24 Materiales metálicos habituales en el troquelado

¿Alguna vez se ha preguntado qué hace que los intrincados moldes utilizados en objetos cotidianos sean tan precisos y duraderos? Este artículo explora los 24 materiales metálicos más utilizados en el procesamiento de moldes. Desde aceros al carbono hasta aceros inoxidables, descubra las propiedades y aplicaciones únicas de cada material. Prepárese para descubrir los secretos de los metales que dan forma a nuestro mundo.

24 tipos de materiales metálicos utilizados habitualmente en el troquelado

Índice

Hay más de 100 tipos de materiales que pueden utilizarse para el procesamiento de moldes, incluidos metales, plásticos, no metales inorgánicos y cera.

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Sin embargo, cada material tiene su propia finalidad y requisitos específicos en función de las necesidades reales.

Hoy hablaremos de los 24 materiales metálicos más utilizados en el procesamiento de moldes.

Tipos de materiales metálicos utilizados habitualmente en el troquelado

1. #45 - Acero estructural al carbono de alta calidad

Características principales:

El AISI 1045 (equivalente al #45 en algunas normas) es un acero versátil de carbono medio muy utilizado en la industria manufacturera. Esta calidad ofrece un excelente equilibrio entre resistencia, tenacidad y resistencia al desgaste cuando se somete a un tratamiento térmico adecuado. Su contenido de carbono (normalmente 0,42-0,50%) permite un endurecimiento significativo mediante temple y revenido, lo que mejora las propiedades mecánicas.

Sin embargo, debido a su contenido medio de carbono, el acero #45 presenta una templabilidad moderada, lo que puede dificultar la obtención de una dureza uniforme en secciones transversales más grandes o cuando se utilizan agentes de temple menos severos. Para mitigar los posibles problemas de agrietamiento durante el temple en agua, especialmente en componentes con geometrías complejas o espesores variables, a menudo se prefiere el temple en aceite o los agentes de temple poliméricos.

Para obtener resultados óptimos:

  • Componentes pequeños (<25 mm de espesor): Emplear tratamiento térmico completo de temple y revenido.
  • Componentes más grandes (>25 mm de espesor): Normalizado para refinar la estructura del grano y mejorar la uniformidad, seguido de revenido si se requiere una mayor resistencia.

Aplicaciones:

El acero 45 se utiliza ampliamente en la fabricación de piezas portantes y móviles críticas que exigen una gran resistencia y una buena resistencia al desgaste. Las aplicaciones más comunes son:

  1. Componentes de transmisión de potencia: Ejes, engranajes, cremalleras y tornillos sin fin.
  2. Turbomaquinaria: Rodetes de turbina y pistones de compresor
  3. Automoción: Cigüeñales, ejes y bielas
  4. Maquinaria pesada: Dientes, pernos y bujes de excavadoras

Al soldar acero #45, es esencial tomar las precauciones adecuadas:

  • Precalentar a 150-200°C (300-400°F) para reducir la velocidad de enfriamiento y minimizar el riesgo de agrietamiento por frío.
  • Utilizar electrodos o procesos con bajo contenido en hidrógeno para evitar el agrietamiento inducido por el hidrógeno.
  • Realizar un tratamiento térmico posterior a la soldadura (recocido de alivio de tensiones) a 550-650°C (1020-1200°F) para aliviar las tensiones residuales y mejorar las propiedades mecánicas de la zona afectada por el calor.

Siguiendo estas directrices, los fabricantes pueden aprovechar al máximo las capacidades del acero #45 y mitigar al mismo tiempo los posibles problemas de fabricación.

2. Q235A (acero A3): el acero estructural al carbono más utilizado.

Características principales:

El Q235A, también conocido como acero A3, es un acero estructural de bajo contenido en carbono que ofrece un excelente equilibrio entre propiedades y rentabilidad. Este material presenta una gran plasticidad y tenacidad, una soldabilidad superior, una excelente capacidad de estampación en frío, una resistencia moderada (con un límite elástico de aproximadamente 235 MPa) y un buen comportamiento en la flexión en frío. Su contenido de carbono suele oscilar entre 0,14% y 0,22%, lo que contribuye a su versatilidad en diversos procesos de fabricación.

Aplicaciones:

El Q235A se utiliza ampliamente en componentes y estructuras soldadas con requisitos generales de carga. Su combinación de propiedades hace que sea adecuado para una amplia gama de aplicaciones, incluyendo:

  1. Elementos estructurales: Tirantes, bielas, pernos, ejes y estructuras de soporte.
  2. Elementos de fijación: Tornillos, tuercas y casquillos
  3. Bases y bastidores de máquinas
  4. Estructuras de edificios: Vigas, pilares y cerchas para edificios de baja y mediana altura
  5. Componentes de puentes: Elementos estructurales secundarios y refuerzos para puentes con requisitos de fuerza mínima
  6. Recipientes a presión: Para aplicaciones de baja presión
  7. Maquinaria agrícola: Componentes y bastidores diversos
  8. Industria del automóvil: Componentes no críticos de chasis y carrocería

La buena conformabilidad del material permite procesos de fabricación eficientes como el doblado, el estampado y la soldadura, lo que lo convierte en una opción popular tanto para aplicaciones estructurales a gran escala como para componentes más pequeños e intrincados. Su resistencia moderada y su alta ductilidad proporcionan un buen factor de seguridad en diseños en los que debe evitarse un fallo repentino.

A la hora de seleccionar el acero Q235A para aplicaciones específicas, los ingenieros deben tener en cuenta factores como los requisitos de carga, las condiciones ambientales y el potencial de carga por fatiga o impacto. Aunque el Q235A ofrece un excelente rendimiento general, para aplicaciones más exigentes pueden ser necesarios aceros de mayor resistencia.

3. 40Cr - Una aleación de acero estructural versátil con un amplio abanico de aplicaciones

Características principales:

El 40Cr se caracteriza por su excelente equilibrio de propiedades mecánicas, incluida una notable tenacidad al impacto a baja temperatura y una menor sensibilidad a la entalla tras los tratamientos de temple y revenido. Su superior templabilidad permite una elevada resistencia a la fatiga cuando se refrigera con aceite, aunque las geometrías complejas pueden ser susceptibles de agrietarse si se refrigera con agua.

El material presenta una plasticidad moderada a la flexión en frío y una maquinabilidad favorable en estado templado o revenido y revenido. Sin embargo, su escasa soldabilidad requiere un precalentamiento a 100-150°C para mitigar los riesgos de fisuración durante los procesos de soldadura. El 40Cr se utiliza normalmente en estado templado y revenido, con opciones adicionales de tratamiento superficial que incluyen la carbonitruración y el temple superficial de alta frecuencia para mejorar las características de rendimiento.

Aplicaciones:

  1. Templado y revenido:
  • Componentes de maquinaria de velocidad y carga medias
  • Piezas de precisión como engranajes de máquinas herramienta, ejes, tornillos sinfín, ejes estriados y manguitos guardacabos.
  1. Templado, revenido y templado superficial de alta frecuencia:
  • Piezas que requieren una gran dureza superficial y resistencia al desgaste
  • Componentes críticos de automoción e industriales, incluidos engranajes, ejes, cigüeñales, husillos, manguitos, pasadores, bielas, tuercas de husillo y válvulas de admisión.
  1. Templado y revenido a media temperatura:
  • Componentes de impacto de carga pesada y velocidad media
  • Piezas especializadas como rotores de bombas de aceite, bloques deslizantes, engranajes, ejes principales y collarines.
  1. Templado y revenido a baja temperatura:
  • Aplicaciones pesadas, de bajo impacto y resistentes al desgaste
  • Componentes de precisión, incluidos tornillos sinfín, husillos, ejes y collares
  1. Carbonitrurado:
  • Piezas de transmisión de gran tamaño que requieren una gran tenacidad al impacto a baja temperatura
  • Componentes críticos de la transmisión, como ejes y engranajes, en entornos exigentes

La capacidad de esta versátil aleación para someterse a diversos tratamientos térmicos y modificaciones superficiales la convierte en una opción ideal para una amplia gama de aplicaciones de ingeniería, especialmente cuando se requiere una combinación de resistencia, resistencia al desgaste y tenacidad.

4. HT150 - Fundición gris

Aplicaciones:

HT150, un grado de fundición gris, se utiliza ampliamente en aplicaciones industriales y de automoción debido a su excelente colabilidad, maquinabilidad y propiedades de amortiguación de vibraciones. Este versátil material se emplea habitualmente en la fabricación de:

  1. Componentes de la cadena cinemática: Cajas de cambios, culatas y volantes de inercia.
  2. Estructuras de máquinas herramienta: Bancadas y bases de máquinas, que proporcionan estabilidad y absorción de vibraciones.
  3. Sistemas de manipulación de fluidos: Cuerpos de bombas, cuerpos de válvulas y cilindros hidráulicos, aprovechando su buena estanqueidad a la presión.
  4. Elementos de transmisión de potencia: Poleas y tapas de cojinetes, que se benefician de su resistencia al desgaste.
  5. Equipos industriales: Cajas y carcasas diversas, aprovechando su facilidad para moldear formas complejas.

La alta conductividad térmica del material lo hace adecuado para componentes expuestos a fluctuaciones de temperatura, mientras que sus propiedades autolubricantes gracias a las escamas de grafito mejoran su rendimiento en aplicaciones con superficies deslizantes. Al diseñar con HT150, los ingenieros deben tener en cuenta su resistencia a la tracción relativamente baja en comparación con el acero, pero pueden aprovechar su rentabilidad y su excelente moldeabilidad para piezas grandes y complejas.

5. 35 - materiales comunes de diversas piezas y elementos de fijación estándar

Características principales:

Este grado de acero de carbono medio presenta una combinación bien equilibrada de resistencia y ductilidad, lo que lo hace versátil para diversos procesos de fabricación. Entre sus características destacan:

  1. Resistencia adecuada: Ofrece un buen equilibrio entre resistencia a la tracción y límite elástico, oscilando normalmente entre 500 y 700 MPa de resistencia última a la tracción tras el tratamiento térmico.
  2. Excelente plasticidad: Demuestra una alta conformabilidad en condiciones de trabajo tanto en frío como en caliente, lo que permite realizar operaciones de conformado complejas.
  3. Trabajabilidad superior en frío: Especialmente adecuado para procesos de conformado en frío como el recalcado, la extrusión y el trefilado, lo que permite la producción de piezas complejas con tolerancias estrechas.
  4. Soldabilidad aceptable: Puede soldarse con las técnicas de soldadura habituales, aunque puede ser necesario precalentar las secciones más gruesas para evitar el agrietamiento por frío.
  5. Baja templabilidad: Permite el endurecimiento selectivo de zonas específicas manteniendo un núcleo resistente, ideal para piezas que requieren superficies resistentes al desgaste e interiores resistentes a los impactos.
  6. Opciones versátiles de tratamiento térmico: Puede normalizarse para mejorar la resistencia y la uniformidad o templarse y revenirse para optimizar las propiedades mecánicas, consiguiendo normalmente una microestructura martensítica o bainítica de grano fino.

Aplicaciones:

Este material se utiliza ampliamente en la producción de componentes críticos que exigen una combinación de resistencia, tenacidad y resistencia a la fatiga:

  1. Industria del automóvil: Cigüeñales, bielas y engranajes de transmisión.
  2. Maquinaria pesada: Palancas, grilletes y enganches de alta resistencia.
  3. Industria de elementos de fijación: Pernos, espárragos y tuercas de alta resistencia para aplicaciones críticas.
  4. Piezas estándar: Ejes, pasadores y bujes en diversos conjuntos mecánicos.
  5. Utillaje: Punzones, matrices y herramientas de conformado para operaciones metalúrgicas.
  6. Maquinaria agrícola: Rejas de arado, púas de cultivador y componentes de cosechadora.

La capacidad del material para soportar altas cargas cíclicas, junto con su buena mecanizabilidad y respuesta al tratamiento térmico, lo convierten en una excelente opción para componentes que requieren un rendimiento fiable en condiciones exigentes. Su amplia disponibilidad y sus técnicas de procesamiento bien establecidas contribuyen a su popularidad en la fabricación de diversas piezas estándar y elementos de fijación en múltiples industrias.

6. 65Mn - Acero común para muelles

Aplicaciones:

El 65Mn se utiliza ampliamente en la fabricación de diversos componentes de muelles, aprovechando su excelente elasticidad y resistencia a la fatiga. Este acero al manganeso con alto contenido en carbono es especialmente adecuado para aplicaciones de muelles de tamaño pequeño y mediano en diversos sectores.

Entre las principales aplicaciones figuran:

  1. Muelles planos: Muelles de ballesta, muelles de disco y muelles ondulados para suspensiones de automóviles y maquinaria industrial.
  2. Muelles redondos: Muelles de compresión, extensión y torsión para dispositivos y equipos mecánicos.
  3. Muelles amortiguadores: Elementos amortiguadores de vibraciones en vehículos y maquinaria pesada.
  4. Muelles de válvula: Componentes críticos en los motores de combustión interna, que garantizan una sincronización precisa de las válvulas.
  5. Muelles de embrague: Piezas esenciales en los conjuntos de embrague de automoción e industriales.
  6. Muelles de freno: Muelles de retorno en sistemas de freno para vehículos y equipos industriales.
  7. Muelles en espiral en frío: Diversas aplicaciones de muelles helicoidales formados a temperatura ambiente.
  8. Anillos de retención: Anillos de retención utilizados en conjuntos para mantener las posiciones de los componentes.
  9. Arandelas elásticas: Componentes de soporte de carga y antiaflojamiento en uniones atornilladas.

La combinación de resistencia, ductilidad y resistencia al desgaste del 65Mn lo convierte en la opción ideal para aplicaciones que requieren una elevada carga cíclica y un rendimiento constante durante largos periodos. Sin embargo, los diseñadores deben tener en cuenta su moderada resistencia a la corrosión y su potencial de fragilización por hidrógeno en determinados entornos.

7. 0Cr18Ni9 - el acero inoxidable austenítico más utilizado (AISI 304, JIS SUS304)

Características:

El 0Cr18Ni9, también conocido como acero inoxidable 18/8, es un acero inoxidable austenítico versátil al cromo-níquel. Su composición química incluye normalmente 18% de cromo y 8-10% de níquel, lo que le confiere una excelente resistencia a la corrosión, conformabilidad y propiedades mecánicas. Este grado ofrece:

  • Resistencia superior a la corrosión general y a las picaduras en diversos entornos
  • Excelente ductilidad y tenacidad, incluso a temperaturas criogénicas
  • Buena soldabilidad con métodos de soldadura convencionales
  • Propiedades no magnéticas en estado recocido
  • Excelente resistencia y tenacidad a bajas temperaturas

Aplicaciones:

Debido a su excelente combinación de propiedades, el 0Cr18Ni9 se utiliza ampliamente en diversas industrias:

  1. Alimentación y bebidas: Equipos de procesamiento, tanques de almacenamiento, utensilios y accesorios de cocina comercial.
  2. Procesamiento químico: Recipientes a presión, intercambiadores de calor y sistemas de tuberías
  3. Arquitectura: Fachadas, barandillas y elementos decorativos
  4. Automoción: Sistemas de escape, molduras y componentes estructurales
  5. Medicina: instrumentos e implantes quirúrgicos
  6. Aplicaciones criogénicas: Recipientes de almacenamiento y transporte de gases licuados
  7. Entornos marinos: Acondicionamiento de embarcaciones y estructuras costeras

Su versatilidad, unida a su excelente resistencia a la corrosión y conformabilidad, convierten al 0Cr18Ni9 en la mejor elección para una amplia gama de aplicaciones que requieren un equilibrio entre rendimiento, durabilidad y rentabilidad.

8. Cr12 - Acero común para matrices de trabajo en frío (acero americano D3, acero japonés SKD1)

Características:

El acero Cr12 es un acero ledeburítico para herramientas con alto contenido en carbono y cromo, muy utilizado en aplicaciones de trabajo en frío. Su composición química incluye normalmente 1,9-2,2% C y 11-13% Cr, lo que da como resultado una excelente templabilidad y una resistencia superior al desgaste. El alto contenido de cromo forma carburos complejos que mejoran la resistencia del acero al desgaste abrasivo y adhesivo. El Cr12 presenta una buena estabilidad dimensional durante el tratamiento térmico, manteniendo su forma y tamaño con una distorsión mínima.

Aplicaciones:

A pesar de su excelente resistencia al desgaste, el alto contenido de carbono del acero Cr12 (aproximadamente 2%) provoca una tenacidad al impacto relativamente baja y una mayor susceptibilidad a la fractura frágil. La formación de carburos eutécticos grandes y desigualmente distribuidos puede comprometer aún más su tenacidad. Sin embargo, estas limitaciones suelen verse compensadas por su excepcional resistencia al desgaste en muchas aplicaciones de trabajo en frío.

El acero Cr12 se utiliza ampliamente en la fabricación de:

  1. Matrices y punzones de estampación en frío de alta resistencia al desgaste
  2. Matrices de corte y recorte para la transformación de chapas metálicas
  3. Matrices de extrusión en frío, incluidas las matrices cóncavas y los punzones
  4. Herramientas de medición de precisión, como calibres y manguitos de taladro
  5. Matrices de trefilado y placas de frotamiento de alambre para la industria del alambre
  6. Matrices de embutición profunda para el conformado de piezas de chapa
  7. Matrices de compactación en frío para aplicaciones pulvimetalúrgicas
  8. Cuchillas para cortar materiales abrasivos
  9. Rodillos para laminadores en frío
  10. Placas de desgaste en equipos de manipulación de materiales

Para optimizar su rendimiento, el acero Cr12 suele someterse a un proceso de tratamiento térmico cuidadosamente controlado, que incluye la austenitización a 920-980°C, el temple en aceite y el revenido a 180-220°C para alcanzar una dureza de 58-62 HRC. Para aplicaciones que requieren una mayor tenacidad, pueden emplearse técnicas avanzadas de tratamiento térmico, como el tratamiento criogénico profundo o múltiples ciclos de revenido.

Al seleccionar el acero Cr12 para aplicaciones específicas, los ingenieros deben considerar cuidadosamente el equilibrio entre los requisitos de resistencia al desgaste y tenacidad, y a menudo exploran tratamientos superficiales o grados alternativos de acero para herramientas para componentes sometidos a altas cargas de impacto.

9. DC53 - Acero premium para matrices de trabajo en frío de Japón

Características:

DC53 es un acero para matrices de trabajo en frío de alto rendimiento desarrollado por Daido Steel, un renombrado fabricante japonés de aceros especiales. Este avanzado material presenta una excepcional combinación de alta resistencia, tenacidad superior y excelente estabilidad dimensional. Tras someterse a un proceso especializado de revenido a alta temperatura, el DC53 alcanza unas características extraordinarias:

  1. Elevada dureza (normalmente 60-62 HRC) sin comprometer la tenacidad
  2. Excelente resistencia al desgaste, superior a la de muchos aceros para matrices tradicionales
  3. Mayor estabilidad térmica, lo que reduce el riesgo de recalentamiento
  4. Mecanizado superior, especialmente en operaciones de electroerosión y corte por hilo
  5. Buena nitridabilidad para mejorar la superficie cuando sea necesario

La exclusiva composición de la aleación DC53, que incluye niveles optimizados de cromo, molibdeno y vanadio, contribuye a su excelente rendimiento en aplicaciones exigentes de trabajo en frío.

Aplicaciones:

El DC53 se ha generalizado en las operaciones de mecanizado de precisión en frío, en las que la vida útil de la herramienta y la precisión dimensional son fundamentales. Las aplicaciones más comunes son:

  1. Matrices de estampación en frío de alta precisión para las industrias de automoción y electrónica
  2. Matrices progresivas para el conformado de chapas complejas
  3. Matrices de trefilado avanzadas para la producción de alambre, barras y tubos
  4. Matrices de laminado de roscas para elementos de fijación de alta resistencia
  5. Matrices y punzones de forja en frío para componentes de forma casi neta
  6. Troqueles de corte de precisión para cantos limpios en materiales gruesos
  7. Herramientas de acuñado y dimensionado para la formación de detalles intrincados

Las excepcionales propiedades de la DC53 la hacen especialmente adecuada para series de producción de gran volumen, en las que la longevidad de la herramienta y la calidad constante de las piezas son esenciales para la eficacia operativa y la rentabilidad.

10. Dccr12mov - Acero al cromo resistente al desgaste

Dccr12mov es un avanzado acero al cromo resistente al desgaste que ofrece unas características de rendimiento superiores a las del acero Cr12 tradicional. Esta variante nacional presenta un menor contenido de carbono y una mayor uniformidad de los carburos gracias a la adición estratégica de molibdeno (Mo) y vanadio (V). El Mo reduce eficazmente la segregación de carburos y mejora la templabilidad, mientras que el V refina la estructura del grano y aumenta significativamente la tenacidad.

Este tipo de acero presenta una excepcional templabilidad, que permite el temple total en secciones de hasta 400 mm de espesor. Mantiene una excelente dureza y resistencia al desgaste a temperaturas elevadas de 300 a 400°C, superando a muchos aceros para herramientas convencionales. La tenacidad mejorada en comparación con el acero Cr12, junto con el mínimo cambio de volumen durante el tratamiento térmico, garantiza la estabilidad dimensional en aplicaciones de utillaje complejas.

Las propiedades clave de Dccr12mov incluyen:

  1. Gran resistencia al desgaste
  2. Excelente templabilidad
  3. Mayor resistencia
  4. Buena estabilidad térmica
  5. Propiedades mecánicas generales mejoradas

Estas características hacen del Dccr12mov un material ideal para la fabricación de una amplia gama de herramientas de alto rendimiento, entre las que se incluyen:

  • Moldes de gran sección con geometrías complejas
  • Herramientas de alto impacto
  • Troqueles de dibujo
  • Matrices de punzonado y troquelado
  • Troqueles para recortar y ribetear
  • Matrices de trefilado
  • Matrices de extrusión en frío
  • Tijeras de corte en frío
  • Hojas de sierra circular
  • Instrumentos de medición de precisión
  • Componentes de utillaje normalizados

La versatilidad y durabilidad de la Dccr12mov la convierten en la opción preferida para aplicaciones que requieren una mayor vida útil de la herramienta, tolerancias ajustadas y resistencia a las exigentes condiciones de funcionamiento de los entornos de fabricación modernos.

11. SKD11 - Acero para herramientas de alto rendimiento

El SKD11, también conocido como D2 en la norma AISI, es un acero para herramientas de alto contenido en carbono y cromo, famoso por su excepcional resistencia al desgaste y estabilidad dimensional. Desarrollada en Japón, la variante Hitachi del SKD11 representa un avance significativo en la tecnología de producción del acero. Esta versión mejorada presenta una microestructura refinada caracterizada por:

  1. Estructura de fundición mejorada: Utilizando técnicas avanzadas de control de la solidificación, se optimiza la distribución del carburo primario del acero, reduciendo la formación de bandas de carburo y mejorando la homogeneidad general.
  2. Refinamiento del grano: Mediante un tratamiento térmico preciso y velocidades de enfriamiento controladas, se minimiza el tamaño del grano de austenita, lo que conduce a una estructura martensítica más fina tras el enfriamiento.

Estas mejoras metalúrgicas dan como resultado un equilibrio superior de propiedades mecánicas en comparación con el acero Cr12MoV (D2) convencional:

  • Mayor tenacidad: La estructura refinada del grano mejora la resistencia a las grietas y reduce el riesgo de fractura frágil en condiciones de gran tensión.
  • Mayor resistencia al desgaste: La distribución y morfología optimizadas del carburo contribuyen a mejorar la resistencia al desgaste por abrasión y adherencia.
  • Mayor estabilidad térmica: La microestructura refinada presenta una mayor resistencia al reblandecimiento a temperaturas elevadas.

En consecuencia, las matrices y herramientas fabricadas con acero tipo SKD11 Hitachi demuestran una mayor vida útil, especialmente en aplicaciones que implican:

  • Utillaje de trabajo en frío para grandes volúmenes de producción
  • Operaciones de punzonado y conformado de materiales de alta resistencia
  • Aplicaciones de corte y cizallado de precisión

El rendimiento superior del acero tipo SKD11 Hitachi se traduce en una reducción del tiempo de inactividad, una disminución de los costes de utillaje y una mejora de la calidad de las piezas en las operaciones de conformado y corte de metales.

12. D2 - Acero con alto contenido de carbono y cromo para trabajo en frío

El acero D2, desarrollado originalmente en Estados Unidos, es un acero para herramientas templado al aire de primera calidad ampliamente reconocido por sus excepcionales propiedades. Este acero de alta aleación se caracteriza por su alto contenido en carbono (normalmente 1,4-1,6%) y cromo (11-13%), lo que contribuye a su excelente rendimiento en aplicaciones de trabajo en frío.

Entre los atributos clave del acero D2 se incluyen:

  1. Excelente templabilidad: El D2 puede alcanzar altos niveles de dureza (58-62 HRC) mediante enfriamiento por aire, lo que elimina la necesidad de un enfriamiento rápido y reduce los riesgos de distorsión.
  2. Resistencia superior al desgaste: La presencia de carburos de cromo en su microestructura imparte una excepcional resistencia a la abrasión, crucial para prolongar la vida útil de la herramienta en entornos de producción de gran volumen.
  3. Buena estabilidad dimensional: El D2 presenta una deformación mínima por tratamiento térmico, normalmente inferior a 0,1%, lo que garantiza una alta precisión en las herramientas acabadas.
  4. Mayor resistencia a la corrosión: El alto contenido en cromo proporciona una mayor resistencia a la oxidación y a la corrosión, especialmente tras un tratamiento térmico y un acabado superficial adecuados.
  5. Tenacidad adecuada: Aunque no es tan duro como otros aceros para herramientas, el D2 ofrece una combinación equilibrada de dureza y tenacidad adecuada para la mayoría de las aplicaciones de trabajo en frío.

Consideraciones sobre el tratamiento térmico:

  • Recocido: 870-900°C (1600-1650°F), enfriamiento lento
  • Endurecimiento: 1010-1040°C (1850-1900°F), enfriado al aire
  • Temple: 200-550°C (400-1020°F), dependiendo de la dureza deseada

El acero D2 destaca en la fabricación de:

  • Matrices de alta precisión para trabajo en frío (estampado, conformado, corte)
  • Herramientas de corte de larga duración (cuchillas de cizalla, cuchillas cortadoras, cuchillas de afeitar industriales)
  • Componentes resistentes al desgaste (calibres, punzones, rodillos bruñidores)
  • Utillaje especializado para las industrias transformadoras del plástico y la madera

Aunque el D2 ofrece numerosas ventajas, los usuarios deben ser conscientes de su coste relativamente elevado y de la necesidad de un tratamiento térmico adecuado para conseguir unas propiedades óptimas. Además, su mecanizabilidad en estado recocido es difícil, y a menudo requiere operaciones de rectificado para darle la forma final.

13. SKD11 (SLD) - Acero con alto contenido de cromo y tenacidad sin deformación

SKD11, también conocido como SLD, es un acero para herramientas de alto rendimiento desarrollado y producido por Hitachi Metals en Japón. Este avanzado grado de acero se caracteriza por su excepcional combinación de resistencia al desgaste, tenacidad y estabilidad dimensional.

La composición única del SKD11 presenta mayores cantidades de molibdeno (Mo) y vanadio (V), que mejoran significativamente la microestructura del acero. Estos elementos de aleación favorecen una estructura de grano refinada y mejoran la morfología de los carburos, lo que se traduce en unas propiedades mecánicas superiores a las de aceros para herramientas convencionales como SKD1 y D2.

Entre las principales ventajas de SKD11 se incluyen:

  1. Mayor resistencia y tenacidad: La microestructura refinada contribuye a mejorar el rendimiento mecánico general.
  2. Excelente resistencia al desgaste: La distribución optimizada del carburo proporciona una resistencia superior al desgaste abrasivo y adhesivo.
  3. Mayor resistencia al reendurecimiento: Esta propiedad ayuda a mantener la dureza y la estabilidad dimensional durante los ciclos de tratamiento térmico.
  4. Mayor vida útil: La combinación de resistencia al desgaste y tenacidad prolonga la vida útil de las herramientas y troqueles.
  5. Estabilidad dimensional: La característica de "no deformación" minimiza la distorsión durante el tratamiento térmico y el uso en servicio.

El SKD11 se utiliza ampliamente en aplicaciones de alta demanda, en particular en la fabricación de:

  • Matrices de embutición y punzones para operaciones de embutición profunda
  • Matrices de forja en frío
  • Herramientas de corte de precisión
  • Moldes para muelas de impacto
  • Herramientas de estampación y conformado de alto rendimiento

Las propiedades superiores del SKD11 lo convierten en la elección ideal para aplicaciones que requieren una mayor vida útil de la herramienta, tolerancias ajustadas y resistencia a condiciones de trabajo difíciles.

14. DC53 - Acero al cromo de alta tenacidad

DC53 es un acero de calidad superior para herramientas de trabajo en frío desarrollado por Daido Steel en Japón, diseñado específicamente para aplicaciones de troqueles de alto rendimiento.

Esta aleación avanzada presenta unas características de dureza superiores tras el tratamiento térmico en comparación con el acero convencional SKD11 (AISI D2). Mediante procesos optimizados de revenido a alta temperatura, DC53 puede alcanzar un impresionante rango de dureza de 62-63 HRC, superando los niveles de dureza típicos de SKD11.

La composición y el tratamiento térmico exclusivos de DC53 dan como resultado una notable combinación de fuerza, resistencia al desgaste y tenacidad. En particular, su tenacidad al impacto es aproximadamente el doble que la del SKD11, lo que mejora significativamente su resistencia a la fractura frágil en condiciones de gran tensión.

La excepcional tenacidad del DC53 se traduce en una resistencia superior a las grietas y una estabilidad dimensional durante la fabricación y el funcionamiento de las matrices para trabajo en frío. Esta característica prolonga sustancialmente la vida útil de las matrices y herramientas, reduciendo el tiempo de inactividad y los costes de sustitución en las aplicaciones industriales.

Una ventaja clave del DC53 es su bajo perfil de tensiones residuales, que se minimiza aún más tras el revenido a alta temperatura. Esta propiedad contribuye a mejorar la estabilidad dimensional y a reducir el riesgo de alabeo durante el mecanizado y el uso en servicio.

DC53 demuestra unas características superiores de mecanizabilidad y mecanizado por electroerosión (EDM) en comparación con SKD11. La menor tendencia al agrietamiento y la deformación durante los procesos de electroerosión por hilo permite una fabricación más precisa y eficiente de matrices de formas complejas.

Entre las aplicaciones habituales de la DC53 se encuentran las matrices de estampación de alta precisión, las matrices de forja en frío y las matrices de embutición profunda, especialmente en industrias que requieren tolerancias estrechas y una mayor vida útil de las herramientas. Sus propiedades equilibradas la hacen especialmente adecuada para matrices de gran sección y sometidas a elevadas cargas de impacto.

15. SKH-9 - Acero de alta velocidad de primera calidad con resistencia al desgaste y dureza superiores

El SKH-9, desarrollado y producido por Hitachi Metals en Japón, es un acero rápido de alto rendimiento (HSS) famoso por su excepcional combinación de resistencia al desgaste, tenacidad y resistencia. Este versátil acero para herramientas se emplea ampliamente en la fabricación de componentes industriales críticos, especialmente los sometidos a condiciones de gran tensión y desgaste.

Entre las principales aplicaciones de SKH-9 se incluyen:

  1. Matrices de forja en frío: Soporta elevadas fuerzas de compresión e impactos repetitivos.
  2. Cuchillas cortadoras: Mantiene los bordes de corte afilados durante periodos prolongados
  3. Brocas: Ofrece una excelente resistencia al calor y rendimiento de corte
  4. Escariadores: Proporciona un acabado preciso de los orificios con un desgaste mínimo
  5. Punzones: Resiste la deformación bajo cargas elevadas

Las propiedades superiores del SKH-9 se atribuyen a su composición química cuidadosamente equilibrada y a su proceso de tratamiento térmico optimizado. Los elementos de aleación típicos incluyen tungsteno, molibdeno, vanadio y cobalto, que contribuyen a la formación de carburos duros y una matriz martensítica estable.

En comparación con los aceros rápidos convencionales, el SKH-9 ofrece:

  • Dureza roja mejorada: Mantiene la dureza y el rendimiento de corte a temperaturas elevadas.
  • Mejor retención del filo: Prolonga la vida útil de la herramienta y reduce el tiempo de inactividad para sustituciones.
  • Mayor resistencia al impacto: Minimiza el astillado y el fallo prematuro en operaciones de corte interrumpido.

Estas características hacen del SKH-9 una elección ideal para aplicaciones que requieren una larga vida útil de la herramienta, un rendimiento constante y la capacidad de mecanizar materiales difíciles. Aunque puede tener un coste inicial más elevado en comparación con algunas calidades de HSS estándar, la mayor vida útil y la mejora de la productividad suelen traducirse en un menor coste global por pieza producida.

16. ASP 23 - Acero rápido pulvimetalúrgico

ASP 23 es un acero rápido pulvimetalúrgico de primera calidad desarrollado y fabricado en Suecia. Este avanzado material es famoso por su excepcional microestructura, caracterizada por una distribución uniforme y fina del carburo. Esta estructura única es el resultado del proceso pulvimetalúrgico, que consiste en atomizar el acero fundido en finas partículas de polvo y luego consolidarlas a alta presión y temperatura.

Entre los atributos clave de ASP 23 se incluyen:

  1. Resistencia superior al desgaste: La dispersión homogénea de carburos duros por toda la matriz mejora la resistencia a la abrasión, alargando significativamente la vida útil de la herramienta.
  2. Excelente tenacidad: A pesar de su elevada dureza, ASP 23 mantiene una tenacidad notable, lo que reduce el riesgo de astillado y el fallo prematuro de la herramienta.
  3. Estabilidad dimensional: El material presenta una distorsión mínima durante el tratamiento térmico, lo que garantiza tolerancias precisas en las herramientas acabadas.
  4. Mecanizado mejorado: En comparación con los aceros rápidos convencionales, ASP 23 ofrece una mejor rectificabilidad y responde mejor al mecanizado por electroerosión (EDM).
  5. Rendimiento uniforme: La microestructura uniforme se traduce en un rendimiento predecible y fiable de la herramienta en todos los lotes.

La ASP 23 tiene una amplia aplicación en herramientas de corte de alto rendimiento, especialmente en aquellas que requieren una vida útil prolongada en condiciones exigentes. Las aplicaciones más comunes son:

  • Punzones y matrices para operaciones de trabajo en frío
  • Matrices de embutición profunda para conformado de chapa
  • Brocas helicoidales e insertos de perforación
  • Fresas y fresas frontales
  • Cuchillas industriales para corte de metales

La combinación de resistencia al desgaste, tenacidad y estabilidad térmica hace que ASP 23 sea la elección ideal para herramientas que funcionan tanto en escenarios de corte intermitente como continuo, especialmente cuando se procesan materiales abrasivos o difíciles de mecanizar.

17. P20 - moldes de plástico de requisitos generales

P20 es un versátil acero de molde preendurecido ampliamente utilizado en la industria del moldeo por inyección de plástico para aplicaciones de uso general. Este tipo de acero ofrece un excelente equilibrio entre mecanizabilidad, pulibilidad y resistencia al desgaste. Puede procesarse fácilmente con métodos de mecanizado convencionales y de electroerosión (EDM). En su estado preendurecido, el P20 presenta normalmente una dureza de 30-34 HRC (aproximadamente 285-320 HB), lo que elimina la necesidad de un tratamiento térmico adicional en la mayoría de las aplicaciones.

Cuando se requiere una mayor dureza, el P20 puede someterse a un tratamiento térmico adicional. Tras un temple y revenido adecuados, puede alcanzar niveles de dureza de hasta 50-54 HRC, lo que mejora su resistencia al desgaste y su capacidad de carga. Este grado de acero se caracteriza por su dureza uniforme en toda la sección transversal, su buena estabilidad dimensional y su excelente soldabilidad. Estas propiedades hacen del P20 una opción ideal para moldes grandes, utillajes de prototipos y moldes de inyección de plástico de volumen de producción bajo a medio.

El acero P20 tiene aplicaciones que van más allá de los moldes de plástico, incluidas las matrices de fundición a presión, las matrices de extrusión y diversos componentes de utillaje industrial en los que es crucial combinar dureza y resistencia al desgaste. Su composición equilibrada, que suele incluir cromo, molibdeno y manganeso, contribuye a su rendimiento superior en entornos de moldeo exigentes.

18. 718 - Moldes de plástico grandes y pequeños con requisitos elevados

El AISI P20 modificado (DIN 1.2738), un acero para moldes de primera calidad fabricado en Suecia, está diseñado específicamente para moldes de plástico grandes y pequeños con especificaciones exigentes. Este versátil material ofrece una maquinabilidad excepcional mediante técnicas de mecanizado por electroerosión (EDM). Se suministra preendurecido, con una dureza de 290 a 330 HB (Brinell). Cuando se requiere una mayor resistencia al desgaste, puede endurecerse hasta alcanzar 52 HRC (Rockwell C).

Las principales características de este acero para moldes incluyen:

  1. Excelente capacidad de pulido para acabados superficiales de alta calidad
  2. Buena resistencia al desgaste y estabilidad dimensional
  3. Distribución uniforme de la dureza en grandes secciones transversales
  4. Soldabilidad mejorada para reparaciones y modificaciones
  5. Adecuado para procesos de texturizado y fotograbado

Estas propiedades hacen del 718 una opción ideal para moldes de inyección, moldes de compresión y moldes de soplado complejos y de alto rendimiento en la industria del plástico, especialmente para aplicaciones de automoción, electrónica de consumo y dispositivos médicos.

19. Nak80 - Acero para moldes de plástico de alta precisión y alto espejo

Daido Steel Co., Ltd. de Japón produce Nak80, un acero para moldes preendurecido conocido por sus excepcionales propiedades en aplicaciones de moldeo de plásticos de alta precisión. Este acero de primera calidad presenta una dureza de suministro de 37-40 HRC (aproximadamente 370-400 HB) y puede someterse a un tratamiento térmico adicional para alcanzar una dureza de hasta 52 HRC.

Nak80 se ha diseñado específicamente para satisfacer los exigentes requisitos de los moldes de plástico de alta precisión y acabado espejo. Sus características clave incluyen:

  1. Excelente pulibilidad: La microestructura fina y homogénea del Nak80 permite un acabado superficial superior, por lo que es ideal para moldes que requieren superficies de alto brillo o de calidad óptica.
  2. Dureza uniforme: El estado preendurecido garantiza una dureza uniforme en todo el material, minimizando la distorsión durante el mecanizado y el tratamiento térmico.
  3. Buena maquinabilidad: A pesar de su elevada dureza, el Nak80 ofrece una maquinabilidad mejorada en comparación con muchos otros aceros para herramientas, lo que reduce el tiempo de producción y el desgaste de las herramientas.
  4. Estabilidad dimensional: La composición del acero y el proceso de tratamiento térmico dan como resultado una excelente estabilidad dimensional, crucial para mantener tolerancias ajustadas en moldes de precisión.
  5. Resistencia a la corrosión: Nak80 presenta mejor resistencia a la corrosión que muchos aceros para moldes convencionales, lo que prolonga la vida útil del molde y reduce los requisitos de mantenimiento.
  6. Capacidad de nitruración: Para aplicaciones que requieren una mayor dureza superficial y resistencia al desgaste, Nak80 puede nitrurarse para alcanzar valores de dureza superficial superiores a 60 HRC.

Estas propiedades hacen que el Nak80 sea especialmente adecuado para moldes utilizados en la producción de componentes plásticos de alta calidad para industrias como la automoción (por ejemplo, lentes de faros), la electrónica de consumo (por ejemplo, carcasas de smartphones) y los dispositivos médicos (por ejemplo, componentes de precisión).

Al trabajar con Nak80, los fabricantes de moldes deben tener en cuenta sus recomendaciones específicas de tratamiento térmico y los parámetros óptimos de mecanizado para aprovechar al máximo sus características superiores y lograr los mejores resultados en aplicaciones de moldeo de plástico de alta precisión.

20. S136 - Acero para moldes de plástico resistente a la corrosión y pulido espejo

El S136, también conocido como AISI 420 o DIN 1.2083, es un acero inoxidable para moldes de primera calidad producido en Suecia. Este material ofrece una combinación excepcional de propiedades que lo hacen ideal para aplicaciones de moldes de plástico de alto rendimiento:

  1. Resistencia a la corrosión: El alto contenido de cromo (normalmente 16-18%) proporciona una excelente resistencia al ataque químico y a la corrosión, crucial para el moldeo de plásticos corrosivos o en ambientes húmedos.
  2. Pulibilidad: Consigue acabados superficiales superiores de tipo espejo (Ra < 0,01 μm), esenciales para componentes ópticos y piezas de plástico de alto brillo.
  3. Resistencia al desgaste: La buena resistencia al desgaste, especialmente cuando se trata térmicamente, prolonga la vida útil del molde en aplicaciones de moldeo de plásticos abrasivos.
  4. Maquinabilidad: En el estado preendurecido, el S136 presenta una buena maquinabilidad con una dureza de < 215 HB (Brinell), lo que facilita la fabricación y modificación de moldes.
  5. Tratamiento térmico: Puede endurecerse hasta alcanzar una dureza de trabajo de hasta 52 HRC (Rockwell C), mejorando significativamente la resistencia al desgaste y la resistencia a la compresión.
  6. Estabilidad dimensional: Distorsión mínima durante el tratamiento térmico y en servicio, garantizando geometrías de molde y tolerancias de pieza precisas.
  7. Propiedades térmicas: La conductividad térmica moderada equilibra las velocidades de enfriamiento con una susceptibilidad reducida al choque térmico.

Las aplicaciones típicas incluyen moldes para plásticos corrosivos, componentes médicos, lentes ópticas y piezas que requieran una alta calidad superficial o que cumplan los requisitos de calidad alimentaria. La versatilidad del material lo hace adecuado tanto para procesos de moldeo por inyección como por soplado.

21. H13 - Material común de las matrices de fundición a presión

El acero para herramientas H13 se utiliza ampliamente en aplicaciones de alta temperatura y alto esfuerzo, especialmente en fundición a presión y procesos relacionados. Su combinación única de propiedades lo hace ideal para:

  1. Matrices de fundición a presión:
  • Aleaciones de aluminio
  • Aleaciones de zinc
  • Aleaciones de magnesio
  1. Herramientas de trabajo en caliente:
  • Troqueles de estampación en caliente
  • Matrices de forja
  • Matrices de extrusión (especialmente para perfiles de aluminio)

Las características clave que hacen que el H13 sea adecuado para estas aplicaciones incluyen:

  • Excelente dureza en caliente y resistencia a la fatiga térmica
  • Buena resistencia al choque térmico
  • Gran tenacidad y ductilidad
  • Resistencia a la erosión y al control térmico

El tratamiento térmico típico del H13 en aplicaciones de fundición a presión consiste en un austenitizado a 1000-1040°C (1830-1900°F), seguido de un enfriamiento al aire o al aceite, y un revenido a 550-650°C (1020-1200°F) para alcanzar una dureza de trabajo de 44-52 HRC.

Para un rendimiento óptimo, las matrices H13 suelen someterse a tratamientos superficiales como la nitruración o el recubrimiento PVD para mejorar aún más la resistencia al desgaste y prolongar la vida útil de la herramienta.

22. SKD61 - Matriz de fundición a presión avanzada

SKD61, un acero premium para herramientas de trabajo en caliente producido por Hitachi Metals en Japón, se fabrica utilizando la avanzada tecnología de refundición por electroescoria (ESR). Este sofisticado proceso mejora significativamente la microestructura del acero, lo que se traduce en unas características de rendimiento superiores a las del acero H13 convencional. El método ESR garantiza una limpieza, homogeneidad y propiedades isotrópicas excepcionales en todo el material.

Entre las principales ventajas de SKD61 se incluyen:

  1. Mayor vida útil: Hasta 2-3 veces más que el acero H13 estándar en aplicaciones exigentes.
  2. Mayor resistencia a la fatiga térmica: Mayor capacidad para soportar repetidos ciclos de calentamiento y enfriamiento.
  3. Mayor dureza en caliente: Mantiene la dureza a temperaturas elevadas, crucial para aplicaciones de trabajo en caliente.
  4. Mayor tenacidad: Resiste el agrietamiento y el astillamiento en condiciones de gran tensión.

Estas propiedades hacen que el SKD61 sea especialmente adecuado para:

  • Matrices de estampación en caliente: Especialmente en la industria del automóvil para componentes de acero de alta resistencia.
  • Matrices de extrusión de aluminio: Ofrecen una excelente resistencia al desgaste y estabilidad dimensional.
  • Moldes de fundición a presión: Para aleaciones de aluminio, magnesio y zinc, donde la resistencia al choque térmico es crítica.
  • Matrices de forja: En aplicaciones que requieren resistencia a altas temperaturas y al desgaste.

Si se somete a un tratamiento térmico y un diseño de superficie adecuados (por ejemplo, con revestimientos de PVD), el SKD61 puede reducir significativamente los tiempos de inactividad, aumentar la productividad y mejorar la calidad de las piezas en procesos de fabricación de gran volumen.

23. 8407 - Matriz de fundición a presión avanzada

Fabricado en Suecia, el acero para herramientas 8407 es un material de primera calidad diseñado específicamente para aplicaciones de fundición a presión de alto rendimiento, que destaca especialmente en matrices de estampación en caliente y matrices de extrusión de aluminio. Este tipo de acero ofrece una combinación excepcional de propiedades que lo hacen ideal para estos exigentes procesos:

  1. Gran estabilidad térmica: Mantiene su dureza y estabilidad dimensional a temperaturas elevadas, cruciales para las operaciones de estampación en caliente.
  2. Excelente resistencia al desgaste: Soporta la naturaleza abrasiva del aluminio fundido y los procesos de extrusión a alta presión, lo que garantiza una vida útil prolongada de la matriz.
  3. Buena conductividad térmica: Facilita una transferencia de calor eficiente durante la fundición a presión, favoreciendo tiempos de ciclo más rápidos y una mejor calidad de las piezas.
  4. Mayor tenacidad: Resiste el agrietamiento y el astillamiento bajo las severas tensiones térmicas y mecánicas que se producen en la estampación en caliente y la extrusión.
  5. Microestructura uniforme: Garantiza un rendimiento uniforme en toda la matriz, minimizando el desgaste localizado o los puntos de fallo.
  6. Capacidad de pulido superior: Permite obtener acabados superficiales de alta calidad en las cavidades de la matriz, lo que se traduce en una mejora de la estética de la pieza y una reducción de las fuerzas de expulsión.
  7. Aleación equilibrada: La composición química optimizada proporciona un buen compromiso entre dureza, tenacidad y mecanizabilidad.

Las aplicaciones típicas del acero para herramientas 8407 en fundición a presión incluyen componentes complejos de automoción, piezas aeroespaciales estructurales y perfiles de extrusión de alta precisión. Con un tratamiento térmico y un mantenimiento adecuados, las matrices fabricadas con este material pueden mejorar significativamente la productividad, la calidad de las piezas y la economía general del proceso en operaciones avanzadas de fundición a presión.

FDAC - Azufre mejorado para mejorar la maquinabilidad

El acero FDAC (Fine Die Air Cooling) es un acero para moldes preendurecido especializado al que se ha añadido azufre para mejorar su mecanizabilidad. Este material presenta un rango de dureza de preendurecimiento de 38-42 HRC, lo que permite el mecanizado directo sin necesidad de procesos de tratamiento térmico adicionales, como el temple y el revenido. La adición de azufre favorece la formación de inclusiones de sulfuro de manganeso (MnS), que actúan como rompevirutas internos durante las operaciones de mecanizado, lo que mejora la formación y evacuación de virutas.

Este acero de alto rendimiento es especialmente adecuado para aplicaciones que requieren una producción rápida y una fabricación rentable. Se utiliza mucho en moldes de producción de lotes pequeños, moldes geométricamente sencillos y diversos utillajes para productos de resina. Además, el FDAC es una opción excelente para componentes deslizantes y piezas de moldes que exigen plazos de entrega rápidos. Entre las aplicaciones más comunes se incluyen:

  1. Moldes de inyección para componentes de cremalleras
  2. Moldes de precisión para monturas de gafas
  3. Intrincados moldes de piezas de plástico para electrónica de consumo
  4. Herramientas de prototipos para el desarrollo rápido de productos
  5. Moldes de producción en serie para componentes interiores de automóviles

La combinación de dureza moderada y mecanizabilidad mejorada hace del FDAC un material ideal para conseguir acabados superficiales de alta calidad y tolerancias ajustadas en la fabricación de moldes, reduciendo al mismo tiempo el desgaste de las herramientas y los tiempos de los ciclos de mecanizado. Este equilibrio único de propiedades contribuye a la reducción global de costes y a la mejora de la productividad en los procesos de fabricación de moldes.

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Shane
Autor

Shane

Fundador de MachineMFG

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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