acero de herramientas uddeholm para · pdf fileacero de herramientas en las matrices de forja...

ACERO UDDEHOLM PARA FORJA 1

ACERO DE HERRAMIENTASUDDEHOLM PARA FORJA

APLICACIÓN DE UTILLAJE TRABAJOS EN CALIENTE

ACERO UDDEHOLM PARA FORJA2

Esta información se basa en nuestro presente estado de conocimientos y está dirigida aproporcionar información general sobre nuestros productos y su utilización. No deberápor tanto ser tomada como garantía de unas propiedades específicas de los productosdescritos o una garantía para un propósito concreto.

Clasificado de acuerdo con la Directiva 1999/45/EC.Para más información, consultar nuestras «Hojas informativas de Seguridad del Material».

Edición: 1, 01.2011La última edición revisada de éste catálogo es de la versión inglesa, lacual siempre está publicada en nuestra web www.uddeholm.com


CONTENIDO

Forja en caliente de metales 4

Forja en semi-caliente 7

Forja progresiva 8

Efecto de los parámetros de forja en la vida de la matriz 10

Diseño y vida de la matriz 11

Requisitos del material para matrices 14

Fabricación y mantenimiento de matrices de forja 16

Tratamientos superficiales 17

Programa de productos de acero para herramientas – descripción general 19 – composición química 20 – comparación cualitativa 20

Tabla de selección de acero para herramientas 21

Foto de la portada: Parte de una junta universal, Arvika Smide AB.

La mayoría de las fotos proceden de Arvika Smide AB (Suecia) y FiskarsBrands Finland Oy Ab. Algunas f iguras proceden de IVF, (Suecia).

La elección de un proveedor de acero para herramientas es una decisión fundamental para

todos los interesados, desde el fabricante y el usuario de herramientas hasta el consumidor final.

Gracias a sus magníficas propiedades materiales, los clientes de Uddeholm obtienen

herramientas y componentes de confianza. Nuestros productos están siempre a la vanguardia.

Por ello nos hemos labrado fama como el productor mundial de acero para herramientas más

innovador.

Uddeholm produce y suministra acero sueco de alta calidad para herramientas a más de

100.000 clientes en más de 100 países. Nuestra subsidiaria ASSAB nos representa en algunos

mercados y es el canal de ventas exclusivo para Asia y Medio Oriente. Juntos hemos

consolidado nuestra posición como primer proveedor mundial de acero para herramientas.

Esté donde esté en el proceso productivo, si desea conseguir utillaje óptimo y economía de

producción confíe en Uddeholm como socio y proveedor de acero para herramientas.

Simplemente, compensa elegir un acero mejor.


Forja en calientede metalesEn la forja en caliente, una palanquilla caliente sepresiona entre un juego de matrices hasta conse-guir un producto semiterminado.

Muchas piezas de metal macizo se producencon aleaciones de aluminio, aleaciones de cobre,acero o superaleaciones en las que hay que com-binar formas irregulares con buenas propiedadesmecánicas. Los métodos principales de forjado enmatriz son la forja a martillo o libre y la forja enprensa.

Forja a martilloLa forja a martillo se caracteriza por un tiempode contacto muy breve y una velocidad muy rápi-da de aumento de la fuerza con el tiempo (cargapor impacto). El tiempo de contacto acumuladopara la matriz inferior puede ser bastante largo sise incluye el tiempo entre golpes. No obstante,como se suele utilizar un lubricante con efecto de“alivio” con los martillos, el contacto efectivoentre la pieza y la matriz sólo se produce duranteel golpe de forja propiamente dicho.

Estas características implican que la tenacidaddel impacto y la ductilidad son propiedades

importantes para el acero de herramientas quese utiliza en las matrices para martillo. Esto noquiere decir que la resistencia al desgaste no seaimportante, especialmente en matrices máspequeñas, que de hecho suelen morir pordesgaste. En la forja a martillo se recomiendaespecialmente el uso de insertos de un acero deherramientas más resistente al desgaste que seajustan por apriete en un material de soportetenaz.

En el caso de matrices para martillo más gran-des y de gran volumen de producción, que pue-den volver a grabarse varias veces, es importanteque el acero para herramientas utilizado tengasuficiente templabilidad de forma que las figurasrecuperadas no se regraben en material másblando con una resistencia al desgaste inferior.

Forja en prensaEn la forja en prensa, el tiempo de contacto bajopresión es mucho mayor y la carga por impactomucho menor que con la forja a martillo. Por logeneral, esto significa que la resistencia al calor yal desgaste a temperaturas elevadas del acero deherramientas es relativamente más importanteque la capacidad para soportar la carga por im-pacto. No obstante se debe optimizar la tenaci-dad del impacto y la ductilidad en relación a la


GRIETAS / ROTURAS

Las matrices de forja pueden fallar como resulta-do de algún tipo de agrietamiento total. Puedeproducirse durante un único ciclo o, como suelesuceder, en una serie de ciclos; en este últimocaso la grieta va creciendo por un mecanismo defatiga de alto esfuerzo.

Las grietas y roturas son más frecuentes en lasmatrices que trabajan en martillo que en las quetrabajan en prensa por el mayor nivel de impacto.

resistencia al desgate, especialmente para lasmatrices de prensado de más tamaño que no sesujetan por los lados. Como la temperatura su-perficial de la matriz de prensado durante eltrabajo será por lo general más alta que en lasmatrices de martillo, es importante que la super-ficie de la matriz no se refrigere excesivamentecon la lubricación. De lo contrario puede produ-cirse un agrietamiento del utillaje o incluso grie-tas por choque térmico prematuras.

DESGASTE

Si se eliminan los demás mecanismos de fallo, alfinal una matriz de forja terminará desgastándose(piezas fuera de tolerancia). El desgaste se produ-ce cuando el material y la cascarilla se deslizan agran velocidad por la superficie de la cavidad bajoel efecto de la alta presión. Es más pronunciadoen radios convexos y en la zona de rebabas.

Problemas habitualesde las matricesEl deterioro de las matrices de forja suele aso-ciarse a varios procesos que pueden producirsesimultáneamente. Sin embargo, uno de ellos suelepredominar y es la causa fundamental del fallo.En general, podemos distinguir cuatro mecanis-mos que provocan daños:• desgaste• fatiga mecánica y roturas• deformación plástica• grietas por fatiga térmica (fatiga térmica)

En las distintas partes de la cavidad pueden domi-nar diferentes mecanismos de fallo.

Fatiga térmica Desgaste Desgaste

El desgaste aumenta drásticamente si la tempera-tura de forja se reduce (mayor esfuerzo cortantepara el material). La explosión que se producepor la combustión de lubricante en base aceiteen el espacio confinado entre la pieza forjada y lamatriz también puede dar lugar a un tipo de des-gaste erosivo.

Desgste.

Fatiga Grietas Desgaste Deformación térmica plástica


Las roturas son un problema que casi siemprepuede evitarse. Normalmente, el agrietamiento sedebe a uno de los siguientes motivos:• sobrecarga: por ejemplo, la temperatura del

material es demasiado baja

• diseño de la matriz, por ejemplo, radiosdemasiado afilados o espesor de las paredesdemasiado delgado

• precalentamiento inadecuado de la matriz

• tenacidad inadecuada del acero de la matriz(selección errónea)

• material de la matriz demasiado duro

• tratamiento térmico / tratamiento superficialde mala calidad

• apoyo/alineación de la matriz inadecuada

DEFORMACIÓN PLÁSTICA

Se produce cuando la matriz se somete local-mente a esfuerzos que superan el límite elásticodel acero de la matriz. La deformación plástica esbastante habitual en radios convexos pequeños, ocuando se somete a esfuerzos de flexión eleva-dos a componentes del utillaje largos y finos, porejemplo los punzones.

La deformación plástica en las matrices de forjapuede deberse a:• temperatura de la palanquilla demasiado baja

(alto esfuerzo cortante del material)

• resistencia en caliente inadecuada del acero deherramientas

• temperatura de la matriz demasiado alta

• material de la matriz demasiado blando

GRIETAS POR FATIGA TÉRMICA

Se produce si la superficie de las cavidades estásometida a cambios de temperatura excesivosdurante el ciclo de forja. Dichos cambios de tem-peratura crean esfuerzos y tensiones térmicos enla superficie de la matriz que termina agrietándo-se por un mecanismo de fatiga de bajo ciclo (fati-ga térmica).

Matriz totalmente agrietada.

Superf icie de la matriz agrietada por el calor.

El agrietamiento por fatiga térmica se incrementapor los siguientes factores:• superficie de la cavidad a una temperatura de

masiado alta (temperatura excesiva de lapalanquilla y/o tiempo de contacto prolongado)

• enfriamiento excesivo de la superficie de lamatriz entre forjas

• precalentamiento inadecuado de la matriz• selección errónea del acero de herramientas

y/o mal tratamiento térmico

Todos estos factores aumentarán la diferenciaentre las temperaturas máxima y mínima de lasuperficie de la matriz.


Forja semi-calienteLa forja semi-caliente es una operación de forja-do de precisión realizada a una temperatura deentre 550–950ºC. Resulta útil para forjar detallescon formas intrincadas, con una orientación delgrano deseable, buen acabado en superficie ytolerancias dimensionales más limitadas que si seforjara en caliente.

El peso de la pieza forjada varía entre0,1–50 kg y la velocidad de producción es de10–40 piezas por minuto. El tiempo de contactoes de unos 200 ms y las cargas mecánicas a600ºC son entre 3 y 5 veces superiores a las dela forma en caliente. Se suelen utilizar prensasautomáticas multiestación con sistemas de refri-geración/lubricación integrados.

RECALCADO

Tubo Varilla

EXTRUSIÓN DIRECTA

Punzón

Matriz

CONTROL DEL ESPESOR

EXTRUSIÓN LATERAL

RECALCADO

EXTRUSIÓN CON MATRIZ ABIERTA

Reducción

EXTRUSIÓN INDIRECTA

Cápsula

Procesos típicos de la forja semi-caliente.

Propiedades delmaterial de la matrizEl perfil de las propiedades necesarias para elacero de herramientas en las matrices de forjadepende en cierta medida del tipo de operaciónde forja, del material y del tamaño de la pieza,profundidad de la cavidad, etc.

No obstante, hay una serie de característicasgenerales necesarias en todas las operaciones deforja. Los mecanismos de fallo particulares seindican entre paréntesis.• Dureza suficiente y capacidad para conservarla

a temperaturas elevadas: resistencia al revenido(desgaste, deformación plástica, agrietamientopor fatiga térmica).

• Nivel mejorado de resistencia a la tensión encaliente y dureza en caliente (desgaste, defor-mación plástica, agrietamiento por fatiga tér-mica).

• Buena tenacidad y ductilidad a temperaturasbajas y elevadas (agrietamiento total, grietas porchoque térmico, agrietamiento por fatiga térmi-ca). Es importante que el acero de matriz pre-sente una tenacidad/ductilidad adecuada entodas las direcciones.

• Nivel adecuado de resistencia a la fatiga (agrie-tamiento total).

• Suficiente templabilidad (conservación de laresistencia al desgaste, etc. si la matriz se vuelvea grabar).

• Susceptible de reparación con soldadura.

• Buena mecanibilidad, especialmente en losportamatrices pretemplados.

Materialde trabajo


Forja progresivaEn la forja progresiva se produce un gran númerode piezas simétricas, forjadas con precisión conpesos forjados de hasta 5 kg. El proceso total-mente automatizado supone introducir barraslaminadas en caliente en un extremo de la línea,calentarlas por inducción, cortarlas al tamañodeseado, conformarlas en 3–4 fases y descargarlos forjados terminados en el otro extremo de lalínea.

Dependiendo del peso del forjado, la capacidadde producción varía entre 50 y 180 por minuto.

Modos de fallo típicosLas partes de las herramientas utilizadas en laforja progresiva como matrices, vástago, soportedel vástago, punzón y expulsor de contrapunzónestán sometidas a esfuerzos muy grandes.

Como la velocidad de producción es muy alta,las partes de la matriz tienen que enfriarse conagua para evitar el sobrecalentamiento. Sin em-bargo, a pesar del enfriamiento intensivo, lassuperficies de las herramientas pueden calentarsemucho, incluso con un breve contacto con elmetal caliente que se está forjando.

Como resultado de este calentamiento yenfriamiento alternos, las partes de la herra-mienta están sujetas a una enorme fatiga térmica.El nivel de agrietamiento por fatiga térmica esuna medida de la vida del material.

A esto hay que sumar el grado de desgaste aaltas temperaturas del material, que depende delas temperaturas de la superficie y del esfuerzomecánico en la matriz.

Propiedades del materialde la herramientaEl perfil de propiedades necesarias de la matrizpara trabajo en caliente y de las partes de lamatriz es:• resistencia a altas temperaturas y buena resis-

tencia al revenido para soportar el desgaste aaltas temperaturas y el agrietamiento por fatigatérmica

• buena conductividad térmica para soportar elagrietamiento por fatiga térmica

• buena ductilidad y tenacidad en caliente pararesistir el inicio y la rápida propagación delagrietamiento por fatiga térmica

Modos de fallo típicosDurante la operación de forja semi-caliente, laspartes de la herramienta están expuestas a unatemperatura bastante alta, cargas mecánicaselevadas y a un enfriamiento intensivo.

Como resultado de este calentamiento yenfriamiento alternos, las partes de la herramien-ta están sujetas a una gran fatiga térmica.

A esto hay que sumar el grado de desgaste aaltas temperaturas del material, que depende delas temperaturas de la superficie y del esfuerzomecánico en la herramienta.

Propiedades del materialde la herramientaLas partes de la herramienta están sometidas agrandes esfuerzos mecánicos y térmicos.

Por este motivo debe elegirse un acero paraherramientas con una buena resistencia al reveni-do, buena resistencia al desgaste, elevado límitede elasticidad en caliente, buena conductividadtérmica y buena resistencia a la fatiga térmica.

Un acero para forja en templado debe presen-tar un perfil de propiedades que esté entre laspropiedades típicas del acero para el trabajo encaliente y del acero para trabajo en frío.


1

1

2

5

7

3

4

68

59 6

6a

6

6a

8

7a

5

8 911

10

1 2 3 4 5 6 6a 7 7a 8 91011

Anillo de corte de dos partesMetal de trabajoObturadorCizallaPieza prensadaVástago/PunzónPunzón huecoSoporteExpulsor de contrapunzónMatrizRecorte/Pepita residualPunzónProducto

FORJA EN UN PROCESO COMPLETAMENTE AUTOMÁTICO


Efecto de los parámetrosde forja en la vida de lamatrizAparte de la influencia del material del utillaje,de su tratamiento térmico, y de su tratamientosuperficial, hay una serie de parámetros relativosa la operación de forja que afectan a la vida de lamatriz:• temperatura de la palanquilla• forma de la palanquilla y estado de la superficie• material trabajado• nivel de esfuerzo en la cavidad y tiempo de

contacto• tipo de operación de forjado• tipo de lubricante

Temperatura de la palanquillaUna temperatura de la palanquilla reducida en laforja es favorable para las propiedades mecánicasde la propia pieza forjada. Esto es especialmenteimportante si los componentes no llevan untratamiento térmico posterior. Sin embargo, elmayor esfuerzo cortante del material, que conlle-va la menor temperatura de forja, provoca unmayor desgaste y un mayor riesgo de deforma-ción plástica.

Además, como las cargas de forja aumentan,la probabilidad de agrietamiento total se incre-menta.

TEMPERATURAS TÍPICASDE FORJA EN CALIENTE

ACERO 1050–1250°C

ALEACIONES DE COBRE 650–800°C

ALEACIONES DE ALUMINIO 350–500°C

ALEACIONES DE TITANIO 800–1000°C

Forma de la palanquillay estado de la superficieCuanta mayor sea la diferencia entre la forma dela palanquilla y la de la pieza forjada final, mayorserá el grado de desgaste porque el movimientorelativo entre el material y la matriz debe incre-mentarse. Igualmente, la cascarilla dura y adhe-rente de la superficie de la palanquilla aumentaráel desgaste, especialmente si la distancia de desli-zamiento es grande.

Material de trabajoCuanto mayor sea el esfuerzo cortante delmaterial, más rápido es el deterioro de la matrizdebido al desgaste y/o la deformación plástica,al mismo tiempo que el riesgo de agrietamientototal aumenta. Por consiguiente, a la misma tem-peratura, los aceros inoxidables son más difícilesde forjar que los aceros al carbono.

Forjabilidad de diferentes tipos de material.

Baja Moderada Alta

Alta

Moderada

Baja

Aceros deconstrucción

Aleacionesde Al-Mg

Inoxidable

Aleacionesde Ti

Aleacionesde Ni y Co

FORJABILIDAD

ENERGÍA DE IMPACTO O POTENCIA DE PRENSADO


Diseño y vida de la matrizSuponiendo que el equipo de forja esté enbuenas condiciones (ajustado adecuadamente ysin excesiva holgura en el sistema de guía deapisonado), el cumplimiento de los siguientesprincipios para el “diseño de matrices” reduciráel riesgo de rotura catastrófica de la matriz:

• soporte/apoyo adecuado de la matriz

• las colas de milano, si se utilizan, deben estarbien dimensionadas, con radios suficientementegrandes y con un acabado adecuado (las marcasde rectificado deben ser tangenciales y noaxiales), véase la figura inferior.

• suficiente espesor de las paredes y suficientematerial por debajo de la cavidad y entre cavi-dades individuales

• radios y ángulos adecuados en la cavidad

• dimensionado correcto de las superpies decontacto entre matrices, y de las zonas desalida para rebabas.

• diseño adecuado del plano de partición, y si seusan, de los enclavamientos de la matriz

• uso y diseño correctos de obturadores deendurecimiento, punzones y expulsores

• zona de contacto entre matrices suficiente-mente grande en la forja a martillo en relacióntanto con el espesor de la portamatriz comocon la potencia del martillo utilizado

Un soporte inadecuado de la matriz, un espesorinsuficiente del material de la matriz y radiosdemasiado pequeños son razones típicas para lasroturas catastróficas de la matriz por grietas quese irán extendiendo.

Nivel de esfuerzo en lacavidad y tiempo de contactoUn mayor nivel de esfuerzo en la cavidad puededarse, por ejemplo, en la forja de alta precisión ytiene las siguientes consecuencias:• aumento del esfuerzo en el utillaje con mayor

riesgo de deformación o agrietamiento total

• mayor transferencia de calor de la palanquilla ala matriz (fatiga térmica)

• desgaste más pronunciado

Un contacto prolongado entre la palanquilla y lamatriz durante la forja provoca un desgasteacelerado y aumenta el riesgo de fatiga térmica.Cuando el tiempo de contacto es muy largo, lacapa superficial de la herramienta puede calentar-se tanto que se transforma en austenita. Si estacapa se vuelve a endurecer durante la parte deenfriamiento del ciclo, pueden darse problemasde agrietamiento.

Tipo de operación de forjadoComo la carga por impacto es mucho mayor,las matrices para martillo tienden a fallar más porlas grietas respecto de las matrices de forja enprensa donde la carga es menor. La fatiga térmica(agrietamiento por calor) es más habitual en laforja con polvo de metal y otros procesos deforja con buenos niveles de acabado con largostiempos de contacto.

Tipo de lubricanteLos lubricantes a base de aceite pueden dar lugara un desgaste o erosión excesivos por la combus-tión, similar a una explosión, del aceite entre lapalanquilla y la cavidad. Por otra parte, los lubri-cantes con base agua enfrían en mayor medida lasuperficie de la matriz, lo que aumenta el riesgode agrietamiento por fatiga térmica.

Rectif icado de los radios en cola de milano.


Soporte de matrizEs muy importante que la matriz esté bienapoyada por debajo en una superficie perfecta-mente plana de dureza suficiente. Las depresio-nes cóncavas en la superficie de apoyo en con-tacto con la cavidad de la matriz son especial-mente perjudiciales ya que exageran las tensionesde tracción en los radios.

Un apoyo adecuado es especialmente impor-tante en la forja a martillo porque en este casono suele haber soporte lateral. Cuando se utilizanmatrices de dimensiones muy diferentes en lamisma prensa o martillo, es fundamental eliminarcualquier cavidad del bloque o la placa de apoyocuando se cambie de una matriz pequeña a unagrande.

Para la forja en prensa, es aconsejable unsoporte lateral de la matriz, pero no siempre esposible. El ajuste de apriete por contracción deinsertos en un soporte masivo es lo más seguropara evitar grietas en las matrices de prensado.

Radios de ángulosLas mayores tensiones por tracción en unamatriz de forja se producen en los radios entrelos lados y el fondo de la cavidad. Cuanto máspequeño es el radio mayor es la tensión. Por logeneral, la forja debe diseñarse de forma que seeviten radios de los ángulos de la matriz demenos de 2 mm. Para cavidades más profundas,>50 mm, este límite del radio debe aumentarsehasta 5 mm.

Durante la fabricación de la matriz es especial-mente importante que los radios se rectifiquen ypulan, con las marcas de rectificado, si existen, ensentido tangencial. En particular, la capa blanca deelectroerosión, que suele tener grietas, debeneliminarse completamente en los radios (y prefe-riblemente también del resto de la matriz). Si noes posible, entonces la matriz debe al menosrevenirse a 25ºC por debajo de la última tem-peratura de revenido.

Material y espesorde las paredes de la matrizExisten una serie de métodos más o menosempíricos para dimensionar matrices de forja,que varían en complejidad, desde “a ojo” hastanomogramas bastante avanzados con una baseteórica. Sin embargo, no hay duda de que lastensiones que se aplican a la matriz mediante

Altura mínima (Hmin) de las matrices para martillocon una profundidad máxima de cavidad (hmax).

hmax

Hmin

Hmin, mm

400

350

300

250

200

150

10010 25 50 75 100 125 150 mm

hmax

Por regla general, en los portamatrices macizospara el forjado en prensa el espesor debajo de lacavidad debe ser de al menos 1,5 veces laprofundidad de la cavidad.

Como espesor mínimo de la pared en la forja amartillo, las recomendaciones se muestran en latabla siguiente.

t

h Profundidadde cavidad

(h)

Distancia de lacavidad al borde

exterior de una matriz (t)

6 mm 12 mm 10 mm 20 mm 16 mm 32 mm 25 mm 40 mm 40 mm 56 mm 63 mm 80 mm100 mm 110 mm125 mm 130 mm160 mm 160 mm

Espesor mínimo de la pared (t) recomendado en matri-ces para martillado entre la cavidad y el borde exterior.

una máquina de forja aumentan profundamentea medida que se reducen las dimensiones de lamatriz.


Requisitos delmaterial para matrices

TemplabilidadEn matrices para prensa o para martillo degrandes dimensiones fabricadas en acero deherramientas pretemplado es importante que ladureza sea uniforme en todo el bloque. Si elacero para matrices tiene una templabilidad de-masiado baja, el bloque se ablandará por debajode la superficie exterior y la vida de la matriz enlos regrabados más profundas o tras recupera-ciones progresivas se verá afectada.

Tenacidad y ductilidadCon el uso, la superficie de la cavidad puededesarrollar fácilmente pequeñas grietas u otrasimperfecciones que pueden propagarse de formainestable por la acción de las grandes tensionesde forja, especialmente en los radios, etc. La tena-cidad a la entalla indica la capacidad del materialde la matriz para resistir la propagación de grie-tas por esos defectos.

Todos los productos del programa de acerospara herramientas de Uddeholm para la industriade la forja se caracterizan por sus máximos nive-les de tenacidad y ductilidad en todas las direc-ciones en forma de barra o bloque. El forjadorpuede tener la seguridad de que las matricesfabricadas con acero Uddeholm tienen la máximaresistencia posible al agrietamiento total.

Un calentamiento previo adecuado de la matrizreducirá considerablemente el riesgo de roturacatastrófica producida por las grietas.

Resistencia al revenidoCuanto mejor retenga el acero su dureza, amedida que aumenta la temperatura o el tiempo,mejor es su resistencia al revenido.

La resistencia al revenido se puede evaluar conla curva de revenido de un acero para herramien-tas templado. En esta curva la dureza a tempera-tura ambiente se compara con la temperatura derevenido durante un tiempo de revenido deter-minado. Otro método de presentación de losdatos de resistencia al revenido es trazar la dure-za a temperatura ambiente en un tiempo con unatemperatura de revenido determinada.

Resistencia y dureza en calienteA diferencia de la resistencia al revenido, que sedefine en términos de dureza a temperaturaambiente, la resistencia y la dureza en caliente serefieren a las propiedades a temperaturas eleva-das. Por lo general, una mayor resistencia al reve-nido se asocia a una mayor resistencia y durezaen caliente. Se puede decir que una buena resis-tencia y dureza en caliente son requisitos impor-tantes para mejorar la resistencia al desgaste atemperaturas elevadas.

Un alto nivel de resistencia y dureza en calientetambién son importantes para alcanzar unaresistencia adecuada al agrietamiento por fatigatérmica.

Resistencia a la fatigaEl acero de herramientas para matrices de forjade Uddeholm se produce con los máximosestándares de calidad, especialmente en lo rela-tivo a la ausencia de imperfecciones no metálicas.Se consigue así un nivel de resistencia a la fatigaadecuado incluso para las aplicaciones más exi-gentes en las que las matrices de forja sesometen a cargas cíclicas con un nivel de cargamáximo.


QRO 90 SUPREME

DIEVAR

ORVAR SUPREME

VIDAR SUPERIOR

ORVAR SUPERIOR

RESISTENCIA EN CALIENTE

100 200 300 400 500 600°C

TEMPERATURA DE PRUEBA

DIEVAR

ORVAR SUPREMEy ORVAR SUPERIORVIDAR SUPERIOR

TENACIDAD A LA ENTALLA

100 200 300 400 500°C

TEMPERATURA DE PRUEBA

QRO 90 SUPREME


Fabricación ymantenimiento dematrices de forjaFacilidad de mecanizado, soldabilidad y, en su caso,respuesta al tratamiento térmico y al tratamientosuperficial son parámetros importantes queinfluyen en la economía de fabricación y manteni-miento de las matrices de forja.

Capacidad de mecanizadoLa capacidad de mecanizado es fundamentalcuando las matrices de forja se mecanizan a par-tir de bloques de matrices pretemplados.

El acero de herramientas para aplicaciones deforja de Uddeholm se caracteriza por la ausenciade imperfecciones por óxidos y su microestruc-tura uniforme.

Los folletos proporcionan información detalladasobre el mecanizado de los productos Udde-holm.

Otras publicaciones de Uddeholm cuya con-sulta es recomendable para la fabricación dematrices de forja son “Rectificado de acero parautillajes” y “Mecanizado por electroerosión(EDM) de acero para herramientas”.

Tratamiento térmicoSi las matrices de forja se fabrican con acero deherramientas en estado recocido, el utillaje debellevar un tratamiento térmico posterior para queel acero desarrolle una combinación óptimade dureza, tenacidad, resistencia al calor y al des-gaste.

Estas propiedades se controlan mediante laelección adecuada de la temperatura deaustenización, las condiciones de enfriamiento

Estas características, junto con la menor durezaen estado recocido normalmente 170–200 HB,garantizan una capacidad de mecanizado excelen-te.

Incluso si estas calidades se suministran pre-templadas, la extrema limpieza y homogeneidadmicroestructural garantizan la posibilidad demecanizar normalmente sin dificultades.

En todos los productos un control avanzadodel proceso garantiza que las variaciones en lascaracterísticas del mecanizado sean mínimasentre los distintos lotes.

durante el temple y las temperaturas y tiemposde revenido. Merece la pena consultar el folletode Uddeholm “Tratamiento térmico del aceropara herramientas”.

En las matrices de forja, en las que la tenacidades de máxima importancia, es fundamental que lavelocidad de enfriamiento durante el temple sealo suficientemente rápida para poder prevenir losmicroconstituyentes indeseables como: precipita-ción pronunciada de carburos en límite de grano,perlitas y bainita superior más gruesa.

10 15 25 35 65 600°C/min.

TENACIDAD A LA ENTALLA

Tenacidad a la entalla de Orvar Supreme de Uddeholm, 44–46 HRC, como función de lavelocidad de enfriamiento.


Resistencia a la f lexión de Orvar Supreme de Uddeholm como función de la profundidad de nitruración.

Además, las condiciones de austenización debenser tales que no se produzca un crecimientoexcesivo de grano ya que éste reduce la tenaci-dad. Como las matrices de forja a veces se meca-nizan por electroerosión después del tratamientotérmico, normalmente no suele haber problemascon los mayores cambios dimensionales y distor-siones que se producen cuando la velocidad deenfriamiento en el temple es rápida.

Sin embargo, no hay que olvidar que las matri-ces mecanizadas por electroerosión deben reci-bir siempre un revenido adicional a unos 25ºCpor debajo de la última temperatura de revenido.En el folleto de cada producto puede encontrarrecomendaciones detalladas para el tratamientotérmico de las distintas calidades del programa deacero de herramientas para matrices de forja deUddeholm.

Reparación por soldadurade las matrices de forjaLas matrices de forja agrietadas o gastadas sesuelen renovar mediante soldadura. Especialmen-te cuando se trata de matrices de gran tamañoen las que el acero para herramientas representauna gran parte del coste total de la matriz.

Puede encontrar más información en la publi-cación Soldadura de acero para utillajes de Udde-holm.

Tratamientos superficialesLa cavidad de las matrices de forja suele tratarsesuperficialmente para mejorar la resistencia aldesgaste.

NitruraciónLa nitruración es un tratamiento termoquímicoque endurece la capa superficial mejorando suresistencia al desgaste.

En los casos favorables el proceso aporta ade-más una tensión de compresión residual en lasuperficie de la matriz que sirve para contrarres-tar la fatiga térmica.

Sin embargo, la capa nitrurada es muy frágil ypuede agrietarse o astillarse cuando se somete acargas mecánicas, especialmente a cargas porimpacto. La nitruración suele realizarse por unode estos cuatro métodos: nitrocarburación enbaño de sales o gas, nitruración gaseosa o iónicapor plasma.

Antes de la nitruración, la herramienta debetemplarse y revenirse doblemente, esto último almenos a una temperatura 25–50ºC por encimade la temperatura de nitruración.

La dureza superficial y el espesor de la capanitrurada dependen del método y del tiempo denitruración y de las cualidades del acero tratado.En los folletos de los productos Uddeholm puedeencontrar la información para los distintos acerospara herramientas.

RESISTENCIA A LA FLEXIÓN

0,05 0,15 0,30 0,45 mm PROFUNDIDAD DE NITRURACIÓN

200°C

20°C


No se recomienda la nitruración en espesores>0,3 mm para matrices de forja. Esto se debe aque la capa nitrurada es frágil y se agrieta fácil-mente durante el trabajo. El acero subyacente nopuede resistir la propagación de las grietas super-ficiales si el espesor de la capa es demasiadogrande y la matriz puede quedar irremediable-mente destruida.

En general, se recomienda el espesor máximode 0,3 mm para la capa nitrurada; este valormáximo debe reducirse si la figura tiene radiosmuy agudos o si el acero para matrices se utilizaa una dureza muy grande.

Debe evitarse la formación de la denominada“capa blanca” por la fragilidad.


ACERO PARAHERRAMIENTASUDDEHOLM

DIEVAR

UNIMAX

ORVAR 2 MICRODIZED

ORVAR SUPREME/ORVAR SUPERIOR

VIDAR SUPERIOR

QRO 90 SUPREME

HOTVAR

ALVAR 14

VANADIS 23VANADIS 30

Acero premium aleado al Cr-Mo-V para trabajo en caliente con buenaresistencia a altas temperaturas y excelentes templabilidad, tenacidad yductilidad. Cumple los requisitos de NADCA #207-2008.

Acero premium aleado al Cr-Mo-V con buena tenacidad y ductilidad hastadurezas de 58 HRC.

Acero aleado al Cr-Mo-V (H13) para trabajo en caliente con buena resisten-cia a la temperatura y al desgaste a altas temperaturas.

Acero premium aleado al Cr-Mo-V (H13) con buena resistencia a la fatigatérmica. El acero se produce con una técnica especial de fundido y refino.Cumple los requisitos de NADCA #207-2008.

Acero premium aleado al Cr-Mo-V (H11 modificado) para trabajo encaliente con buena resistencia al agrietamiento. Cumple los requisitos deNADCA #207-2008.

Acero premium para trabajo en caliente con elevado límite elástico encaliente y buena resistencia al revenido. También posee una buena conducti-vidad térmica.

Acero premium para trabajo en caliente con muy buenas propiedades encaliente. Puede templarse y revenirse hasta 58 HRC, ofreciendo una excelen-te resistencia al desgaste en caliente. Recomendado para aplicaciones en lasque el desgaste en caliente y/o la deformación plástica son los mecanismosde fallo predominantes.

Acero de aleación Cr-Ni-Mo para trabajo en caliente. Normalmente seentrega en condición pretemplada para bloques de matrices.

Aceros rápidos producido por PM. Recomendados para aplicaciones de forjadonde se necesita una excelente resistencia al desgaste.

Programa de acero de herramientaspara aplicaciones de forja

DESCRIPCIÓN GENERAL


COMPARACIÓN CUALITATIVA DE RESISTENCIA EN PROPIEDADES BÁSICAS

Cuanto más larga sea la barra, mejor.


DIEVAR

UNIMAX

ORVAR 2 M

ORVAR SUPREME

ORVAR SUPERIOR

VIDAR SUPERIOR

QRO 90 SUPREME

HOTVAR

ALVAR 14

DESGASTE DEFORMACIÓN GRIETAS FATIGAEN CALIENTE PLÁSTICA PREMATURAS TERMICA

DUREZA ANÁLSIS % DE SUMI- AISI NISTRO

(W.-Nr.) C Si Mn Cr Mo V Otros 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 2 MICRODIZED H13 0,39 1,0 0,4 5,3 1,3 0,9 – ~180

(1,2344)

ORVAR SUPREME H13 0,39 1,0 0,4 5,2 1,4 0,9 – ~180(1,2344)

ORVAR SUPERIOR H13 0,39 1,0 0,4 5,2 1,4 0,9 – ~180

(1,2344)

VIDAR SUPERIOR H11 modified 0,36 0,3 0,3 5,0 1,3 0,5 – ~180(1,2340)

QRO 90 SUPREME – 0,38 0,3 0,8 2,6 2,3 0,9 Micro-alead ~180

HOTVAR – 0,55 1,0 0,8 2,6 2,3 0,9 – ~210

ALVAR 14 (1,2714) 0,55 0,3 0,7 1,1 0,5 0,1 Ni 1,7 ≤250 orpretemplado


COMPOSICIÓN QUÍMICA


Tabla de selección de acero para herramientasRECOMENDACIONES GENERALES

PROFUN-CALIDAD DE INTERVALO DIDAD

APLICACIÓN DE FORJA ACERO UDDEHOLM DE DUREZA CAVIDAD

FORJAEN MARTILLO Portamatrices ALVAR 14 – Pretemplado 400–440 HB max 20 mm

360–400 HB max 50 mm320–360 HB max 150 mm

≤320 muy profunda

Insertos VIDAR SUPERIORDIEVARORVAR SUPREMEORVAR SUPERIOR 38–50 HRC

FORJA EN PRENSA Matrices DIEVARVIDAR SUPERIORORVAR SUPREMEORVAR SUPERIORQRO 90 SUPREMEHOTVARUNIMAX 38–57 HRC

FORJA SEMI Cavidades HOTVARCALIENTE UNIMAX

DIEVAR 50–58 HRC*

FORJAPROGRESIVA Cavidades QRO 90 SUPREME

HOTVARUNIMAXDIEVAR 48–54 HRC*

ESTAMPACIÓN Matrices/Insertos QRO 90 SUPREMEEN CALIENTE HOTVAR

DIEVARUNIMAX 46–56 HRC

FORJA POR Cavidades UNIMAXRECALCADO HOTVAR

DIEVAR 46–56 HRC

* Las calidades PM de Uddeholm pueden utilizarse en algunas piezas del utillajes. Se pueden utilizar durezas mayores.


Una red mundial de alta calidadUDDEHOLM está presente en los cinco continentes. Por éste motivo,

podrá encontrar nuestro acero para utillajes y un servicio de asistencia local

allí dónde se encuentre. ASSAB es nuestra propia subsidiaria y también

nuestro canal de ventas exclusivo, que representa a Uddeholm en diversos

lugares del mundo. Juntos hemos afianzado nuestra posición de liderazgo

mundial en el suministro de material para utillajes.


UD

DEH

OLM

110103.500 / TRYC

KERI KNA

PPEN, KA

RLSTAD

201101160

ASSAB

UDDEHOLM es el primer proveedor mundial de material para utillajes. Hemos logra-

do esta posición con el trabajo diario para nuestros clientes. Gracias a nuestra larga

tradición, en la investigación y en desarrollo de productos, Uddeholm es una compa-

ñía equipada para hacer frente a cualquier problema que se presente relacionado con

el utillaje. Esta labor presenta grandes retos, pero nuestro objetivo es claro: ser su

primer colaborador y suministrador de acero para utillajes.

Estamos presentes en todos los continentes, lo que garantiza un mismo nivel de alta

calidad a todos nuestros usuarios allí donde se encuentren. ASSAB es nuestra propia

subsidiaria, representando a Uddeholm siendo su canal exclusivo de ventas en varios

lugares del mundo. Juntos afianzamos nuestra posición de liderazgo mundial en el

suministro de material para utillajes. Operamos en todo el mundo, por ésta razón

siempre tendrá cerca a un representante de Uddeholm o ASSAB en caso de que

necesite asesoramiento o ayuda. Para nosotros es una cuestión de confianza, tanto en

nuestras relaciones a largo plazo como en el desarrollo de nuevos productos. La

confianza es algo que se gana día a día.

Para más información, por favor visite www.uddeholm.com / www.assab.com o

nuestra página web local.

acero de herramientas uddeholm para · pdf fileacero de herramientas en las matrices de forja...

Documents