación.

El contenido de Carbono del acero es un factor determinante en sus propiedades

  • Grado de Acero ~ %C

  • Acero Estructural <0.15

  • Acero de Ingeniería <0.4

  • Acero Inoxidable (austenitico) <0.02

  • Acero de Herramientas >0.4

Selección de aceros para herramientas

Al final, la microestructura que constituye el acero determina las propiedades del mismo.

Metalurgia convencional y de polvos

La ductilidad y resistencia al desgaste son dos aspectos fundamentales a la hora de trabajar con aceros para herramienta. Observa este cuadro comparativo.

Propiedades de los aceros en los diferentes tipos de metalurgia

Sobre la tabla anterior hemos definido las propiedades de cada tipo de acero. Esta tabla ilustra las características de cada metalurgia.

Selección del acero de acuerdo al uso que se le dará

La selección del acero de herramienta se convierte en una decisión fundamental en cualquier proyecto. Antes de tomarla te invito a considerar los siguientes aspectos.

Aspectos a considerar

1 El uso de la herramienta Aplicación/operación/esfuerzos
2 Tipo de material de trabajo Perfil de propiedades del material de la herramienta
3 Tamaño de la herramienta Templabilidad, propiedades post-temple, disponibilidad stock
4 Diseño de la herramienta Geometría simple/complicada
5 Largo/corto tiraje de producción Resistencia al desgaste, maquinabilidad, procesos de fabricación, número de piezas
6 Mantenimiento de la herramienta Soldabilidad, temple a la llama o por inducción

Objetivo: producción económica y libre de problemas

Análisis de selección y aplicaciones de trabajo en frío

Existen aplicaciones de trabajo en frío que debes considerar.

Análisis de mecanismos de falla y tipos de desgaste

Diferentes maneras de presentar un fallo

Los fallas en el acero para herramientas se presentan en formas diversas y por diferentes causas. Observa cuáles son los más comunes.

100%x180

Desgaste

100%x180

Deformación

100%x180

Adherencia

100%x180

Astillamiento / fractura

Desgastes

Ten en cuenta los dos tipos de desgaste. Estas gráficas te ayudarán a comprender por qué se producen.


Método para la selección
  • Identifique el mecanismo de falla dominante.

  • Seleccione un acero para herramienta que tenga la mejor resistencia contra el mecanismo de falla dominante.

  • Tenga en cuenta el número de piezas a producir.

Objetivo: ¡una producción confiable y económica!

Estrategia para la selección

Llega el momento en que debes seleccionar el acero para tu aplicación. Recuerda que un menor precio no necesariamente se convierte en un ahorro. Analiza estas consideraciones a tener en cuenta para esta selección.

  • Si es posible, basa la selección del acero en la experiencia previa en la conformación del mismo equipo.
  • Melladuras y roturas ocurren de forma espontánea y no pueden ser planeadas.
  • El desgaste es más predecible, y en la práctica, menos costoso.
  • Por lo tanto, resolver primero los problemas de astillamiento y fracturas, incluso si esto significa que el problema de desgaste aumente.
  • A continuación, intenta reducir el problema de desgaste.
Objetivo: primero, resolver el problema grave. Afinar.

Propiedades críticas del material

Es importante repasar las propiedades del material y tenerlas presentes al trabajar con aceros. Identifícalas y define cuál es el fenómeno que las genera.

Desgaste abrasivo Desgaste adhesivo Adherencia
  • Dureza
  • Cantidad de carburos
  • Tamaños de carburos
  • Dureza de carburos
  • Dureza superficial
  • Ductibilidad
  • Coeficiente de fricción
  • Dureza superficial
  • Coeficientes de fricción
Deformación plástica Corrosión Astillamiento / fractura total
  • Dureza en caliente
  • Resitencia a la cedencia
  • Resitencia al revestimiento
  • Resistencia a la corrosión
  • Ductibilidad
  • Tenacidad

Aceros de trabajo en frío

Tipos de aceros y propiedades

Hablando de aceros, en Asteco tenemos una gran variedad de referencias para todo tipo de aplicaciones.

Posicionamiento del acero AISI D2

Observa la propiedad que caracteriza al acero AISI D2.

Análisis de aceros

Ahora observa cómo se posicionan los diferentes tipos de acero en un diagrama que mide ductilidad y resistencia.

Comparación de la resistencia

También podemos hacer un comparativo en el que se mide la resistencia de cada acero. De esta manera podrás ser más asertivo al identificar sus propiedades en detalle.

Selección de aceros

Otro aspecto importante es el análisis de los volúmenes de producción y mecanismos de desgaste en tu aplicación.

Tiraje de Producción Desgaste Adhesivo Desgaste Mixto Desgaste Abrasivo
Corto
Arne
54-56 HRC
54-61 HRC
Arne
Calmax
Unimax
54-58 HRC
54-59 HRC
54-58 HRC
Arne
Caldie
54-60 HRC
56-62 HRC
Medio
Calmax
Unimax
Caldie
Sleipner
54-58 HRC
54-58 HRC
58-60 HRC
56-62 HRC
Caldie
Rigor
Sleipner
58-62 HRC
54-62 HRC
58-63 HRC
Sleipner
Sverker
60-64 HRC
21 58-62 HRC
Largo
Vanadis 4 Extra
Vancron 40
Vanadis 8
58-62 HRC
60-64 HRC
60-64 HRC
Vanadis 4 Extra
Vanadis 8
58-63 HRC
60-64 HRC
Sverker 3
Vanadis 8
Vanadis 23
58-62 HRC
60-64 HRC
60-64 HRC
Selección de acero para cuchillas
Desgaste Adhesivo (tiraje de producción)
Corto Medio Largo
Arne 54-60 HRC
Calmax 54-58 HRC
Arne 56-62 HRC
Calmax 54-58 HRC
Sleipner 54-58 HRC
Calmax 56-59 HRC
Sleipner 56-62 HRC
Vanadis 4 56-62 HRC
Desgaste Mixto (tiraje de producción)
Corto Medio Largo
Arne 54-60 HRC Rigor 56-60 HRC
Sleipner 56-62 HRC
Sleipner 58-64 HRC
Sleipner 21 58-62 HRC
Vanados 4 Extra 58-64 HRC
Vanadis 8 58-64 HRC
Desgaste Abrasivo (tiraje de producción)
Corto Medio Largo
Arne 56-62 HRC Sleipner 21 58-62 HRC
Sleipner 58-62 HRC
Sleipner 21 58-62 HRC
Sleipner 3 58-62 HRC
Vanadis 4 Extra 60-64 HRC
Vanadis 8 60-64 HRC

Aceros de trabajo en caliente

Grado uddeholm AISI C Si Mn Cr Mo V Otros Dureza Brinell
Dievar ---- 0.35 0.2 0.5 5.0 2.3 0.6 ---- ~160
Unimax ---- 0.50 0.2 0.5 5.0 2.3 0.5 ---- ~185
Orvar Supreme H13 (1.2344) 0.39 1.0 0.4 5.2 1.4 0.9 ---- ~180
Vidar Superior H11 modificado (1.2340) 0.36 0.3 0.3 5.0 1.3 0.5 ---- ~180
QRO 90 Supreme ---- 0.38 0.3 0.8 2.6 2.3 0.9 Micro-aleado ~180
Impax Supreme P20 modificado (1.2738) 0.37 0.3 1.4 2.0 0.2 ---- Ni 1.0 ~310

Comparación cualitativa de propiedades criticas del acero. Todos los aceros fueron ensayados a 44-46 HRC excepto para Uddeholm Unimax que fue usado a 54-56 HRC

Acero para moldes

Análisis de propiedades

Si para tu aplicación requieres de aceros para moldes, te compartimos un cuadro con el análisis de las propiedades en los aceros para moldes.

PROPIEDAD Impax Supreme Nimax Corrax Vidar 1 Orvar Supreme Stavax ESR Mirrax ESR Polmax Unimax Rigor Elmax Vanadis 4 extra Ramax HH Ramax LH Holdax
Dureza normal HRC (HB) (~310) (380) 46 48 52 52 52 52 58 60 58 60 (~340) (~290) (~310)
Resistencia al desgaste 3 4 5 6 7 7 7 7 8 9 9 9 4 3 3
Tenacidad 9 10 7 8 6 5 6 5 6 3 4 5 3 3 4
Resistencia a la compresión 4 5 6 6 7 7 7 7 8 9 9 9 5 4 4
Resistencia a la corrosión 2 2 10 3 3 8 9 8 3 2 6 2 7 7 2
Mecanibilidad** 5 5 4 9 9 8 7 8 7 5 3 4 6 7 2
Pulibilidad 7 7 7 8 8 9 9 10 8 5 8 8 4 4 4
Soldabilidad 6 7 6 4 4 4 4 14 4 2 2 2 5 6 6
Nitrurado 6 5 - 10 10 - - - 8 8 - 8 - - 5
Texturizado 8 8 8* 9 9 8* 8* 8* 9 5 8* 8 3 3 3

*Se requiere un proceso especial **probado en estado de suministro

Guía comparativa de propiedades

Relación entre resistencia al desgaste y ductilidad

Aplicaciones estructurales y de ingeniería

Concepto ejes

Video