casos de aplicaciones del acero tenax 300 y vhsuper
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Seminário METAPOL – TENAX 300 CAP. 9 – Novos Aços
CASOS DE APLICACIONES DEL
ACERO TENAX 300 Y VHSUPER
CAPÍTULO 9:
Cap. 9 – Nuevos Aceros
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1- INTRODUCCIÓN
Producción de piezas en procesos superiores a
500 ºC.
Procesos principales: fundición bajo presión, forjado y
extrusión en caliente.
Los aceros son sometidos a temperaturas que influyen en
sus condiciones de tratamiento térmico.
Principales propiedades del Acero Herramienta:
Resistencia al Revenido y Tenacidad
1.1 Trabajo en Caliente
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Siempre existirá. Por lo tanto, ¿cómo retardarlo?
Depende de la interrelación entre: proyecto, acero,
tratamientos térmicos y del proceso empleado .
Ejemplo Forjado:
1.2 Mecanismos de Falla
Mecanismos de falla
comunes para
matrices de forjado:
1. Desgaste
abrasivo,
2. Fatiga térmica,
3. Fatiga mecánica,
4. deformación
plástica.
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¿Cuál es el mecanismo típico de falla?
¿Cuáles son las propiedades fundamentales del acero
relacionadas con la falla?
¿Cuáles otras alteraciones, además del acero
herramienta, pueden contribuir para retardar la falla?
1.2 Análisis de la Aplicación
ESTE ANÁLISIS ES FUNDAMENTAL. DEBE
REALIZARSE CASO POR CASO.
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2- NUEVOS ACEROS
TENAX 300 y VHSUPER.
2.1 Aceros Recientemente Desarrollados
Mejora de la Resistencia al
RevenidoMejora de la Tenacidad
Desarrollados luego de un intenso trabajo de
mejora de los procesos de fabricación
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2.2 Resumen de las Propiedades de los Nuevos
Aceros
0
50
100
150
200
250
300
350
400
AISI H13 VHSUPER VHSUPER
IM
TENAX
300
TENAX
300 IM
En
erg
ia d
e i
mp
acto
sem
en
talh
e N
AD
CA
(J)
> 250 J
> 300 J > 300 J
> 360 J
> 200 J
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
AISI H13 VHSUPER TENAX 300T
em
po
(h
)
Tempo (em h)
para diminuição
da dureza de
45 para 35
HRC, a 600 ºC
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3- APLICACIONES ANALIZADAS
3.1 Punzón para forjado en tibio – caso 1
Datos del proceso
Producto: punta de eje.
Herramienta: punzón de forjado en tibio de precisión.
Material forjado: acero SAE 1045 y 1050 modificados.
Temperatura del tarugo: aproximadamente 900 ºC.
Refrigeración: elevada, con agua.
Velocidad de aplicación de los golpes: elevada.
Acero herramienta utilizado anteriormente: AISI H13, con 54 HRC.
Acero probado: VHSUPER, con 52 HRC.
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Análisis de la Falla
caso 1
Desgaste
rayadura
0
100
200
300
400
500
600
700
800
0 1 2 3 4 5 6 7 8
Distância da Superfície (mm)D
ure
za
(H
V)
~ 42 HRC
Dureza núcleo
53 HRC
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Aplicabilidad del Acero VHSUPER
caso 1
RESULTADO DEL CAMBIO DEL ACERO: de H13 para VHSUPER
Ganancia de vida útil obtenida con la sustitución: +56% vida útil.
29
33
37
41
45
0 20 40 60 80 100
Tempo (h)
Dure
za (
HR
C)
VHSUPER
H13
550º
C
600º
C
35
40
45
50
55
350 400 450 500 550 600 650 700
Temperatura de Revenimento (°C)D
ureza
(H
Rc)
VHSUPER
H13
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Temperatura de revenido (°C)
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3.2 Matrices para forjado en caliente de bielas –
caso 2
Datos del proceso
Producto: biela forjada.
Herramienta: matrices de preforma, para forjado en caliente.
Material forjado: acero medio tenor de carbono.
Temperatura: aproximadamente 1250 ºC.
Velocidad de aplicación de los golpes: lenta, típica de forjado en
prensa.
Acero herramienta utilizado anteriormente: AISI H12 y H13.
Acero probado: VHSUPER
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Análisis del Mecanismo de Falla
Falla causada principalmente por:
- Rayaduras de Fatiga Térmica
- Desgaste en Caliente
caso 2
RESULTADO DEL CAMBIO DEL ACERO: de H13 para VHSUPER
Ganancia de vida útil obtenida con la sustitución: +50% vida útil.
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3.3 Matriz para forjado en caliente con geometría
compleja – caso 3
Datos del proceso
Producto: soporte de motor.
Herramienta: matriz de forjado en caliente.
Material forjado: acero medio tenor de C.
Velocidad de aplicación de los golpes: lenta, típica de forjado en prensa.
Acero herramienta utilizado anteriormente: AISI H13.
Acero probado: Tenax 300
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Análisis del Mecanismo de Falla
Falla causada principalmente por:
Rayaduras Profundas, de Fatiga
Mecánica
caso 3
RESULTADO DEL CAMBIO DEL ACERO: de H13 para TENAX 300
Ganancia de vida útil obtenida con la sustitución: apróx. +40% vida
útil.
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3.4 Matriz Fund. Presión – Pieza Dorma – caso 4
Datos del proceso
Producto: Resorte Hidráulico
Aéreo.
Herramienta: cavidad y el macho
para fundición bajo presión de Al.
Geometría con ángulos vivos que
facilitan la iniciación de rayaduras.
Proceso: fundición bajo presión.
Acero herramienta utilizado
anteriormente: AISI H13 sin ESR.
Acero probado: TENAX 300 IM.
Falla causada principalmente por:
Rayaduras de fatiga térmica, en
regiones con concentradores de
tensión
RESULTADO DEL CAMBIO DEL ACERO:
de VH13IM para TENAX 300 IM
Ganancia de vida útil obtenida con la
sustitución:
Aumento de 270%
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3.5 Matriz Fund. Presión – Caja de Cambio – caso 5
Datos del proceso
Producto: Caja de cambio.
Herramienta: cavidad de una
matriz.
Proceso: fundición bajo presión
de Al.
Acero herramienta utilizado
anteriormente: AISI H13 ESR
Acero probado: TENAX 300 IM.
Falla causada principalmente por:
Rayaduras de fatiga térmica
RESULTADO DEL CAMBIO DEL ACERO: de VH13IM para TENAX 300 IM
Ganancia de vida útil obtenida con la sustitución:
de 80.000 tiros para 120.000 tiros y todavía operando (+ 40%)
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3.6 Matriz Fund. Presión – Empalme de Motor – caso 6
Datos del proceso
Producto: empalme de motor.
Herramienta: cavidad de una
matriz de fundición bajo presión de
Al.
Proceso: fundición bajo presión.
Acero herramienta utilizado
anteriormente: AISI H13
Acero probado: TENAX 300.
Falla causada principalmente por:
Rayaduras de fatiga térmica, en
regiones con concentradores de
tensión
RESULTADO DEL CAMBIO DEL ACERO: de VH13IM para TENAX 300 IM
Ganancia de vida útil obtenida con la sustitución:
de 85.000 tiros para 200.000 tiros
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El análisis de los modos fundamentales de falla de herramientas
utilizadas en conformación en caliente, es esencial para la obtención de
un rendimiento superior.
- En los casos analizados en el presente trabajo, el acero VHSUPER fue
evaluado en herramientas cuya falla está asociada a la resistencia en
caliente del material. En tales aplicaciones, las ganancias obtenidas con
relación al acero AISI H13 fueron de 40 a 56%.
- Para aplicación en matrices de forjado con formas complejas, en que
la falla es causada por el surgimiento de rayaduras, el acero TENAX 300
se mostró eficaz, promoviendo el aumento de la vida útil entre el 40% y
el 270%.
- En cavidades de matrices de fundición bajo presión, en que el final de
vida está asociado a rayaduras térmicas, el caso analizado mostró un
sensible aumento del rendimiento con el uso del acero TENAX 300
ISOMAX
CONCLUSIONES
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