Mecanizado de alta precisión de acero para herramientas
El acero al carbono es una aleación compuesta principalmente por hierro y carbono, con un contenido de carbono que suele oscilar entre 0,04% y 2,5%. Esta composición permite clasificar el acero al carbono en tres tipos: acero con bajo contenido de carbono (normalmente menos de 0,3% de carbono), acero con contenido medio de carbono (aproximadamente de 0,3% a 0,6% de carbono) y acero con alto contenido de carbono (de 0,6% a 2,5% de carbono).
Propiedades del acero para herramientas
Esta tabla refleja los porcentajes de aleación estándar, pero el contenido real puede variar según el fabricante y las aplicaciones específicas.
Grado de acero para herramientas | Carbono (C) | Tungsteno (W) | Molibdeno (Mo) | Vanadio (V) | Cromo (Cr) | Cobalto (Co) | Manganeso (Mn) |
---|---|---|---|---|---|---|---|
M2 | 0.85% | 6.35% | 5.00% | 1.85% | 4.15% | – | 0.30% |
M42 | 1.10% | 1.50% | 9.50% | 1.15% | 3.75% | 8.00% | 0.30% |
D2 | 1.50% | – | 0.60% | 0.90% | 11.50% | – | 0.60% |
A2 | 1.00% | – | 1.00% | 0.25% | 5.25% | – | 1.00% |
H13 | 0.40% | – | 1.25% | 1.00% | 5.25% | – | 0.40% |
H11 | 0.36% | – | 1.50% | 0.60% | 5.00% | – | 0.40% |
Propiedades físicas de los aceros para herramientas de mecanizado CNC
Esta versión de la tabla se centra en las propiedades que influyen directamente en el rendimiento y la vida útil de los aceros para herramientas en condiciones operativas, especialmente durante el mecanizado a alta velocidad o alta temperatura.
Grado de acero para herramientas | Dureza (HRC) | Resistencia (julios) | Resistencia al desgaste | Estabilidad térmica | Conductividad térmica (W/m-K) |
---|---|---|---|---|---|
M2 | 60-65 | Medio | Alta | Bien | 25-30 |
M42 | 65-70 | Alta | Muy alta | Excelente | 20-25 |
D2 | 55-62 | Bajo | Muy alta | Feria | 15-20 |
A2 | 57-62 | Alta | Alta | Bien | 18-22 |
H13 | 50-55 | Muy alta | Alta | Excelente | 24-28 |
H11 | 50-54 | Muy alta | Alta | Excelente | 23-27 |
Mecanizado CNC Tipos de acero para herramientas y aplicaciones
En el mecanizado CNC, se seleccionan distintos tipos de aceros para herramientas en función de sus propiedades para fabricar diversos componentes. Estos son algunos tipos típicos de acero para herramientas y las piezas específicas para las que se utilizan:
Acero de alta velocidad (HSS)
Brocas y fresas: El acero de alta velocidad se utiliza mucho para fabricar brocas y fresas utilizadas en el mecanizado CNC. Estas herramientas deben soportar altas temperaturas y resistir el desgaste, cualidades que ofrece el HSS, lo que les permite realizar operaciones de corte precisas y eficientes.
Machos y terrajas: El HSS también se utiliza para fabricar machos y terrajas para operaciones de roscado. Su tenacidad y dureza lo hacen ideal para cortar roscas en metales sin perder afilado rápidamente.
Acero para troqueles
Herramientas de moldeo por inyección: El acero para matrices se utiliza habitualmente para fabricar moldes de alta precisión para moldeo por inyección. Su resistencia al desgaste y su capacidad para mantener la estabilidad dimensional en condiciones de alta presión y temperatura lo hacen adecuado para producir piezas de plástico complejas y detalladas.
Matrices de estampación: Las matrices de estampación fabricadas con acero para matrices se utilizan para cortar y conformar chapas metálicas con formas específicas. La durabilidad y resistencia del acero para troqueles permiten que estos troqueles funcionen en condiciones de gran tensión y produzcan piezas con gran repetibilidad.
Acero para herramientas (general)
Fresas para engranajes: Los aceros para herramientas se utilizan para fabricar talladoras de engranajes, que deben ser duras y resistentes al desgaste para tallar con precisión dientes de engranajes en materiales como el latón y el acero.
Punzones y matrices: Utilizados en la industria de la chapa para operaciones de punzonado, estos componentes se benefician de la gran dureza y tenacidad de los aceros para herramientas, lo que garantiza una larga vida útil y precisión en entornos de fabricación de gran volumen.
Tratamiento superficial del mecanizado CNC de acero al carbono
Los tratamientos superficiales se aplican para aumentar la dureza de la superficie, reducir la fricción y mejorar la resistencia a la corrosión. Los tratamientos más comunes son:
Nitruración
Este proceso introduce nitrógeno en la superficie del acero, formando una capa dura y resistente al desgaste. Es especialmente beneficioso para componentes como engranajes y husillos, sometidos a un gran desgaste.
Carburación
Al añadir carbono a la superficie, este tratamiento aumenta considerablemente la dureza superficial y la resistencia general al desgaste. Es ideal para piezas sometidas a grandes esfuerzos, como árboles de levas y cigüeñales.
Recubrimiento (por ejemplo, TiN, TiCN, AlTiN)
Estos recubrimientos reducen significativamente la fricción y aumentan la dureza, lo que permite mayores velocidades de corte y prolonga la vida útil de la herramienta. Son excelentes para brocas y fresas.
Tratamiento térmico
Los procesos de tratamiento térmico como el temple y el revenido se utilizan para ajustar la microestructura de los aceros para herramientas, mejorando la tenacidad, la dureza y la resistencia al desgaste.
Temple y revenido
Este proceso consiste en calentar el acero a una temperatura elevada, seguida de un enfriamiento rápido (temple) y un recalentamiento (revenido). El resultado es una herramienta dura y tenaz, adecuada para aplicaciones de corte y conformado.
Recocido
Este proceso ablanda el acero, facilitando su mecanizado o conformado. Tras el mecanizado CNC, puede volver a recocido para aliviar las tensiones internas y mejorar la mecanizabilidad.