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
Gasificación al vacío
Refinación por electroescoria
Tratamiento térmico
Fundición aguas arriba
Aceros pulvimetalúrgicos
La calidad del acero está diferenciada desde su producción. Descubre los métodos utilizados para producir diferentes tipos de acero.
Cuando elijas el acero para tus herramientas, define muy bien sus características y analiza sus propiedades.
| Microestructura 1 | Microestructura 2 | Microestructura 3 | |
|---|---|---|---|
| Tipo de acero de herramienta |
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| Propiedad que afecta |
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| Factor limitante |
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Recuerda que de acuerdo a su microestructura, cada tipo de acero tiene un límite a la fatiga, que tiene que ver con el tipo de proceso con el cual se ha obtenido.
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.
| 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.
Desgaste
Deformación
Adherencia
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.
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.
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 | |
|---|---|---|---|
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| Deformación plástica | Corrosión | Astillamiento / fractura total | |
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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
