¿Alguna vez se ha preguntado cuál es la hoja de cizalla perfecta? En este artículo exploraremos el fascinante mundo de los aceros para troqueles, desde las variedades para trabajo en frío hasta las de trabajo en caliente. Descubrirá los secretos de sus propiedades únicas y aprenderá cómo los distintos materiales pueden mejorar el rendimiento y la longevidad de las herramientas de corte. Prepárese para sumergirse en la mecánica de las cuchillas de corte.
Características y aplicaciones:
LD (7Cr7Mo2V2Si) es un acero para matrices en frío de primera calidad y gran dureza, diseñado originalmente para matrices de estampación en frío. Su denominación "LD" refleja su aplicación principal en procesos de "estampación en frío".
En aplicaciones industriales, el acero LD destaca en la fabricación de herramientas de estampación en frío, extrusión en frío y conformado en frío que exigen una tenacidad excepcional. Presenta unas características de rendimiento superiores a las de los aceros para herramientas convencionales, como el Cr12 y el W6Mo5Cr4V2.
Como acero para matrices, el LD se distingue por su combinación única de propiedades:
El excepcional equilibrio entre fuerza y dureza y la resistencia al desgaste del acero LD contribuyen a prolongar su vida útil, que puede superar en un factor de diez o más la de otros aceros para herramientas como Cr12MoV, W18Cr4V, W6Mo5Cr4V2, Cr12, GCr15 y 9SiCr. Esta longevidad es particularmente evidente en aplicaciones de cuchillas de cizalla de corte en frío.
Propiedades mecánicas:
Dureza de la hoja alcanzable: 57-63 HRC
Especificaciones del tratamiento térmico:
Nota: Los parámetros precisos del tratamiento térmico pueden variar en función del espesor de la sección y de las propiedades finales deseadas. A menudo se recomiendan varios ciclos de revenido para obtener un rendimiento óptimo.
Características y aplicaciones:
El acero H13 (4Cr5MoSiV1) es un acero para matrices endurecido al aire de calidad superior, famoso por su excepcional tenacidad y su resistencia superior a la fatiga tanto en frío como en caliente. Esta versátil aleación presenta una notable resistencia al agrietamiento por fatiga térmica, excelentes propiedades antiadherentes y una reactividad mínima con los metales fundidos. Estas características hacen del acero H13 una opción ideal para la fabricación de componentes críticos en aplicaciones de alta temperatura, como matrices de forja en caliente, utillaje de extrusión y cuchillas de cizalla térmica.
Aunque el acero H13 comparte similitudes de rendimiento con el acero 4Cr5MoSiV, su característica distintiva radica en su elevado contenido en vanadio. Esta diferencia composicional clave mejora el rendimiento a altas temperaturas del H13, permitiéndole mantener sus propiedades mecánicas a temperaturas de hasta 600 °C (1112 °F), superando significativamente al acero 4Cr5MoSiV estándar en entornos térmicos extremos.
Como acero representativo para matrices de trabajo en caliente, el H13 destaca en aplicaciones que implican calentamiento y enfriamiento cíclicos, como los moldes de fundición a presión para aleaciones de aluminio. Es especialmente adecuado para operaciones de cizallado en caliente de chapas de acero a temperaturas de hasta 800 °C (1472 °F), donde mantiene su filo de corte y estabilidad dimensional bajo fuertes tensiones térmicas y mecánicas.
Propiedades mecánicas:
Especificación del tratamiento térmico:
Nota: Los parámetros precisos del tratamiento térmico pueden variar en función de los requisitos específicos de la aplicación y de las propiedades finales deseadas. A menudo se emplean múltiples ciclos de revenido para lograr una tenacidad y estabilidad dimensional óptimas.
Características y aplicación:
6CrW2Si es una aleación de acero para herramientas de primera calidad que se ha diseñado incorporando una cantidad precisa de tungsteno al acero al cromo-silicio. Esta adición de tungsteno facilita la formación de estructuras de grano más fino durante el temple, lo que se traduce en una mayor tenacidad en condiciones de revenido. La optimización de la microestructura del acero da lugar a unas propiedades mecánicas y un rendimiento superiores en aplicaciones exigentes.
En comparación con sus homólogos 4CrW2Si y 5CrW2Si, el acero 6CrW2Si presenta una mayor dureza de temple y una mejor resistencia a altas temperaturas. Estas características lo hacen especialmente adecuado para la fabricación de cizalla hidráulica cuchillas que deben soportar importantes cargas de impacto manteniendo una excelente resistencia al desgaste. El acero 6CrW2Si destaca en aplicaciones de cizallado tanto de acero ordinario como de chapas de acero inoxidable de textura dura, ofreciendo versatilidad en diversos procesos de corte industrial.
Propiedades mecánicas:
El alto grado de dureza garantiza un rendimiento de corte óptimo y una mayor vida útil de la herramienta en operaciones de corte severas. Este nivel de dureza está cuidadosamente equilibrado con la tenacidad del acero para evitar el fallo prematuro de la hoja bajo cargas de impacto.
Especificación del tratamiento térmico:
El proceso de tratamiento térmico es fundamental para conseguir las propiedades mecánicas deseadas. El temple a partir del intervalo de temperatura especificado garantiza la completa austenización y la posterior formación de martensita. La gama de temperaturas de revenido se controla con precisión para aliviar las tensiones internas y mantener al mismo tiempo una gran dureza y resistencia al desgaste. Este régimen de tratamiento térmico cuidadosamente diseñado optimiza la microestructura del acero para obtener el máximo rendimiento en aplicaciones de cizallamiento hidráulico.
Características y aplicación:
W6Mo5Cr4V2 es un acero rápido para herramientas de primera calidad, también denominado M2 o AISI M2, comúnmente conocido como "acero rápido" (HSS). Este acero para herramientas de alto contenido en carbono y alta aleación está diseñado para ofrecer un rendimiento superior en aplicaciones de corte de alta velocidad.
Como acero de la serie tungsteno-molibdeno, W6Mo5Cr4V2 ejemplifica las propiedades distintivas del HSS: dureza excepcional, resistencia al desgaste y estabilidad térmica (también denominada "dureza roja"). Mantiene la integridad del filo de corte a temperaturas elevadas, con una pérdida mínima de dureza hasta 500-600°C (932-1112°F).
Aunque el W6Mo5Cr4V2 ofrece una dureza a alta temperatura comparable a la del W18Cr4V (calidad T1), presenta una mayor susceptibilidad a la oxidación y la descarburación. Esto requiere un control meticuloso durante el procesamiento térmico y el tratamiento térmico para preservar su microestructura y propiedades óptimas.
La característica composición de aleación de W6Mo5Cr4V2 permite alcanzar velocidades de corte significativamente superiores a las de los aceros para herramientas de baja aleación. Esto lo hace especialmente adecuado para herramientas de corte que trabajan en condiciones exigentes, como altas velocidades de corte, cargas pesadas y temperaturas de trabajo elevadas. Su versatilidad se extiende a diversas aplicaciones de corte de chapa metálica en diversos sectores industriales.
Propiedades mecánicas:
Especificaciones del tratamiento térmico:
Nota: Normalmente se recomiendan varios ciclos de revenido para conseguir un endurecimiento secundario y una estabilidad dimensional óptimos.
Características y aplicaciones:
El Cr12MoV es un acero para moldes de primera calidad que presenta características superiores a las del CR12, como mayor templabilidad, mayor dureza tras el temple y revenido, mayor resistencia y mejor tenacidad. Esta aleación presenta una capacidad de endurecimiento total en secciones de hasta 300-400 mm de diámetro, con una distorsión mínima durante el proceso de enfriamiento. Sin embargo, es importante tener en cuenta que el Cr12MoV presenta una plasticidad limitada a temperaturas elevadas.
La principal aplicación del Cr12MoV es la producción de cuchillas para cizallas hidráulicas, en particular las de gran sección transversal, geometrías complejas y requisitos de alta carga. Las cuchillas fabricadas con Cr12MoV presentan una durabilidad excepcional, capaz de soportar más de 800.000 ciclos de corte. Esto las hace idóneas para cortar materiales de gran dureza, como acero inoxidable y chapas de acero al silicio, en los que son fundamentales una vida útil prolongada de la herramienta y un rendimiento constante.
Propiedades mecánicas:
Esta gama de dureza garantiza una resistencia al desgaste y una retención del filo óptimas, cruciales para mantener la eficacia del corte durante largos periodos de uso.
Especificaciones del tratamiento térmico:
El régimen de tratamiento térmico especificado es crucial para conseguir la microestructura y las propiedades mecánicas deseadas. La temperatura de austenitización relativamente alta garantiza la disolución completa de los carburos, mientras que el rango de temperatura de revenido bajo mantiene una dureza elevada al tiempo que mejora ligeramente la tenacidad y la estabilidad dimensional.
Nota: Para un rendimiento óptimo, se recomienda realizar múltiples ciclos de revenido y considerar el tratamiento criogénico entre el temple y el revenido para minimizar la austenita retenida y mejorar aún más la resistencia al desgaste.
Características y aplicación:
El 9CrSi es un acero para herramientas de baja aleación y alta calidad conocido por su excepcional dureza y resistencia al desgaste, junto con una tenacidad moderada. Este grado de acero presenta una excelente estabilidad dimensional durante el tratamiento térmico, lo que lo hace adecuado para herramientas de corte de precisión e instrumentos de medición. Sin embargo, es importante tener en cuenta su susceptibilidad a la sensibilidad térmica, que puede provocar el endurecimiento de la superficie y un mayor riesgo de agrietamiento si no se manipula adecuadamente durante los procesos de fabricación.
Como acero versátil para herramientas de baja aleación, el 9CrSi presenta características superiores de temple y endurecimiento profundo. Estas propiedades, combinadas con su estabilidad durante el revenido, lo convierten en la elección ideal para aplicaciones que requieren un rendimiento constante en condiciones exigentes. Su capacidad para mantener bordes de corte afilados y resistir la deformación bajo carga contribuye a su popularidad en la industria de herramientas.
Una aplicación destacada del 9CrSi es la fabricación de cuchillas de cizallas hidráulicas con geometrías complejas. Estas cuchillas se benefician de la mínima distorsión del acero durante el tratamiento térmico, lo que garantiza un control dimensional preciso. La alta resistencia al desgaste del 9CrSi prolonga considerablemente la vida útil de las cuchillas, mientras que su composición optimizada permite realizar operaciones de corte eficientes a baja velocidad, reduciendo la generación de calor y la posible distorsión de la pieza.
9CrSi es especialmente adecuado para operaciones de cizallado con aceros suaves como A3 y Q235. Su combinación de dureza y tenacidad permite realizar cortes limpios con una formación mínima de rebabas, lo que aumenta la productividad y reduce la necesidad de operaciones secundarias.
Propiedades mecánicas:
Especificaciones del tratamiento térmico:
Nota: Los parámetros precisos del tratamiento térmico pueden variar en función de la aplicación específica y de las propiedades finales deseadas. Es crucial seguir las recomendaciones del fabricante y realizar las pruebas adecuadas para lograr un rendimiento óptimo.
Características y aplicación:
El T10A es un acero estructural al carbono de primera calidad conocido por su alta resistencia y su excepcional resistencia al desgaste. Sin embargo, presenta una baja dureza en caliente, una capacidad de temple limitada y una templabilidad reducida, junto con una tendencia a la deformación por temple significativa. Este tipo de acero es especialmente adecuado para la fabricación de cuchillas de cizalla que trabajan en entornos de corte difíciles que exigen una resistencia superior al desgaste. Destaca en aplicaciones en las que la cuchilla no está sometida a vibraciones fuertes y repentinas y requiere una combinación equilibrada de tenacidad y capacidad para mantener un filo de corte afilado. El T10A se utiliza específicamente en la fabricación de hojas de cizalla diseñadas para cortar chapas de acero A3 ordinario, un material habitual en aplicaciones industriales.
Propiedades mecánicas:
Esta gama de dureza garantiza un equilibrio óptimo entre la resistencia al desgaste y la tenacidad, factores críticos para el rendimiento y la longevidad de la cuchilla en las operaciones de cizallamiento industrial.
Especificaciones del tratamiento térmico:
Estos precisos parámetros de tratamiento térmico son cruciales para conseguir la microestructura y las propiedades mecánicas deseadas en el acero T10A. El proceso de templado a 770°C promueve la formación de martensita, mientras que el posterior revenido a 200°C ayuda a aliviar las tensiones internas y a afinar el equilibrio entre dureza y tenacidad. Este régimen de tratamiento térmico cuidadosamente controlado es esencial para optimizar el rendimiento de la hoja en las aplicaciones de corte previstas.
Características y aplicación:
El acero 45#, también conocido como AISI 1045 o C45 en las normas internacionales, es un acero estructural de carbono medio muy utilizado en la fabricación de maquinaria. Ofrece una combinación equilibrada de resistencia, tenacidad y maquinabilidad, lo que lo hace adecuado para diversas aplicaciones en el campo de la ingeniería mecánica.
Aunque el acero 45# presenta buenas características de corte y propiedades mecánicas favorables, su rendimiento en aplicaciones de alto desgaste, como las cuchillas de máquinas de corte de chapa, es limitado. Como acero de carbono medio, tiene una templabilidad moderada, alcanzando normalmente un rango de dureza de HRC 42-46 mediante procesos convencionales de tratamiento térmico. Para mejorar sus propiedades superficiales, se suele emplear una combinación de temple y revenido seguida de un endurecimiento superficial de alta frecuencia.
La resistencia al desgaste del acero 45# tratado térmicamente, aunque mejorada, es generalmente inferior a la de los aceros carburizados. Esta característica lo hace más adecuado para el corte de chapas no metálicas o en aplicaciones en las que la resistencia extrema al desgaste no es crítica. Para operaciones de corte de chapas metálicas, especialmente las que implican materiales más duros, suelen preferirse aceros para herramientas más especializados o aleaciones endurecidas superficialmente.
Propiedades mecánicas:
Especificaciones del tratamiento térmico:
Nota: Los parámetros exactos del tratamiento térmico pueden variar en función de los requisitos específicos de la aplicación y de las propiedades mecánicas deseadas. Factores como el espesor de la sección, la velocidad de enfriamiento y el tiempo de revenido también desempeñan un papel crucial a la hora de lograr el equilibrio óptimo de dureza, resistencia y tenacidad para el uso previsto.
Como fundador de MachineMFG, he dedicado más de una década de mi carrera a la industria metalúrgica. Mi amplia experiencia me ha permitido convertirme en un experto en los campos de la fabricación de chapa metálica, mecanizado, ingeniería mecánica y máquinas herramienta para metales. Estoy constantemente pensando, leyendo y escribiendo sobre estos temas, esforzándome constantemente por mantenerme a la vanguardia de mi campo. Deje que mis conocimientos y experiencia sean un activo para su empresa.
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