aceros de alta resistencia - PMA México ...Sirviendo a la Industria

Utilice el punzón correcto
cuando estampe
aceros de alta
resistencia
Cuando elija la herramienta correcta para punzonar acero de alta resistencia,
ponga atención a las tres características más importantes: tenacidad, dureza
y resistencia al desgaste.
Por Nick Tarkany
os aceros para herramientas tienen
tres características principales:
tenacidad, dureza y resistencia al
desgaste. Todas sujetas al tratamiento
térmico que reciben. Estas
características deben ser examinadas
para el desempeño óptimo de
punzones usados en el estampado de
aceros de alta resistencia.
L
Flexión de la punta del punzón
Fuerza
Cabeceado
Fuerza
Flexión
Deformación
Tenacidad
La tenacidad se define como la
oposición a la deformación. Los altos
esfuerzos son la característica común
encontrada en el estampado de aceros
de alta resistencia. La flexión de la
punta del punzón o su cabeceado son
indicadores claros de esfuerzos
excesivos y, si no se solucionan
rápidamente, llevan a la fisura y
quiebre del punzón.
Los cálculos de esfuerzos de
compresión pueden ayudar a
determinar el potencial de falla. Si el
esfuerzo en una aplicación de
Nick Tarkany, Gerente de
Mercadotecnia en Crucible Service
Centers, Syracuse, NY; tel. 800/3651185; www.crucibleservice.com.
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METALFORMING / Agosto 2007
estampado excede el 60% del valor
nominal de un acero para herramienta
el punzón empezará a experimentar
fallas súbitas. La tasa de falla se elevara
muy cerca al 100% si la herramienta es
expuesta a su esfuerzo nominal.
A continuación se utiliza una
fórmula para calcular el esfuerzo de
compresión en la punta del punzón.
P = T × L × S, donde
T = Espesor del material de la pieza
L = Perímetro del corte
(π × diámetro = Circunferencia)
S = Resistencia al corte del material
de la pieza
P = Fuerza de perforación
Ejemplo:
T = 2.5 mm
L = 8mm dia. (π × 8 mm = 25.13 mm)
S = 12,655 kg/cm2
P = 0.25 cm × 2.513 cm × 12,655 kg/cm2
P = 7,950.5 kg
El D2 tiene una resistencia a la
compresión de 22,147 kg/cm2 a 61
HRC. Si un punzón en D2 de 0.8 mm
en diámetro perforará un agujero a
través de un espesor de 2.5 mm de
acero de alta resistencia con resistencia
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Aceros de alta resistencia
al corte de 12,655 kg/cm2, este
experimentará un esfuerzo
15,817 kg/cm2. Dicho esfuerzo no
alcanza los 22,147 kg/cm2 nominales
para D2 pero excede el 60% de este
valor por lo que pueden esperarse
fallas frecuentes.
Por otra parte, CPM 3V tiene una
resistencia en compresión de 25,622
kg/cm2 a 62 HRC. El mismo punzón
de 0.8 mm de diámetro hecho de CPM
3V caerá en el 60% de este valor y será
sustancialmente más resistente a la
falla.
Dureza
La dureza es la habilidad de
absorber choques o impactos súbitos.
El acero de alta resistencia tiende a ser
relativamente duro, generando
esfuerzos súbitos tanto en el punzón
como en la matriz. Los aceros de alta
resistencia sufren de corte súbito
debido a los grandes esfuerzos cuando
el punzón atraviesa el material dando
como resultando un esfuerzo o un
choque de rebote.
Astillado
Fuerza
Astillado
Las fallas relacionadas con dureza
tienden a ocurrir en el radio de
transición del punzón al vástago,
astillándose en el filo de corte y en el
área de retención del punzón; como la
cabeza, asiento de la bola o tornillos de
retención. Las fallas en la cabeza del
punzón, asiento de bola y tornillos de
retención ocurren generalmente
cuando el esfuerzo en la cabeza del
punzón sobre la superficie de montaje
excede de 2,810 kg/cm2. Una placa de
refuerzo templada de 48 a 52 HRC,
debe ser usada cuando los esfuerzos
exceden los 1,405 kg/cm2.
Ejemplo: Usando los valores del
ejercicio de tenacidad, el esfuerzo en
un punzón de 0.8 mm de diámetro,
vástago de 0.95 cm de diámetro y con
cabeza de 1.27 cm de diámetro, será de
alrededor de 6,275 kg/cm2. Aquí, el
mínimo diámetro del cuerpo del
punzón recomendado es de 1.6 cm y
una cabeza de diámetro de 1.9 cm.
Los aceros para herramientas con
mejores resultados en problemas
relacionados a absorción de golpes
tienden a tener contenidos de
moderados a bajos en sus aleaciones.
Estos aceros pueden beneficiarse
también del proceso de manufactura
usado para fabricarlos. Los aceros
refundidos o los fabricados con
procesos CPM distribuyen más
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Aceros de alta resistencia
uniformemente las concentraciones de
carburo, reduciendo así los esfuerzos
internos y mejorando la dureza.
Resistencia al desgaste
La resistencia al desgaste es la
habilidad de resistir la erosión
resultante de la fricción entre la
herramienta de acero y el material de
la pieza. El Molibdeno, Tungsteno y
Vanadio son las principales aleaciones
usadas en la mayoría de los aceros para
herramientas para proporcionar
resistencia al desgaste gracias a la
creación de carburos.
Debido a las altas exigencias de
tenacidad y dureza en las aplicaciones
de estampado de aceros de alta
resistencia, la resistencia al desgate se
delega al uso de lubricantes y
tratamientos superficiales de las
herramientas. Un acero para
Rotura
Fuerza
Rotura
Esfuerzo
herramientas con un buen templado
que eleve la tenacidad y tratamiento
térmico óptimo, debe ser usado
cuando se consideren tratamientos
superficiales de la herramienta.
Es importante considerar que los
aceros para herramientas con alto
contenido de aleaciones tienden a
tener mayor tenacidad y resistencia al
desgaste a expensas de la dureza. Por lo
tanto, debe lograrse un balance entre la
dureza y la resistencia al desgaste
contra la tenacidad. El proceso CPM
ayuda a permitir un contenido
adicional razonable de aleación para
tener mayor tenacidad sin sacrificar la
MF
dureza.
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