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Soluciones para utillajes de trabajo en frío para aceros avanzados de alta resistencia 2 S o l u c i o n e s pa r a u t i l l a j e s d e t r a b a j o e n f r í o pa r a a c e ro s ava n z a d o s d e a lta r e s i s t e n c i a – G u í a d e S e l e c c i ó n SSAB • Uddeholm S o l u c i o n e s pa r a u t i l l a j e s d e t r a b a j o e n f r í o pa r a a c e ro s ava n z a d o s d e a lta r e s i s t e n c i a – G u í a d e S e l e c c i ó n Contenido 1 Introducción......................................................................................................................... 4 1.1 1.1.1 1.1.2 1.2 1.2.1 1.2.2 Acerca de SSAB.......................................................................................................................... 6 Información General.................................................................................................................... 6 Aceros avanzados de alta resistencia y sus beneficios............................................................... 6 Acerca de Uddeholm................................................................................................................... 7 Información General.................................................................................................................... 7 Oferta de Uddeholm para la industria del automóvil................................................................... 7 2 Aceros laminados y aceros para utillajes.................................................. 8 2.1 2.1.1 2.1.2 2.1.3 2.1.4 2.1.5 2.1.6 2.1.7 2.2 2.2.1 2.2.2 2.2.3 2.2.4 Aceros avanzados de alta resistencia.......................................................................................... 8 Aceros Microaleados................................................................................................................... 9 Aceros Bainíticos......................................................................................................................... 9 Aceros de Fase Dual................................................................................................................... 9 Aceros de Fase Compleja............................................................................................................ 9 Aceros para Perfilado con Rodillos.............................................................................................. 9 Aceros Martensíticos.................................................................................................................. 9 Rango Disponible de Dimensiones............................................................................................. 9 Acero de Utillajes........................................................................................................................ 9 Características de los aceros para corte y conformado............................................................... 9 Metalurgia convencional.............................................................................................................11 Metalurgia por Electro Afinado de Escoria (ESR).......................................................................11 Pulvimetalurgia (PM)..................................................................................................................11 3 Guía de Selección del Acero para Utillajes............................................. 12 3.1 3.2 3.2.1 3.2.2 3.2.3 3.2.4 3.2.5 3.2.6 3.2.7 3.3 3.3.1 3.3.2 3.3.3 3.3.4 3.4 3.4.1 3.4.2 3.4.3 Visión General............................................................................................................................12 Utillajes para Operaciones de Conformación.............................................................................14 Información General...................................................................................................................14 Plegado......................................................................................................................................14 Perfilado con Rodillos.................................................................................................................14 Estampación...............................................................................................................................14 Punzonado / Abocardado............................................................................................................14 Análisis por elementos finitos de las cargas y adherencias en el utillaje...................................15 Elección del acero del utillaje y tratamiento superficial para utillajes de conformación.............16 Selección del acero para utillajes de conformado y punzonado.................................................18 Información General...................................................................................................................18 Punzonado y Corte Fino.............................................................................................................18 Corte y Cizalladura..................................................................................................................... 24 Tratamiento de superficie de utillajes de conformar y punzonar............................................... 26 Ejemplos de aplicaciones.......................................................................................................... 32 Refuerzo de montante B........................................................................................................... 32 Parachoques de automóvil........................................................................................................ 33 Soporte gancho remolque......................................................................................................... 33 4 Lubricación................................................................................................. 34 4.1 4.2 4.2.1 4.2.2 4.2.3 4.2.4 Utillajes para Operaciones de Conformación............................................................................ 34 Utillajes para Operaciones de Corte.......................................................................................... 34 Domex MC................................................................................................................................ 34 Docol DP/DL, LA and ROLL...................................................................................................... 34 Dogal DP/CP, LAD and ROLL..................................................................................................... 34 Docol M and M+ZE................................................................................................................... 34 5 Economía del Utillaje................................................................................ 35 6 Soporte Técnico.......................................................................................... 36 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6 6.7 Asesoramiento de expertos...................................................................................................... 36 Recursos avanzados de análisis................................................................................................ 36 Cursos y seminarios.................................................................................................................. 36 Manuales................................................................................................................................... 37 Muestras / Material para pruebas.............................................................................................. 37 Información de producto........................................................................................................... 37 Certificados............................................................................................................................... 37 SSAB • Uddeholm 3 4 S o l u c i o n e s pa r a u t i l l a j e s d e t r a b a j o e n f r í o pa r a a c e ro s ava n z a d o s d e a lta r e s i s t e n c i a – G u í a d e S e l e c c i ó n 1. Presentación La creciente utilización de aceros avanzados de alta resistencia en el diseño de nuevos productos implica requisitos más exigentes en el acero para utillajes utilizado para las operaciones de corte y conformado. En esta publicación, los siguientes tipos de acero se encuentran incluidos en la categoría de aceros avanzados de alta resistencia: • Aceros Microaleados • Aceros Bainíticos • Aceros de Fase Dual • Aceros de Fase Compleja • Aceros para Perfilado con Rodillos • Aceros Martensíticos El uso de aceros avanzados de alta resistencia ofrece muchas ventajas medioambientales. Cuando el peso se reduce al fabricar una pieza, se requiere menor cantidad de materia prima y se consume menos energía. Al mismo tiempo, se necesita menos energía para transportar el acero. El acero es también totalmente renovable. Hay aplicaciones donde la selección de un acero avanzado de alta resistencia permite evitar el uso de los hornos de revenido en el proceso de fabricación, y consecuentemente los daños medioambientales asociados. La Organización Europea de la Industria de Automoción ha acordado alcanzar niveles más bajos de emisión de CO2 a finales del año 2012. Una forma de conseguir éste objetivo es reducir el peso del vehículo. Por otra parte, la siempre creciente demanda de seguridad en los automóviles requiere utilizar material de alta resistencia en los elementos críticos para tener la máxima seguridad en las carrocerías. La solución a estos objetivos, a veces contradictorios, pasa por utilizar acero avanzado de alto límite elástico en las carrocerías. Un material de trabajo de alta resistencia conlleva una mayor resistencia de la pieza final y se necesitará menor cantidad de material para conseguir la resistencia requerida. No solo la industria de automoción puede beneficiarse del uso del acero avanzado de alta resistencia en sus SSAB • Uddeholm S o l u c i o n e s pa r a u t i l l a j e s d e t r a b a j o e n f r í o pa r a a c e ro s ava n z a d o s d e a lta r e s i s t e n c i a – G u í a d e S e l e c c i ó n productos. Existen muchas otras aplicaciones industriales que pueden reducir peso e incrementar su duración utilizando estos aceros en sus diseños. Estos son factores que pueden ser beneficiosos tanto para el medio ambiente como para el coste total del producto. La utilización de aceros avanzados de alta resistencia puede requerir una mayor fuerza para cortar y conformar la chapa de acero. Por tanto, resulta obvia la necesidad de una mayor dureza y ductilidad en el acero para el utillaje. La situación actual y el futuro desarrollo de los aceros de alta resistencia implican que las propiedades del acero para utillajes se adapten a estas crecientes demandas. Estas son las principales razones por las que SSAB y Uddeholm, líderes cada uno en su área de negocio, hayan decidido colaborar en la consecución de unos productos todavía más perfectos y equilibrados para ser utilizados hoy y en futuras aplicaciones. El propósito de esta publicación es la de proporcionar una guía de selección para colaborar con los diseñadores y expertos en materiales a encontrar la mejor solución en el utillaje para cortar y conformar acero avanzado de alta resistencia. La guía refleja los últimos resultados y los mejores métodos de trabajo desarrollados por SSAB y Uddeholm, en el momento de esta publicación. La información está basada en amplias investigaciones y ensayos realizados por ambas compañías durante un largo periodo de tiempo, en estrecha colaboración con muchos de nuestros clientes más experimentados. El principal objetivo para SSAB y Uddeholm es el de proporcionar información sólida que permita a los clientes seleccionar la mejor combinación de acero avanzado de alto límite elástico y acero para los utillajes adecuado a cada diseño de producto. Queremos agradecer a Finnveden Metal Structures, Olofström en Suecia, y a Essa Palau en Barcelona, el permitirnos la presentación de ejemplos de sus aplicaciones en esta publicación. SSAB • Uddeholm 5 6 S o l u c i o n e s pa r a u t i l l a j e s d e t r a b a j o e n f r í o pa r a a c e ro s ava n z a d o s d e a lta r e s i s t e n c i a – G u í a d e S e l e c c i ó n 1.1 Acerca de SSAB 1.1.1 Información general SSAB es el mayor fabricante de acero de Escandinavia y hoy en día uno de los productores más exitosos del mundo en aceros avanzados de alta resistencia. La compañía vende sus productos en más de 100 países de todo el mundo y está presente en más de 40 países. Las marcas de SSAB, Domex (acero laminado en caliente), Docol (acero laminado en frío) y Dogal (acero con recubrimiento galvanizado) son reconocidas internacionalmente por su calidad. Estos aceros avanzados de alta resistencia pueden mejorar aplicaciones existentes haciéndolos más ligeros y resistentes. Las aplicaciones nuevas se pueden diseñar correctamente desde el comienzo para, utilizando los aceros avanzados de alta resistencia, obtener mejores prestaciones y una producción más económica. Entre nuestros clientes se encuentran constructores de vehículos muy conocidos, así como un amplio rango de industrias avanzadas, incluyendo el automóvil, remolques, volquetes, grúas y elevadores, contenedores y maquinaria agrícola. El Grupo consta de tres divisiones geográficas (EMEA, APAC y AMERICA), y tres procesos de producción de acero – la división de bobina proveniente de alto horno (los principales centros están en Borlänge y Lulea), la división de chapa gruesa proveniente de alto horno (Oxelösund), y la división de Norte América, donde se produce acero en horno eléctrico. SSAB tiene actualmente aproximadamente 8700 empleados en 45 países y unos ingresos anuales de 40 billones de Coronas Suecas (4,5 billones de Euros) 1). 1) 1.1.2 Aceros avanzados de alta resistencia de SSAB y sus beneficios para la industria del automóvil Los coches están mejorando en términos de seguridad, confort y consumo de combustible. Esta tendencia está impulsada por las crecientes demandas en términos de seguridad y medioambiente. La utilización de aceros avanzados de alta resistencia de SSAB resulta en construcciones más ligeras, una mayor protección frente a impactos y una mejora en la eficiencia. SSAB apoya a sus clientes de la automoción desde el comienzo del proceso de desarrollo de nuevas aplicaciones específicas, reforzando sus fortalezas competitivas y la rentabilidad. Por ejemplo, se pueden conseguir ahorros de peso de hasta el 50% en componentes de seguridad cambiando de aceros suaves a aceros ultra resistentes de SSAB. El desarrollo y mejora de los aceros avanzados de alta resistencia para nuevas aplicaciones, además de la creación de nuevos métodos para el diseño, conformado y unión de nuestros aceros son los pilares del programa de I+D en SSAB. SSAB ha realizado importantes inversiones en avanzados procesos de producción para garantizar una alta calidad del producto. Toda la producción del acero tiene una altísima consistencia en términos dimensionales, de tolerancias y propiedades mecánicas y químicas. Este alto nivel de calidad no sólo reduce los índices de rechazo, sino que también asegura la continuidad de suministro a nuestros clientes. El rango de producción incluye chapa fina con un rango de espesores desde 0,4 mm a 16 mm, con un ancho de banda de máximo 1600 mm. Cifras pertenecientes al año 2010 SSAB • Uddeholm S o l u c i o n e s pa r a u t i l l a j e s d e t r a b a j o e n f r í o pa r a a c e ro s ava n z a d o s d e a lta r e s i s t e n c i a – G u í a d e S e l e c c i ó n 1.2 Sobre Uddeholm 1.2.1 Información General Uddeholm es líder mundial en la fabricación de acero para utillajes, y servicios relacionado. Desde 1668, ­Uddeholm ha sido sinónimo de conocimiento, espíritu innovador y alta calidad de acero Sueco. Producimos y suministramos acero Sueco de alta calidad para utillajes a más de 100 000 clientes en más de 100 países en todo el mundo. Millones de productos desarrollados para mejorar y simplificar nuestra vida cotidiana son producidos en un molde o matriz fabricado con acero de utillajes de ­Uddeholm. Productos tales como automóviles, televisores, CD´s y DVD´s, ordenadores, teléfonos móviles y electrodomésticos tienen su origen en el acero para utillajes. Toda la fabricación, investigación, desarrollo y oficinas centrales de la marca Uddeholm está situada en la localidad de Hagfors, en Suecia, donde la compañía está establecida desde su comienzo en 1668. En Uddeholm, estamos muy orgullosos de nuestro entorno medioambiental y protegemos la posibilidad de que muchas generaciones futuras puedan experimentar la misma belleza que nosotros podemos disfrutar hoy en día. Nuestro pensamiento global significa que siempre estaremos donde y cuando se nos necesite. Nuestra presencia en todos los continentes le garantiza la misma alta calidad en cualquier lugar donde tenga su negocio. Esto también nos ha permitido ir un paso por delante de nuestros competidores. El mercado creciente asiático y otros mercados emergentes son atendidos por ASSAB (Associated Swedish Steels AB), canal enteramente de nuestra propiedad y exclusivo de ventas en Asia, Africa y Sudamérica. SSAB • Uddeholm 1.2.2 La oferta de Uddeholm para la industria del automóvil La industria mundial del automóvil es uno de los sectores más importantes de clientes de Uddeholm. La oferta de Uddeholm para la industria del automóvil se ha creado para satisfacer las necesidades de los fabricantes de vehículos en términos de reducción de tiempos de entrega. La oferta se centra en una economía total óptima, menos tiempo de parada en producción y tiempos de ciclo, en las siguientes areas: • En trabajo en frío, se ha desarrollado una nueva generación de aceros de utillaje para la estampación. • En el segmento de trabajo en caliente Uddeholm tiene especial enfoque en los moldes de fundición para producción de series largas. • En la inyección de plásticos, como desarrollador líder de aceros de alta calidad para inyección de plásticos, la vida y el comportamiento del utillaje se pueden maximizar y conseguir importantes ahorros en los costes totales y productividad del utillaje. Uddeholm es una compañía global. Nuestra oferta global a los fabricantes de vehículos se centra en productos y servicios en todo el mundo. Nuestro mensaje para nuestros clientes es que tenemos los mejores productos y les podemos dar apoyo técnico y comercial allí donde decidan fabricar los utillajes o fabricar sus productos. Esto significa que no solo vendemos acero, sino que también asesoramos sobre tratamiento térmico, mecanizado y soldadura. 7 8 S o l u c i o n e s pa r a u t i l l a j e s d e t r a b a j o e n f r í o pa r a a c e ro s ava n z a d o s d e a lta r e s i s t e n c i a – G u í a d e S e l e c c i ó n 2. Aceros laminados y aceros para utillajes 2.1 Aceros avanzados de alta ­resistencia Los aceros avanzados de alta resistencia de SSAB pueden obtenerse como productos laminados en caliente, laminados en frío, galvanizados en caliente y electrogalvanizados. Por ejemplo, estos aceros de alta resistencia se utilizan en: • Componentes de seguridad para automóviles • Vehículos pesados • Volquetes • Asientos para automóviles • Grúas • Contenedores • Aplicaciones tubulares para mobiliario, bicicletas, y cochecitos para niños Hay varios parámetros que determinan el tipo de acero a utilizar dependiendo de la aplicación. Los parámetros más importantes dependen de la forma geométrica del objeto de trabajo y de la selección del método de corte o conformado. Algunos de los aceros avanzados de alta resistencia de SSAB se muestran en la tabla 2-1. Se puede obtener más información sobre la utilización y proceso de éstos tipos de acero en los catálogos técnicos de cada producto de SSAB, o en la página web: www.ssab.com Tipo de Acero Aceros laminados en caliente Aceros laminados en frío Aceros galvanizados en caliente Aceros ­Microaleados Domex 460 MC Docol 500 LA Dogal 460 LAD Domex 500 MC Aceros electrogalvanizados Dogal 500 LAD Domex 550 MC Domex 600 MC Domex 650 MC Domex 700 MC Domex Wear Aceros ­ Bainíticos Domex 900 1) Domex 960 1) Aceros de Fase Dual Docol 500 DP Dogal 500 DP Docol 500 DL Docol 600 DP Dogal 600 DP Docol 600 DL Docol 800 DP Dogal 800 DP Docol 800 DL Dogal 800 DPX Docol 1000 DP Dogal 1000 DPX Aceros de Fase Compleja Dogal 780 CP Aceros para perfilado con rodillos Aceros ­Martensíticos Docol 1000 DPZE Dogal 600 CP Domex1200 2) Docol Roll 800 Dogal Roll 800 Docol Roll 1000 Dogal Roll 1000 Docol 1200 M Docol 1200 MZE Docol 1400 M Docol 1500 M Docol 1400 MZE 1) 1) Docol 1500 MZE 2) Docol Wear 450 Tabla 2.1. Aceros avanzados de alta resistencia 1) 2) Bajo pedido especial Calidades en fase de desarrollo SSAB • Uddeholm S o l u c i o n e s pa r a u t i l l a j e s d e t r a b a j o e n f r í o pa r a a c e ro s ava n z a d o s d e a lta r e s i s t e n c i a – G u í a d e S e l e c c i ó n 2.1.1 Aceros Microaleados 2.1.5 Aceros para perfilado con rodillos Los aceros microaleados para conformado en frío obtienen su alta resistencia gracias a la pequeña adición de elementos de aleación como niobio y titanio. La cifra de denominación de la calidad del acero indica el límite elástico mínimo garantizado. La diferencia entre el límite elástico y la resistencia a la tracción es pequeña para éste tipo de acero. Estos aceros tienen una plegabilidad excelente, prensado y rebordeado en relación con el límite de elasticidad. Su capacidad de soldadura es también buena. Los aceros para perfilado con rodillos están disponibles como productos laminados en frío y galvanizados en caliente. Este grupo de aceros se diseña sobre todo para las aplicaciones donde la conformación es mediante rodillos. Los aceros de conformación por rodillos se caracterizada por un ratio alto de límite elástico (YS/TS), la ausencia total de microinclusiones y una microestructura con distribución de dureza homogénea. Estas características reducen al mínimo el riesgo para la torsión y plegado del perfil, además de permitir perfilar la forma con radios estrechos. 2.1.2 Aceros bainíticos Los aceros bainíticos están disponibles como material laminado en caliente. Estos tipos de aceros son laminados termomecánicamente. La cifra de denominación de la calidad del acero indica el límite elástico mínimo garantizado. 2.1.3 Aceros de Fase Dual DP y DL La microestructura del acero DP (Dual Phase, Fase Dual) consiste en dos fases, ferrita y martensita. La ferrita es una fase blanda que contribuye a la buena capacidad de conformación. La martensita es una fase dura que contribuye a obtener mejor resistencia. La resistencia aumenta conforme se incrementa la proporción de fase martensítica. La cifra en la denominación de la calidad del acero indica la carga de rotura mínima garantizada. Dependiendo de la aplicación se pueden emplear diferentes variantes de aceros de fase dual con distintos ratios entre límite elástico y carga de rotura. Los aceros de fase dual son fáciles de cortar y conformar y pueden soldarse mediante los métodos convencionales de soldadura. 2.1.4 Aceros de Fase Compleja CP La microestructura de los aceros CP (fase compleja) contiene pequeñas cantidades de martensita, de austenita retenida y de perlita dentro de la matriz ferrita/bainita. Los aceros CP están caracterizados por un alto límite elástico, un endurecimiento por deformación moderado y una buena capacidad de plegado y abocardado. Las cifras en la designación de acero especifican la mínima carga de rotura. Los aceros de fase compleja están disponibles como calidades de aceros galvanizados en caliente. SSAB • Uddeholm 2.1.6 Aceros Martensíticos M Los aceros martensíticos tienen un contenido de 100% de martensita, y se caracterizan por tener un límite elástico y carga de rotura muy alta. La cifra en la denominación indica la carga de rotura mínima garantizada en ensayo de tracción. 2.1.7 Rango de Dimensiones Espesor: Docol 0,50-2,10 mm Dogal 0,50-2,00 mm Domex 2,00-12,00 mm Ancho máx: Docol 1500 mm Dogal 1500 mm Domex 1600 mm La limitación en ancho depende de la calidad y espesor del acero. 2.2 Acero para Utillajes 2.2.1 Características de los aceros para corte y conformado Un requisito típico en los utillajes para aplicaciones de trabajo en frío es una alta dureza. La razón es que los materiales que deben ser conformados son habitualmente duros. Es necesario por tanto un utillaje con alta dureza a fin de prevenir la deformación plástica y / o un desgaste del utillaje. Una consecuencia negativa del alto nivel de dureza es que el material del utillaje se vuelve más frágil. El acero para utillajes en aplicaciones de trabajo en frío requiere alta resistencia al desgaste, suficiente resistencia a la compresión y tenacidad / ductilidad. Más específicamente: 9 10 S o l u c i o n e s pa r a u t i l l a j e s d e t r a b a j o e n f r í o pa r a a c e ro s ava n z a d o s d e a lta r e s i s t e n c i a – G u í a d e S e l e c c i ó n •Alta resistencia al desgaste para incrementar la vida del utillaje y reducir la necesidad de paradas de producción para mantenimiento. • Suficiente resistencia a compresión, a fin de evitar la deformación plástica de superficies activas del utillaje. • Suficiente tenacidad / ductilidad para evitar roturas prematuras y melladuras en el utillaje. La alta resistencia al desgaste no es tan solo una cuestión de dureza. Habitualmente, las calidades de acero para aplicaciones de trabajo en frío contienen también carburos duros, que aportan una contribución extra para la resistencia al desgaste. Estos carburos son componentes químicos de carbono y carburos utilizando elementos como el cromo, vanadio, molibdeno o tungsteno. Generalmente, cuanto más frecuentes, grandes y duros son los carburos, mejor resistencia al desgaste se obtiene en el utillaje. Sin embargo, existen consecuencias conflictivas como una alta dureza, que hace que el material sea más sensible a las melladuras. Ello puede conducir a que los grandes carburos actúen como iniciadores de grietas en un proceso de fatiga. La mayoría de las roturas en los utillajes son como consecuencia de la fatiga. La rotura por fatiga ocurre cuando el material es expuesto a cargas alternas, y puede dividirse en la etapa Calidades de Acero Tipo de metalurgia AISI/W.-Nr. de Uddeholm Composición Química (masa %) %C %Si %Mn %Cr %Mo %W %V Rigor Convencional A2/1.2363 1.00 0.30 0.80 5.30 1.10 - 0.20 Sleipner Convencional - 0.90 0.90 0.50 7.80 2.50 0.50 - Sverker 21 Convencional D2/1.2379 1.55 0.30 0.40 11.80 0.80 - 0.80 Sverker 3 Convencional D6/(1.2436) 2.05 0.30 0.80 12.70 - 1.10 - Calmax Convencional - 0.60 0.35 0.80 5.30 - - 0.20 0.50 0.20 0.50 5.00 2.30 - 0.50 Caldie Electro afinado de escorial (ESR) - 0.70 0.20 0.50 5.00 2.30 - 0.50 Vanadis 4 Extra Pulvimetalurgia (PM) - 1.40 0.40 0.40 4.70 3.50 - 3.70 Vanadis 6 Pulvimetalurgia (PM) - 2.10 1.00 0.40 6.80 1.50 - 5.40 Vanadis 10 Pulvimetalurgia (PM) - 2.90 1.00 0.50 8.00 1.50 - 9.80 Vanadis 23 Pulvimetalurgia (PM) M 3:2 PM/- 1.28 0.50 0.30 4.20 5.00 6.40 3.10 Vancron 40 Pulvimetalurgia (PM) - 3.00 0.50 0.40 4.50 3.20 3.70 8.50 Unimax 1) de iniciación de grietas y en la etapa de propagación. La iniciación de grietas se inicia normalmente en las muescas, que actúan como concentradores de tensión. Cuanto mayor es la dureza, mayor es la concentración de tensiones. Es típico de un material con alta dureza que cuando se inicia una grieta, el tiempo hasta que ocurre una rotura total es muy corto. En general, el problema con las aplicaciones de trabajo en frío, especialmente en operaciones de corte fino de materiales duros, es que se deben minimizar los defectos de iniciación de grietas. Ello debe realizarse manteniendo la resistencia al desgaste, lo que requiere una alta dureza y partículas duras en la matriz del acero. Los defectos iniciadores de grietas, como entallas, no son debidos necesariamente a los carburos. Grandes inclusiones de escoria, defectos en la superficie del utillaje o cantos agudos en combinación con una alta dureza pueden también actuar como iniciadores de grietas ante una carga de fatiga. Por esta razón la pureza en el proceso metalúrgico, el acabado de la superficie del utillaje o el diseño de éste, puede tener una gran influencia en su rendimiento. En la tabla 2-2 se muestra la gama de productos de Uddeholm, los aceros para utillajes más adecuados para aplicaciones de conformado en frío. 1) %(C+N) Tabla 2-2. Rango de aceros de utillajes de Uddeholm aptos para la conformación en frío de aceros laminados SSAB • Uddeholm S o l u c i o n e s pa r a u t i l l a j e s d e t r a b a j o e n f r í o pa r a a c e ro s ava n z a d o s d e a lta r e s i s t e n c i a – G u í a d e S e l e c c i ó n 2.2.2 Metalurgia convencional 2.2.4 Pulvimetalurgia (PM) Al fabricar acero para utillajes de alta aleación mediante el método convencional, la utilización de grandes lingotes significa que la colada de acero se solidificará de forma lenta. Ello resulta en un desarrollo de redes de carburos bastos. Estas redes de carburos causarán segregaciones o bandas de carburos bastos en el acero después del proceso de laminado o forjado. Estas segregaciones son positivas para la resistencia al desgaste, pero tienen una influencia negativa en la resistencia mecánica del utillaje, especialmente ante carga por fatiga. Para reducir la influencia negativa de las redes de carburos la composición química debe equilibrarse a fin de reducir o incluso evitar redes de carburos bastos, mientras que se debe compensar la pérdida de resistencia al desgaste mediante un incremento de la dureza en la matriz. Una forma alternativa es desarrollar un proceso metalúrgico que aporte carburos pequeños y bien distribuidos que tengan un menor impacto negativo en la resistencia a la fatiga pero todavía sigan protegiendo el utillaje del desgaste. Uddeholm cuenta con dos procesos metalúrgicos para mejorar esta situación comparado con la metalurgia convencional. Estos son: En el proceso pulvimetalúrgico se utiliza gas nitrógeno para atomizar el metal fundido en pequeñas gotas o gránulos. Cada una de estas pequeñas gotas se solidifica rápidamente y no hay prácticamente tiempo para el crecimiento de carburos. Estos gránulos de polvo son luego compactados en un lingote mediante presión isostática en caliente a alta presión y temperatura. Posteriormente el lingote es laminado o forjado en barras de acero mediante los métodos convencionales. La estructura resultante es la de un acero completamente homogéneo con pequeños carburos distribuidos de manera uniforme, que no serán iniciadores de grietas pero que proporcionarán al mismo tiempo resistencia al desgaste. • Electro afinado de escoria (ESR) • Pulvimetalurgia (PM) Estos procesos metalúrgicos son descritos a continuación. Figura 2-2. Proceso pulvimetalúrgico 2.2.3 Metalurgia por Electro Afinado de Escoria (ESR) La metalurgia por electro afinado de escoria es un proceso metalúrgico bien conocido por el cual, el lingote de fabricación convencional se refunde sucesivamente en un proceso mediante una pequeña colada. Esta colada más pequeña se solidifica de forma más rápida que una colada de grandes dimensiones, dejando menor tiempo para el crecimiento de carburos después de la solidificación. El proceso de refusión crea un acero con una mayor homogeneidad y carburos más pequeños. Este proceso incluye también un afinado de escoria, lo que mejora la pureza del acero. SSAB • Uddeholm Las inclusiones grandes no metálicas pueden ser también iniciadores de grietas. Por éste motivo, el proceso pulvimetalúrgico ha mejorado su proceso en varias etapas con la finalidad de mejorar la pureza del acero. Hoy en día el acero pulvimetalúrgico de Uddeholm es ya de tercera generación y es considerado como el acero pulvimetalúrgico para utillajes más puro que existe en el mercado. 11 12 S o l u c i o n e S pa r a u t i l l a j e S d e t r a b a j o e n f r í o pa r a a c e ro S ava n z a d o S d e a lta r e S i S t e n c i a – G u í a d e S e l e c c i ó n 3. Guía de selección del acero para utillajes 3.1 Visión general En operaciones de corte y conformado de piezas metálicas, así como en todas las operaciones industriales de fabricación, es importante que la producción funcione sin problemas. MATERIAL DEL UTILLAJE La cadena que se inicia desde el diseño del utillaje hasta el mantenimiento de éste incluye muchas etapas, tal y como se muestra en la Figura 3-1. TRATAMIENTO TÉRMICO DISEÑO DEL UTILLAJE FABRICACIÓN DEL UTILLAJE MANTENIMIENTO DEL UTILLAJE CONDICIONES DE PRODUCCION CHAPA METÁLICA Figura 3-1. Proceso desde la etapa de diseño hasta el mantenimiento del utillaje Para conseguir una buena productividad y una economía del utillaje es esencial una correcta elección del acero para utillajes, y que todas las etapas de la cadena se lleven a cabo de forma correcta. Para seleccionar la calidad de acero adecuada para cada aplicación concreta es esencial identificar los mecanismos que pueden conducir a un fallo prematuro del utillaje. En las operaciones de conformación y corte, existen cinco mecanismos principales de fallo. • Desgaste, abrasivo o adhesivo, relacionado con la operación, el material de trabajo y las fuerzas de fricción debidas al contacto entre el utillaje y el material de trabajo. • Deformación plástica, aparece cuando el nivel de tensiones excede el límite de elasticidad a compresión (dureza) del material del utillaje. • Melladuras, que son el resultado de grandes tensiones de trabajo comparado con la resistencia a la fatiga del material del utillaje. • Rotura total, es el resultado de grandes tensiones de trabajo comparado con la tenacidad a la fractura del material del utillaje. • Adherencia, como consecuencia de grandes fuerzas de fricción debido al contacto de deslizamiento y la naturaleza adhesiva del material de trabajo. El mecanismo de adherencia está fuertemente relacionado con el desgaste adhesivo. Desgaste, abrasivo o adhesivo Melladura Adherencia SSAB • Uddeholm S o l u c i o n e s pa r a u t i l l a j e s d e t r a b a j o e n f r í o pa r a a c e ro s ava n z a d o s d e a lta r e s i s t e n c i a – G u í a d e S e l e c c i ó n La deformación plástica, las melladuras y la rotura total son fallos espontáneos y derivan en problemas severos y costosos en la producción. Si es posible, deben ser evitados. El desgaste y la adherencia son problemas más predecibles y pueden ser, en cierta medida, controlados mediante un cuidado mantenimiento del utillaje. Una consecuencia de ello es que puede ser una ventaja el permitir tener más desgaste en el utillaje antes que tener problemas de melladuras y roturas. El límite elástico de la chapa de acero debe superarse durante el conformado y la resistencia a la cizalladura debe superarse durante la operación de corte. Por tanto, en las operaciones de corte y conformado de chapa de alto rendimiento, las fuerzas que se requieren para realizar la operación son mayores que las que se necesitan para conformar / cortar chapa más blanda del mismo espesor. Consecuentemente, los requisitos de resistencia al desgaste y resistencia mecánica del material del utillaje son mayores. La operación de corte es más sensible puesto que requiere una combinación de alta resistencia al desgaste, alta resistencia contra las adherencias, alta resistencia a la compresión y alta resistencia contra las melladuras y roturas. Por otra parte, la operación de conformado está más relacionada con alta resistencia al desgaste y adherencias y con la resistencia a la compresión. Además la tolerancia del utillaje debe ser modificada. Pueden aparecer ondas de choque y la formación de rebabas es distinta al conformar / punzonar chapa de alta resistencia a la rotura (Rm1200-1400 MPa.). En la tabla 3-1 se muestra una comparación relativa de la resistencia a distintos tipos de mecanismos de fallo en aplicaciones de trabajo de aceros avanzados de alta resistencia para la gama de productos de ­Uddeholm. Calidad de acero Resistencia al Resistenca al Resistenca a la rotura de Uddeholm desgaste abrasivo ­desgaste adhesivo Melladura Rotura Total Resistencia a la ­deformación plástica Rigor Sleipner Sverker 21 Calmax Unimax Caldie Vanadis 4 Extra Vanadis 6 Vanadis 10 Vanadis 23 Vancron 40 Tabla 3-1 Comparación relativa de la resistencia.a distintos tipos de mecanismos de fallo en aplicaciones de trabajo en frío de aceros avanzados de alta resistencia para la gama de productos de Uddeholm. SSAB • Uddeholm 13 14 S o l u c i o n e s pa r a u t i l l a j e s d e t r a b a j o e n f r í o pa r a a c e ro s ava n z a d o s d e a lta r e s i s t e n c i a – G u í a d e S e l e c c i ó n 3.2 Operaciones de conformado 3.2.1 Información general Los aceros avanzados de alta resistencia de SSAB tienen una buena conformabilidad y pueden ser estampados en la forma tradicional, a pesar de su alta resistencia. Quizás la menor conformabilidad comparando con los aceros suaves puede ser siempre compensada modificando el diseño del componente o bien el proceso de conformación. Mayores radios en el utillaje, que ayudan a fluir al material, en combinación con la forma optimizada de la pieza a estampar, son factores que pueden hacer que el conformado de la chapa de alto límite elástico sea más sencillo. En la Figura 3-2 se puede obervar un buen ejemplo de cómo se han adoptado estas consideraciones de diseño, capaz de estampar una pieza compleja en Docol 1200M, pese a que la conformabilidad de Docol 1200M es menor comparada con aceros suaves, ver Figura 3-3. En la siguiente parte de la sección 3.2 se analizan las operaciones de conformación tales como plegado, perfilado con rodillos, estampación y abocardado, así como algunos aspectos respecto a los esfuerzos que soporta el utillaje. 3.2.2 Plegado Al doblar acero suave, el radio interior resultante es determinado principalmente por el ancho de la matriz y no por el radio de la cuchilla de plegado. Un acero de alta resistencia, por el contrario, sigue el radio de la cuchilla de plegado y el radio interior resultante es menos dependiente del ancho de la matriz. Consecuentemente, una mayor anchura de la matriz puede utilizarse con los aceros de alto límite elástico sin comprometer el radio interior requerido. Ello tiene una gran influencia en la fuerza de doblado y también en el desgaste del utillaje, puesto que los dos se ven reducidos al aumentar la anchura de la matriz. Al cambiar de chapa de acero suave a chapa de acero de alta resistencia, generalmente se reduce el espesor de la chapa. Por tanto, la fuerza de plegado se puede mantener constante, puesto que la reducción del espesor compensa con frecuencia la mayor resistencia del material. 3.2.3 Perfilado con Rodillos Figura 3-2. Pieza de sujeción de batería eléctrica para vehículo-SUV, fabricada en Docol 1200 M El perfilado es especialmente adecuado para los aceros de alta resistencia. Los ensayos demuestran que pueden obtenerse radios significativamente agudos utilizando rodillos de perfilado comparado con un plegado convencional. 3.2.4 Estampación Figura 3-3. Profundidad de deformación máxima en el ensayo de estiramiento. Calidades de acero (de izquierda a derecha): DC04, Docol 600 DL y Docol 1000 DP El efecto de retorno elástico es mayor para los aceros de alta resistencia que para aceros suaves. Existen diversos métodos para minimizar el efecto de retorno elástico, por ejemplo: • • • • • • Sobredoblado Aumentar la fuerza del pisador Utilizar pasos de acuñación o calibrado Utilizar frenos Añadir nervaduras y pliegues para reforzar la pieza Utilizar el desarrollo correcto de la pieza Las fuerzas de estampación aumentan con la resistencia del material de trabajo. Generalmente, un acero de alta resistencia requiere también una mayor fuerza del soporte de la estampa a fin de prevenir la aparición de arrugas en el material. Una alta presión local en la superficie del utillaje deriva en requisitos exigentes en el material del utillaje y en las propiedades de la superficie de éste ­(comentado también en la sección 3.1 Visión general). 3.2.5 Punzonado/Abocardado La capacidad de punzonado/abocardado para los aceros de alta resistencia es menor que para otros materiales blandos. Por este motivo, es más importante optimizar el proceso tanto como sea posible, por ejemplo punzonando el agujero en dirección opuesta a la dirección del abocardado. La rebaba se localiza entonces en la parte interior del taladro donde no está tan sujeto a tensiones. El realizar un preconformado antes del punzonado del agujero es otra forma de conseguir más altura en el abocardado. SSAB • Uddeholm S o l u c i o n e s pa r a u t i l l a j e s d e t r a b a j o e n f r í o pa r a a c e ro s ava n z a d o s d e a lta r e s i s t e n c i a – G u í a d e S e l e c c i ó n acero de herramienta, pero sólo 1,2 veces el límite elástico cuando se utiliza acero de herramienta convencional como por ejemplo AISI D2. Esto es válido para la conformación de aceros con resistencias hasta Docol 800 DP (800 MPa), ya que por encima de esta resistencia, la temperatura aumentará y la película de lubricación puede que no sea capaz de soportar la presión. Con el conocimiento presente, los límites para el uso recomendado de Uddeholm Vancron 40 se pueden resumir en la Figura 3-5b. Figura 3-4. Utillaje para estampación compleja 2000 3.2.6 Análisis por elementos finitos de las cargas y adherencias en el utillaje Figura 3-5a. Cálculo de Elementos Finitos de distribución de presión (MPa) de una simulación de plegado en U con Docol 800 DP Elegir el acero correcto de utillaje y su tratamiento superficial, puede aumentar la presión límite de adhesión, permitiendo la conformación de aceros de mayor límite elástico y/o geometrías más exigentes. El acero de utillaje PM aleado al nitrógeno Uddeholm Vancron 40 tiene una resistencia más elevada a la adhesión que los aceros convencionales de utillaje. El límite de presión de contacto cuando se conforma Domex 700 MC y Docol 800 DP es aproximadamente 1600 MPa cuando se utiliza material Vancron 40 en el utillaje. Como regla general, se puede asumir que la presión límite de adhesión es aproximadamente 2,6 veces el límite elástico cuando se utiliza Vancron 40 como SSAB • Uddeholm 1600 1400 Límite de adherencia de Uddeholm Vancron40 p Crit =1600 MPa 1200 1000 No recomendado Reomendadoc R p0 .2 800 = 2. 6 600 Cr it 400 p Presión máxima de la matriz, MPa Las simulaciones numéricas utilizando el método de elementos finitos (FEM por su acrónimo en inglés) pueden dar un apoyo valioso en la selección del acero de utillaje. Una pregunta importante en la selección de acero de utillaje es si el proceso de conformación de la chapa se puede realizar sin que aparezca adhesión, lo que habitualmente resulta el mecanismo dominante de fallo en la conformación de chapa. La principal razón para la adhesión es la presión de contacto demasiado elevada entre la matriz y la chapa. El método de los elementos finitos se puede utilizar para calcular la presión de contacto para una combinación dada de materiales de herramienta y chapa. En la Figura 3-5a se muestra un ejemplo de simulación de una aplicación exitosa. La aplicación se trata de una chapa de 2 mm Docol 800 DP plegada en U. El resultado indica que la presión límite para la adhesión es 1200 MPa para esta combinación de materiales de chapa y utillaje. 1800 200 Cf. AISI D2: p Crit ∼1.2 R p0.2 0 0 1000 200 400 600 800 Límite elástico de la chapa, MPa Figura 3-5b. Límites de guía para el uso de Uddeholm Vancron 40 sin recubrir para conformar aceros al carbono. Las recomendaciones están basadas en ensayos de aplicaciones y simulaciones por Elementos Finitos. Se incluye para comparación los límites aproximados de adhesión para acero de herramienta AISI D2 sin recubrir. Otros factores importantes que tienen influencia en el límite de adhesión son: elección de la lubricación, rugosidad superficial de la herramienta y la velocidad de deslizamiento. Una razón para el efecto de los factores mencionados aquí es que todos influyen en la temperatura, la cual debería ser mantenida lo más baja posible para evitar la adhesión. El límite de presión se puede combinar con una simulación FEM para predecir si una aplicación, con una geometría concreta, producirá una superficie de contacto lo suficientemente baja como para utilizar con garantías un acero convencional de herramienta, o si hay que utilizar un acero más avanzado como Vancron 40. En cualquier caso, una simulación que predice una presión suficientemente baja no es una garantía de éxito si la preparación superficial del utillaje es pobre. Por otro lado, si la predicción de presión superficial de contacto está justo por encima del límite, una lubricación mejorará, reducciones adicionales de la rugosidad superficial o una velocidad de conformación más reducidas pueden ser suficientes para reducir la adhesión. 15 16 S o l u c i o n e s pa r a u t i l l a j e s d e t r a b a j o e n f r í o pa r a a c e ro s ava n z a d o s d e a lta r e s i s t e n c i a – G u í a d e S e l e c c i ó n 3.2.7 Elección del acero de utillaje y tratamiento superficial para utillajes de conformación En las aplicaciones de conformado, las adherencias, la deformación plástica y el desgaste adhesivo son los mecanismos de fallo más comunes. La conformación de acero avanzado de alta resistencia significa que se requiere más fuerza de estampación debido al incremento del límite de elasticidad. Los utillajes de conformación con mejor resistencia a la adherencia van a ser necesarios en un futuro próximo puesto que la tendencia se dirige hacia un mayor uso de aceros de alta resistencia, mayores velocidades de prensado, una utilización de matrices progresivas con menos etapas y la utilización de lubricantes más respetuosos con el medio ambiente, pero normalmente menos eficaces. Los tratamientos superficiales como recubrimientos PVD, CVD y TD en los utillajes de conformación son un remedio efectivo para prevenir la adherencia. La selección del acero para el utillaje y el proceso de recubrimiento utilizado para la conformación de aceros de alta resistencia depende principalmente de: • La resistencia de la chapa de acero • El espesor de la chapa de acero • Si la chapa de acero está recubierta o no • La complejidad de la operación de conformación • El número de piezas en la serie de producción La conformación de aceros avanzados de alta resistencia cuenta ya con varios años de experiencia, de la que se derivan las siguientes recomendaciones: •Nivel de dureza del utillaje La dureza de los utillajes debe estar por encima de los 58-59 HRC para contrarrestar el desgaste, la adherencia y la deformación plástica. •Acabado superficial del utillaje Las superficies activas del utillaje deben ser pulidas a una rugosidad de superficie, Ra ≤ 0.2 μm. •Aceros de utillaje convencionales sin recubrimiento Los aceros convencionales sin recubrimiento no cumplen los requisitos necesarios para utillajes que deban conformar aceros avanzados de alta resistencia sin recubrimiento. Sin embargo, pueden ser aptos para operaciones simples de conformado con aceros de espesores bajos cuya resistencia sea baja dentro del rango de los aceros avanzados. •Aceros de utillaje convencionales con nitruración por plasma Estos aceros no muestran una suficiente resistencia a las adherencias a largo plazo en series largas de fabricación debido a la delaminación de la capa de nitruro. Sin embargo, pueden ser aptos para operaciones simples de conformado con aceros de espesores bajos cuya resistencia sea baja dentro del rango de los aceros avanzados. • Utillajes recubiertos de PVD Los recubrimientos PVD (como CrN y TiAIN) en combinación con un acero sustrato que cuente con dureza suficiente (> 58 HRC) es una solución para evitar problemas de adherencia. • Utillajes recubiertos de CVD o TD Aceros con un correcto recubrimiento CVD o TD pueden evitar también problemas de adherencias • Utillajes Vancron 40 Uddeholm Vancron 40, un nuevo tipo de acero aleado al nitrógeno, acero PM de alto rendimiento, ha demostrado muy buenos resultados en aplicaciones industriales. El utillaje de conformación (con un acabado superficial Ra ≤ 0.2 μm) fabricado con Uddeholm Vancron 40, habitualmente se comporta mucho mejor que los utillajes con recubrimiento. La tabla 3-2a muestra un resumen de los aceros para utillajes más adecuados para el conformado de la chapa avanzada de alta resistencia. La información de la tabla está basada en la experiencia hasta la fecha, pero los ensayos y producción en serie siguen realizándose y la tabla será actualizada regularmente. Los aceros de utillajes mencionados se pueden utilizar como matrices monobloque o en combinaciones de matriz base con insertos, dependiendo del tamaño del utillaje y la severidad de la operación de conformado. Como se ha mencionado anteriormente, existe una necesidad de recubrir la superficie del utillaje para obtener un buen funcionamiento del utillaje. Esto significa que los recubrimientos soportan la resistencia al desgaste (excepto para Uddeholm Vancron 40). Los aceros del utillaje actúan en este caso como sustrato de los recubrimientos. El principal requisito de los sustratos es soportar el recubrimiento frágil, esto es, el material sustrato debe tener suficiente resistencia a la compresión y dureza cuando la herramienta comienza a funcionar. Aún más, los cambios dimensionales después del proceso de recubrimiento deben ser insignificante, o predecibles para cumplir las tolerancias deseadas en el utillaje. Finalmente, el material sustrato tiene que soportar muchas cargas cíclicas a altas tensiones, por tanto se requiere un alto límite de resistencia a la fatiga. Para dar una guía sobre la selección de aceros de utillaje según la longitud de serie de producción, se ha elaborado en la Tabla 3-2b un ranking relativo de los aceros actuales de utillaje con y sin recubrimiento. En el caso de ion nitrurado, uno de los factores es que la ductilidad se deteriora severamente. En la tabla se puede ver una comparación de la ductilidad después del nitrurado en las calidades actuales a una profundidad de 50 µm. Como Uddeholm Vancron 40 es utilizado sin ningún tratamiento superficial, muestra una calificación muy superior que otras calidades. SSAB • Uddeholm S o l u c i o n e s pa r a u t i l l a j e s d e t r a b a j o e n f r í o pa r a a c e ro s ava n z a d o s d e a lta r e s i s t e n c i a – G u í a d e S e l e c c i ó n Resistencia de la Calidad del acero Tratamiento Superficial / Recubrimiento Dureza del chapa Rm (MPa) Uddeholm/AISI/W.-Nr. Tipo Series de Producción ­Utillaje (HRC) 350-570 Calmax/-/1.2358 Rigor/A2/1.2363 Sverker 21/D2/1.2379 Caldie Sleipner Vanadis 4 Extra Vancron 40 Nitruración/PVD PVD/CVD PVD/CVD PVD/CVD PVD/CVD PVD/CVD No se requiere recubrimiento Series Medias Series Medias Series Medias Series Medias-Largas > 58 Series Medias-Largas Series Largas - 570-800 Calmax/-/1.2358 Sverker 21/D2/1.2379 Caldie Sleipner Vanadis 4 Extra Vanadis 6 Vancron 40 Duplex (Nitriding+PVD) PVD/CVD PVD/CVD PVD/CVD PVD/CVD PVD/CVD No se requiere recubrimiento Todas Todas Todas Todas Todas Todas - > 60 800-1400 Caldie Sleipner Vanadis 4 Extra Vanadis 6 Vanadis 10 Vancron 40 PVD/CVD PVD/CVD PVD/CVD PVD/CVD PVD/CVD No se requiere recubrimiento Todas Todas Todas Todas Todas - > 60 Tabla 3-2a Aceros para utillajes más adecuados para el conformado de la chapa avanzada de alta resistencia Sin recubriento Con recubriento Resistencia al desgaste Resistencia a: Uddeholm Melladura/ Agrietamiento Deformación Plástica Con Ion nitrurado Propiedades del material de sustrato: Límite de Fatiga Estab.Dim. después del Re-endurecimiento Ductildad después de la nitruración a 50 µm de profundidad Abrasivo Adhesivo Adherencias Calmax 1 3 1 8 2 4 4 6 Rigor 3 4 1 4 4 3 3 3 Caldie 2 5 1 9 5 9 6 4 Sleipner 4 5 2 4 8 3 3 3 Sverker 21 6 2 2 2 3 1 1 2 Vanadis 4 Extra 8 8 3 10 8 10 10 5 Vanadis 6 9 8 3 7 9 9 8 4 Vanadis 10 10 7 3 6 10 8 8 3 Vancron 40*) 6 10 10 6 9 9*) 10*) 10*) *) Uddeholm Vancron 40 sin ningún recubrimiento superficial Tabla 3-2b. La tabla muestra un ranking relativo de los aceros actuales de utillaje, con y sin recubrimiento. Escala relativa = 1-10, donde 10 es el mejor SSAB • Uddeholm 17 18 S o l u c i o n e s pa r a u t i l l a j e s d e t r a b a j o e n f r í o pa r a a c e ro s ava n z a d o s d e a lta r e s i s t e n c i a – G u í a d e S e l e c c i ó n 3.3 Selección del acero para utillajes de conformado y punzonado 3.3.1 Información General Zona achaflanada Es muy difícil dar indicaciones concluyentes sobre la selección de un acero para utillajes para una situación de producción específica, puesto que las condiciones de producción pueden ser muy distintas aunque se trate de la misma pieza. La mejor forma es basar la selección del acero para el utillaje en la experiencia ganada en otras series de producción utilizando el mismo, o similar, equipo de producción. Por lo que se refiere al acero avanzado de alta resistencia, es importante no basar la selección del acero en lo que se había utilizado anteriormente con aceros dulces, utilizando calidades antiguas como AISI A2 o D2. Recuerde que hay una nueva generación de aceros de utillaje que son mucho más apropiados cuando se punzona o se hace el corte fino. En el corte fino y punzonado los principales mecanismo de fallos son desgaste, melladura y adherencia. Estos mecanismos de fallo están influenciados por: Zona brillante • La resistencia del material de producción • El espesor del material de producción • Parámetros de diseño tales como radios agudos • La geometría de la pieza a producir • La longitud de la serie de producción La herramienta debe tener la suficiente dureza para prevenir la deformación plástica en el canto cortante. Adicionalmente, se debe prestar especial atención a la calidad superficial de la herramienta para prevenir el fallo prematuro por melladura o fisuramiento, y también para prevenir la adherencia. En esta sección son examinadas las operaciones de corte tales como el corte fino, punzonado, corte y cizalladura. También se recomiendan tratamientos superficiales y selección de aceros de utillaje. 3.3.2 Punzonado y Corte fino 3.3.2.1 Aspecto de un canto cortado Los métodos de conformación utilizados habitualmente generan un canto cortado consistente en una zona achaflanada, una zona brillante, una zona de fractura y una de rebaba. La zona brillante es menor para los aceros de alta resistencia que para los aceros dulces. La altura de la rebaba se reduce al aumentar la resistencia a la tracción. Zona de fractura Rebaba Figura 3-6. Apariencia de un canto cortado Un factor importante para conseguir un buen canto es la tolerancia de la matriz. Cómo seleccionar esta tolerancia se explica en la sección 3.3.2.2 Tolerancia de la matriz. 3.3.2.2 Tolerancia de la matriz La tolerancia de la matriz es la distancia entre el puzón y la matriz, ver Figura 3-7. Tolerancia de la matriz Punzón Material de trabajo Matriz Figura 3-7. Definición de tolerancia de la matriz El canto es caracterizado habitualmente mediante las cuatro secciones, ilustradas en la Figura 3-7. Comparado con la conformación de acero dulce, la elección de la tolerancia de la matriz tiene una mayor influencia en la vida útil del utillaje. Sin embargo, la formación de rebabas es menor y no se ve afectada significativamente cambiando las tolerancias de la matriz. La zona achaflanada y zona de fractura aumentarán al incrementarse la tolerancia de la matriz, pero en menor forma que para el acero dulce. En la Figura 3-8, se muestran las tolerancias recomendadas de la matriz para el corte fino y el punzonado. SSAB • Uddeholm S o l u c i o n e s pa r a u t i l l a j e s d e t r a b a j o e n f r í o pa r a a c e ro s ava n z a d o s d e a lta r e s i s t e n c i a – G u í a d e S e l e c c i ó n 15 Desgaste del utillaje Area de adherencia Tolerancia de corte [%] 14 13 12 11 10 9 6 8 8 10 12 14 Holgura de la matriz, % del espesor de la chapa 7 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 Espesor de la chapa (mm) Figura 3-8. Tolerancias recomendadas de la matriz para el punzonado y el corte fino de aceros avanzados de alta resistencia En la Figura 3-9, se muestra un canto después del punzonado en Docol 1400 M con 6% y 14% de tolerancia de la matriz. Punzón Punzón 6% Matriz Espesor de la chapa Matriz 14% Figura 3-10. Relación entre el desgaste del utillaje y la ­tolerancia de la matriz al conformar en Docol 800 DP ­(espesor de la chapa = 1 mm) Al conformar aceros de ultra alta resistencia, una holgura demasiado pequeña aporta también algunos problemas de adherencia en el utillaje, pero el mayor mecanismo de desgaste es el desgaste abrasivo. Debido a la resistencia del material, existe un límite en el tamaño de la holgura de la matriz. Una tolerancia excesiva genera grandes tensiones de doblado en el canto del punzón, lo que incrementa el riesgo de melladuras, ver Figura 3-11. Esto es especialmente importante en las calidades de acero con una diferencia pequeña entre el límite elástico y la carga de rotura, como los aceros martensíticos Docol M y M+EZ. Desgaste del utillaje Area de melladura Figura 3-9. Borde cortado con tolerancia variable de la matriz En general es mejor utilizar una tolerancia de la matriz mayor al conformar chapa de acero de alta resistencia. De todas formas, para la chapa de acero de ultra alta resistencia, una gran holgura puede ser una desventaja. Este punto será explicado más adelante. Cuando se punzona o realiza corte fino de aceros de hasta 1000 MPa de carga de rotura, una pequeña holgura aporta gran cantidad de problemas de adherencia en el utillaje. Una holgura demasiado grande aporta menos desgaste en el utillaje pero genera más zona achaflanada en el objeto de trabajo, resultando en un borde de calidad inferior. Esto es por lo que la calidad del canto deseado en la pieza de trabajo afecta la elección de la holgura de la matriz. La relación entre el desgaste del utillaje y la tolerancia de la matriz se muestra en la Figura 3-10. SSAB • Uddeholm 6 8 10 12 14 Holgura de la matriz, % del espesor de la chapa Figura 3-11. Relación entre el desgaste del utillaje y la tolerancia de la matriz al conformar en Docol 1400 M con un espesor de chapa de 1 mm 19 20 S o l u c i o n e s pa r a u t i l l a j e s d e t r a b a j o e n f r í o pa r a a c e ro s ava n z a d o s d e a lta r e s i s t e n c i a – G u í a d e S e l e c c i ó n Arco de techo Montante A Barra de protección lateral Absorbedor de impacto Larguero delantero Refuerzo de parachoques delantero SSAB • Uddeholm S o l u c i o n e s pa r a u t i l l a j e s d e t r a b a j o e n f r í o pa r a a c e ro s ava n z a d o s d e a lta r e s i s t e n c i a – G u í a d e S e l e c c i ó n Arco de techo Montante C Montante B Refuerzo cintura Travesaño bajo piso Reclinador Estructura de asiento Raíl de asiento Refuerzo de talonera SSAB • Uddeholm 21 22 S o l u c i o n e s pa r a u t i l l a j e s d e t r a b a j o e n f r í o pa r a a c e ro s ava n z a d o s d e a lta r e s i s t e n c i a – G u í a d e S e l e c c i ó n 3.3.2.3 Fuerza de corte y punzonado La fuerza de conformado requerida es proporcional a la resistencia de la chapa de acero, el espesor de ésta y la longitud de la línea de punzonado o corte. En la Figura 3-12 se muestra la fuerza de punzonado variable al punzonar un taladro de Ø 5 mm en una chapa de 1 mm de espesor con una holgura de la matriz del 10% en varios aceros avanzados de alta resistencia. La fuerza de punzonado/corte fino puede ser bastante alta al conformar las calidades de acero de ultra alta resistencia. Sin embargo, la reducción del espesor de la chapa de acero normalmente compensará el aumento de las fuerzas de corte o punzonado. 3.3.2.4 Reducción de la fuerza de punzonado / corte fino Fuerza de corte fino/punzonado [N] 15 000 13 000 11 000 9000 Docol 1400 M Docol 800 DP Docol 500 LA Docol 280 LA 7000 5000 3000 1000 -1000 Al conformar calidades de chapa de acero de alta resistencia en el rango bajo de resistencia, la ductilidad del material de trabajo es mayor, reduciéndose el problema de fatiga y rotura del utillaje. Por esta razón debe centrarse la atención en las fuerzas generadas al punzonar/cortar aceros de alto límite elástico con la mayor resistencia, y considerar también cómo pueden reducirse las fuerzas. Se ha demostrado que la tolerancia del utillaje tiene un efecto marginal en la fuerza de conformado. No obstante, la fuerza de conformado se reduce algo con una aumento de la holgura de la matriz. Típicamente se puede conseguir una reducción de fuerza de punzonado del 3 a 5% aumentando la tolerancia del utillaje. Desplazamiento del punzón -3000 Figura 3-12. Fuerza de corte fino/punzonado para calidades de acero avanzado de alta resistencia Al punzonar/cortar en las calidades totalmente martensíticas como Docol M y M+EZ, la fuerza es mayor y la ductilidad del material de trabajo es baja. Esto significa que se puede generar un retorno elástico o fuerza de recuperación. Ello se aprecia como una rápida amplitud de fuerza negativa, como se muestra en la Figura 3-12. El retorno elástico genera tensiones en el utillaje, que pueden conducir a grietas de fatiga después de cierto tiempo. Ver Figura 3-13. Para evitar problemas de producción deberán tenerse en cuenta los efectos de la fuerza de conformado en los anclajes y soportes del utillaje, los radios agudos, así como el acabado superficial. Es importante utilizar los parámetros de punzonado y corte fino correctos. En la sección 3.3.2.2 Tolerancia de la matriz se explica cómo seleccionar la holgura del utillaje al punzonar o realizar el corte fino. A fin de evitar conformados simultáneos al punzonar distintos taladros en una operación, los punzones pueden ser de distintos largos. Ello reduce la fuerza requerida, ya que si no, puede ser considerable. El recubrimiento del punzón no es una manera efectiva para reducir la fuerza necesaria de conformado. Por el contrario, la fuerza de conformado puede aumentar, tal como se muestra en la Figura 3-16. Un punzón recubierto requiere una mayor fuerza de punzonado puesto que tiene una menor fricción entre la superficie exterior del punzón y la superficie de la chapa. La menor fricción hace que la iniciación de grietas en la chapa sea más difícil, lo que incrementa la fuerza de punzonado. El incremento de la fuerza facilita la aparición de grietas por fatiga en el utillaje. Cuando se inician las grietas, el recubrimiento se pierde rápidamente. La forma más efectiva de reducir la fuerza de conformado es achaflanar el utillaje. Preferiblemente se realiza de forma simétrica a fin de evitar cargas inclinadas en el utillaje. El achaflanado sirve también para reducir el ruido. En la Figura 3-14 y Figura 3-15 se muestran diferentes formas de achaflanar el utillaje. En la Figura 3-16 se muestra cómo puede reducirse la fuerza de conformado utilizando punzones achaflanados simétricamente. a) Figura 3-13. Propagación de grietas a causa de la fatiga b) Figura 3-14. Utillajes achaflanados para a) conformado y b) punzonado SSAB • Uddeholm S o l u c i o n e s pa r a u t i l l a j e s d e t r a b a j o e n f r í o pa r a a c e ro s ava n z a d o s d e a lta r e s i s t e n c i a – G u í a d e S e l e c c i ó n a) F1 F1 Desplazamiento del punzón b) -4% -13% -25% -30% -8% -13% -15% -10% Docol 500 LA Docol 800 DP Docol 1400 M Docol 280 LA F2 (F1) Figura 3-18. Reducción en % de la fuerza de corte fino/ punzonado para diferentes tipos de achaflanado del punzón (altura del chaflán igual a 0,7 veces el espesor de la chapa) F2 Desplazamiento del punzón Figura 3-15. Fuerza de punzonado en función del desplazamiento del punzón para a) punzón plano o b) punzón achaflanado Fuerza (N) 15 000 Punzón recubierto 12 000 Punzón sin recubrimiento 9000 Punzón achaflanado invertido 3000 Punzón achaflanado 1000 0 -3000 Desplazamiento del punzón Figura 3-17. Punzón achaflanado con zona central plana Figura 3-16. Fuerza de punzonado para un taladro de Ø 5 mm en chapa Docol 1400 M de 1 mm de espesor con un 10% de holgura de la matriz La fuerza de punzonado/corte fino puede reducirse en un 30% para Docol 1400 M con un achaflanado de 0,7 veces el espesor de la chapa. El tamaño del efecto de un punzón achaflanado depende del material de trabajo tal y como se muestra en la Figura 3-18. A fin de obtener un efecto menor al punzonar acero suave el achaflanado debe incrementarse a 1.0-1.5 veces el espesor de la chapa. El achaflanado no debe ser innecesariamente grande cuando se punzona/corta aceros avanzados de alta resistencia, sólo lo necesario para iniciar el corte antes de que toda la superficie externa del punzón esté en contacto SSAB • Uddeholm con la superficie de la chapa. Si se usa un achaflanado demasiado grande, se incrementa el riesgo de deformación plástica de la punta del punzón. Otra manera de reducir el riesgo de deformación plástica es utilizar un punzón achaflanado con la zona central de sección plana, como se muestra en la Figura 3-17. Nota! Utilizar un punzón achaflanado no significa necesariamente que el desgaste del utillaje sea menor. Las principales ventajas son la reducción de la fuerza y el ruido. 23 S o l u c i o n e S pa r a u t i l l a j e S d e t r a b a j o e n f r í o pa r a a c e ro S ava n z a d o S d e a lta r e S i S t e n c i a – G u í a d e S e l e c c i ó n 3.3.3Fuerzadecorteycizalladura 3.3.3.1Holguradecorteyángulodecizalladura 2,0 Angulo de cizalladura [grados] En la cizalladura, la holgura de corte es la distancia horizontal entre las cuchillas superior e inferior, y el ángulo de corte es el ángulo entre las cuchillas superior e inferior, ver Figura 3-19. El ángulo de corte se aplica normalmente a la cuchilla superior. 1,8 1,6 1,4 1,2 1,0 0,8 t=12 mm t=8 mm t=≤5 mm 0,6 0,4 0,2 200 α 400 600 800 1000 Límite elástico (MPa) 1200 1400 Figura 3-21. Ángulos de corte recomendados Figura 3-19. Holgura y ángulo de corte respectivamente En general, se pueden utilizar holguras similares de corte a las que se aplican con aceros dulces. Las holguras de corte pueden ser algo más grandes usando cuchillas con un ángulo de corte comparado con las cuchillas paralelas. Las holguras de corte son usualmente más pequeñas comparadas con las de corte fino. Las tolerancias recomendadas de corte para aceros avanzados de alta resistencia se pueden ver en la Figura 3-20. Holgura de corte en % del espesor de la chapa 24 3.3.3.2Aparienciadelbordecortadodechapa La apariencia del borde cortado de chapa es similar a cuando hacemos el corte fino, vea Sección 3.3.1. La apariencia típica de borde cortado para tres calidades de acero se puede ver en la Figura 3-22. 12 11 10 9 8 7 6 Figura 3-22. Apariencia del borde cortado de chapa para Domex 700MC, Dogal 800DP y Docol 1400M respectivamente en espesor 2 mm con 7% de holgura de corte y 1º de ángulo de corte. 5 4 3 2 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 Espesor de la chapa (mm) Figura 3-20. Holguras de corte recomendadas La selección del ángulo de corte se puede ver en la Figura 3-21 para diferentes niveles de resistencia y espesores de chapa. 5,0 Cuando se cambian los parámetros de corte a cizalladura la apariencia del borde cortado cambia. Una holgura de corte más grande con cuchillas paralelas da una mayor zona brillante. Por otro lado, una holgura mayor de corte cuando se utiliza un ángulo de corte da una zona brillante más pequeña. Cuando se utiliza un ángulo alto de cizalladura en combinación con una holgura grande de corte, se pueden ver a veces marcas de desgarro o rotura en la zona de fractura, vea foto arriba a la derecha en Figura 3-23. Un ángulo de cizalladura grande cuando se trabaja con calidad de acero Docol M puede resultar en un patrón ondulado en la zona de fractura, vea la Figura 3-24. SSAB • Uddeholm S o l u c i o n e S pa r a u t i l l a j e S d e t r a b a j o e n f r í o pa r a a c e ro S ava n z a d o S d e a lta r e S i S t e n c i a – G u í a d e S e l e c c i ó n Figura 3-23. Apariencia del borde cortado para Domex 700MC, t=2 mm con diferentes condiciones de corte. La imagen de la izquierda indica que la holgura de corte y/o el ángulo de cizalladura es demasiado grande. La imagen de la derecha indica que las condiciones de corte son correctas. Fuerza máxima de cizalladura (kN) 100 90 80 70 60 50 40 Docol 1400M 5% de holgura Docol 1400M 10% de holgura Docol 1400M 15% de holgura Domex 700MC 5% de holgura Domex 700MC 10% de holgura Domex 700MC 15% de holgura DC04 5% de holgura DC04 10% de holgura DC04 15% de holgura 30 20 10 0 0º 1º 2º Angulo de cizalladura (º) 3º Figura 3-25. Fuerza de cizalladura como función del ángulo de cizalladura para diferentes holguras de corte. t=2 mm. En el proceso de cizalladura de aceros avanzados de alta resistencia, a menudo la primera cuestión es: Figura 3-24. Apariencia del borde cortado para Docol 1400M, t=2 mm con diferentes condiciones de corte. La imagen de la izquierda indica que la holgura de corte y/o el ángulo de cizalladura es demasiado grande. La imagen de la derecha indica que las condiciones de corte son correctas. 3.3.3.3Fuerzadecorteacizalladura La fuerza de cizalladura requerida es proporcional a la resistencia de la chapa de acero, el espesor de ésta y la longitud de la línea de conformado. La fuerza de cizalladura puede ser bastante alta al conformar las calidades de acero de ultra alta resistencia. Para evitar altas fuerzas de cizalladura se debe aplicar un ángulo de cizalladura. Tan pronto como un ángulo de cizalladura es utilizado, la diferencia entre aceros avanzados de alta resistencia y aceros suaves es mucho menor, vea Figura 3-25. La tolerancia de corte tiene muy poca influencia en la fuerza total de cizalladura. La mayor reducción de fuerza es cuando se pasa de una cizalladura paralela a un ángulo de cizalladura de 1º. No hay ningún beneficio en utilizar ángulos de cizalladura > 1.5º. La reducción en la fuerza total de cizalladura es baja pero el esfuerzo en el borde del utillaje será mayor e incrementará el riesgo de melladura del borde. SSAB • Uddeholm - ¿Podré trabajar la chapa de alto límite elástico con el mismo equipo que tengo y con el que he trabajado el acero suave? Se requiere una formulación para la fuerza de cizalladura a fin de responder esta pregunta. Para éste propósito SSAB utiliza la siguiente fórmula: F= Ksk · t2 2tanα En la que: F = fuerza de cizalladura Ksk = resistencia a la cizalladura = Rm • Factor-e α = ángulo de cizalladura t = espesor de la chapa La resistencia a la cizalladura se calcula como el factor-e multiplicado por la resistencia a la tracción. El factor-e varía con la resistencia a la tracción del material. Para un acero suave, por ejemplo DC01 o Domex 200, el factor-e es igual a 0,8, pero para un acero de alta resistencia el factor-e disminuye a 0,55 con una cizalladura en paralelo. Con un ángulo de cizalladura se puede disminuir a 0,3 para los aceros de mayor resistencia. En el diagrama en la Figura 3-26 se muestra el factor-e como función de la resistencia a la tracción del material de trabajo con ambos cizalladura en paralelo y cizalladura con ángulo. El factor-e se reduce significativamente para los aceros avanzados de alta resistencia cuando se utiliza un ángulo de cizalladura. 25 S o l u c i o n e s pa r a u t i l l a j e s d e t r a b a j o e n f r í o pa r a a c e ro s ava n z a d o s d e a lta r e s i s t e n c i a – G u í a d e S e l e c c i ó n 0,8 Factor-e con ángulo de cizalladura Factor-e con cizalladura paralela 0,7 0,6 Factor-e 26 0,5 0,4 0,3 0,2 300 500 700 900 1100 Carga de rotura (MPa) 1300 1500 Figura 3-26. factor-e como función de la resistencia a la ­tracción del material de trabajo la microestructura y el nivel de resistencia. Para aceros de fase dual laminados en frío, como Docol 800DP, el desgaste por adhesión es dominante y un recubrimiento mejorará la resistencia al desgarre, como se muestra en la Figura 3-27. Los aceros galvanizados en caliente Dogal tienen menos tendencia al desgarre debido a las propiedades lubricantes de la capa de zinc. Para aceros laminados en caliente microaleados, el tipo de desgaste es una mezcla de mecanismos de desgaste adhesivo y abrasivo. Si un acero Domex sin decapar se va a cizallar, el desgaste del utillaje será considerablemente más alto y más abrasivo. En cualquier caso, un recubrimiento superficial del utillaje reducirá significativamente su desgaste cuando se cizallen calidades Domex. a) Ejemplo 1: Chapa de acero suave con espesor de 8 mm Material de trabajo: Domex 220 YP (Rm = 350 MPa) Fuerza de cizalladura: 0,8 x 350 x 64/2tan 0,9 = 570 kN Ejemplo 2: Chapa de acero de ultra alta resistencia con el mismo espesor de 8 mm Material de trabajo: Domex 700 MC (Rm = 800 MPa) Fuerza de cizalladura: 0,6 x 800 x 64/2tan 1,5 = 586 kN Ejemplo 3: 100 µm b) Chapa de ultra alta resistencia con espesor de chapa reducido en un 10% a 7.2 mm Material de trabajo: Domex 700 MC (Rm = 800 MPa) Fuerza de cizalladura: 0,6 x 800 x 51,84/2tan 1,4 = 509 kN Estos ejemplos muestran que la fuerza de cizalla se reduce si se cambia de acero suave a acero de extra alta resistencia (utilizando un ángulo correcto de cizalladura y el mismo espesor de chapa). Si se reduce el espesor de la chapa del acero de extra alta resistencia (con una reducción moderada del 10% como se muestra en el ejemplo 3), la fuerza de cizalla se reduce un 35% respecto al nivel original. 3.3.4 Tratamiento de superficie de utillajes de conformar y punzonar 100 µm Figure 3-27. Un canto cortante recubierto con a) ­Recubrimiento PVD (TiAlN) y b) sin recubrimiento después de producir 200 000 piezas en Docol 800 DP 3.3.4.1 Tratamiento superficial Aplicar o no recubrimiento sobre el utillaje es una pregunta que aparece frecuentemente en la fabricación de utillajes. Pero antes de aplicar un recubrimiento, es importante caracterizar el tipo de desgaste. Para los aceros avanzados de alta resistencia, el tipo de desgaste varía según Para aceros martensíticos (Docol 1200 M y Docol 1400 M) la adherencia no será un mecanismo de desgaste dominante. El tipo de desgaste será principalmente abrasivo con algunas grietas por fatiga visibles, tal y como se muestra en la Figura 3-28. SSAB • Uddeholm S o l u c i o n e s pa r a u t i l l a j e s d e t r a b a j o e n f r í o pa r a a c e ro s ava n z a d o s d e a lta r e s i s t e n c i a – G u í a d e S e l e c c i ó n 3.3.4.2 Selección del acero de herramienta Para los propósitos de selección del acero de herramienta es conveniente agrupar los aceros avanzados de alta resistencia del acero como sigue: • Domex MC • Docol DP/DL y LA • Dogal DP/CP • Docol M y M+ZE Figura 3-28. Desgaste típico en un canto sin recubrimiento después de producir 100 000 piezas en Docol 1400 M Cuando se generan las grietas por fatiga, los recubrimientos no van a mantenerse demasiado tiempo en el utillaje. Si se optimiza la preparación antes de aplicar el recubrimiento y se utiliza el recubrimiento más adecuado el resultado, puede mejorarse y el recubrimiento puede permanecer incluso después de las 100 000 piezas, tal y como se muestra en la Figura 3-29. Sin embargo, para aceros totalmente martensíticos, como Docol M, el recubrimiento no dará un beneficio significativo y no es recomendable. En cualquier caso, se debe evitar el nitrurado de los bordes o cantos del punzón debido a un alto riesgo de agrietamiento de dichos cantos. a) b) Esto es porque los ensayos preliminares de punzonado/ corte fino han revelado que cada uno de los grupos de acero se comporta de manera diferente, es decir, cada grupo pone diferentes demandas en el material de la herramienta. Para simplificar el acceso a la información necesaria y reducir el riesgo de confusiones, la información relevante para un grupo específico se presenta independientemente de la información válida para los otros grupos, aunque la misma información sea repetida varias veces. Grupo Domex MC Estos son aceros laminados en caliente, microaleados y con el contenido de carbono relativamente alto. Están disponibles decapados o sin decapar, con rango de espesor entre 2 y 12 milímetros (máximo 10 milímetros para Domex 700 MC). Las demandas en el acero de herramienta son: • Alta resistencia al desgaste debido a un alto contenido en carbono, alta resistencia y espesor. La alta resistencia al desgaste es particularmente necesaria para el material no decapado, ya que la cascarilla superficial es muy abrasiva. • Alta resistencia a la melladura, en parte debido a la relativa alta resistencia, pero principalmente debido al rango de espesores. • Buena resistencia a la adherencia debido a la alta resistencia y rango de espesores. Domex MC es el grupo con mayores demandas en el material de la herramienta porque el rango de espesores para estas calidades es el más amplio. Figura 3-29. Desgaste típico en un canto con recubrimiento a) CVD TiCN y b) TiAlN multicapa después de producir 100.000 piezas en Docol 1400 M SSAB • Uddeholm 27 28 S o l u c i o n e s pa r a u t i l l a j e s d e t r a b a j o e n f r í o pa r a a c e ro s ava n z a d o s d e a lta r e s i s t e n c i a – G u í a d e S e l e c c i ó n Las calidades apropiadas como pauta a la selección del acero de herramienta son: • Uddeholm Calmax • Uddeholm Unimax • Uddeholm Caldie • Uddeholm Sleipner • Uddeholm Vanadis 4 Extra • Uddeholm Vancron 40 Los perfiles de las propiedades para estos aceros de herramienta se presentan en la tabla 3-1. Abajo están algunos aspectos generales a considerar para las calidades recomendadas del acero de herramienta: • Uddeholm Calmax, Uddeholm Unimax y Uddeholm Caldie deben ser utilizados cuando se espera melladura severa. • Uddeholm Sleipner se debe utilizar para series cortas o medias de producción de chapa fina en los rangos inferiores de espesor • Uddeholm Vanadis 4 Extra se debe utilizar cuando se necesita una combinación fuerte de resistencia al desgaste y a la melladura, es decir para series largas de producción de chapa de mayor espesor y piezas geométricamente más complejas. • Uddeholm Vancron 40 sin recubrimiento se debe utilizar para series de producción largas para contrarrestar la adherencia cuando se punzona o hace el corte fino de chapa más fina y decapada. • Las capas del recubrimiento tales como CVD o PVD se pueden utilizar para contrarrestar el desgaste abrasivo y la adherencia. Todas las calidades del acero de herramienta mencionadas arriba pueden estar revestidas, pero Uddeholm Vancron 40 normalmente se utiliza sin recubrimiento. • Uddeholm Calmax puede ser recubierto con CVD, pero no con PVD. • La nitruración no se recomienda ya que ésta puede causar fácilmente la melladura del borde o canto de la herramienta debido a la fragilidad superficial. • El nivel de la dureza usado depende del espesor de la chapa y de la geometría de pieza. Estará normalmente en el rango 56-62 HRC. Docol DP/DL, LA y Roll Los aceros DP/DL, del LA y Roll son aceros laminados en frío de fase dual con bajo contenido en carbono. El grado LA es acero micro aleado. Estos aceros están disponibles en espesores a partir de 0,5 hasta 2,1 milímetros. Las demandas en el acero de herramienta son: • Alta resistencia al desgaste por abrasión debido al alto nivel de resistencia mecánica. • Alta resistencia a la melladura debido al alto nivel de resistencia mecánica. • Buena resistencia a la adherencia al alto nivel de resistencia mecánica y a la presencia de ferrita en la chapa. Las calidades apropiadas y los niveles recomendados de dureza para los diversos niveles de resistencia de la chapa se presentan en la tabla 3-3. SSAB Calidades de la chapa de acero Uddeholm Calidades de acero de utillaje Dureza total del utillaje (HRC) 500LA 500DP 500DL Calmax Unimax Caldie Sleipner Sverker 21 Vanadis 4 Extra Vancron 40 >56 600DP 600DL Caldie Sleipner Vanadis 4 Extra Vanadis 6 Vanadis 10 Vancron 40 ≥58 800DP 800DL 1000DP ROLL800 ROLL1000 1000DP+ZE 1000EP Caldie Sleipner Sverker 21 Vanadis 4 Extra Vanadis 6 Vancron 40 ≥60 Tabla 3-3. Calidades recomendadas de aceros de utillajes para realizar el corte fino de las calidades Docol SSAB • Uddeholm S o l u c i o n e s pa r a u t i l l a j e s d e t r a b a j o e n f r í o pa r a a c e ro s ava n z a d o s d e a lta r e s i s t e n c i a – G u í a d e S e l e c c i ó n A continuación se citan algunos aspectos generales a considerar para las calidades recomendadas del acero de utillajes. Para Docol 500 LA/DP/DL: • Uddeholm Calmax, Uddeholm Unimax y de Uddeholm Caldie deben ser utilizados cuando se esperan melladuras severas. • Uddeholm Sleipner y Uddeholm Sverker 21 se deben utilizar para series de producción cortas o medias. • Uddeholm Vanadis 4 Extra se debe utilizar cuando se necesita una combinación fuerte de resistencia al desgaste y a la melladura, es decir para series largas de producción de chapa de mayor espesor y piezas geométricamente más complejas. • Uddeholm Vancron 40 sin recubrimiento se debe utilizar para series de producción largas para contrarrestar la adherencia. Para Docol 600 DP/DL: • Uddeholm Caldie debe ser utilizado para contrarrestar la melladura. • Uddeholm Sleipner y Uddeholm Sverker 21 se deben utilizar para series de producción cortas o medias. • Uddeholm Vanadis 4 Extra se debe utilizar cuando se necesita una combinación fuerte de resistencia al desgaste y a la melladura, es decir para series largas de producción de chapa de mayor espesor y piezas geométricamente más complejas. • Uddeholm Vanadis 10 o Vanadis 6 se debe utilizar para series de producción largas de piezas geométricamente sencillas. • Uddeholm Vancron 40 sin recubrimiento se debe utilizar para series de producción largas para contrarrestar la adherencia. Para Docol 800 DP/DL/ROLL y 1000 DP/DP+ZE/ROLL/EP: • Uddeholm Caldie debe ser utilizado para contrarrestar la melladura. • Uddeholm Sleipner se debe utilizar para series de producción cortas o medias. • Uddeholm Vanadis 4 Extra se debe utilizar cuando se necesita una combinación fuerte de resistencia al desgaste y a la melladura, es decir para series largas de producción de chapa de mayor espesor y piezas geométricamente más complejas. SSAB • Uddeholm • Uddeholm Vanadis 6 se debe utilizar para series de producción largas de piezas geométricamente sencillas, partiendo de geometrías punzonadas o de corte fino de chapa fina. • Las capas del recubrimiento tales como CVD o PVD se pueden utilizar para los aceros DP y DL para contrarrestar el desgaste abrasivo y la adherencia.(falta espacio) Todas las calidades del acero de herramienta mencionados arriba pueden estar revestidos, pero Uddeholm Vancron 40 normalmente se utiliza sin recubrimiento. • Uddeholm Calmax puede ser recubierto con CVD, pero no con PVD. • La nitruración no se recomienda ya que ésta puede causar fácilmente la melladuras. Dogal DP/CP, LAD y Roll Los aceros DP/CP, LAD y Roll son aceros laminados en frío de fase dual y galvanizados en caliente por inmersión con bajo contenido en carbono. Dogal 500 LAD es un acero micro aleado galvanizado por inmersión en caliente. Estos aceros están disponibles en espesores a partir de 0,5 hasta 2,1 milímetros. Las demandas en el acero de herramienta son: • Alta resistencia al desgaste por abrasión en las series largas de producción, aunque el desgaste es mucho menor que en las calidades no galvanizadas, ya que el recubrimiento de zinc actúa de lubricante. • Alta resistencia a la melladura debido al alto nivel de resistencia mecánica. • Buena resistencia a la adherencia al alto nivel de resistencia mecánica y a la presencia de ferrita en la chapa. El recubrimiento de zinc blando y pegajoso tiende a adherirse a la superficie de la herramienta y se debe limpiar periódicamente. Las calidades apropiadas y los niveles recomendados de la dureza para los diversos niveles de resistencia de la chapa se muestran en la tabla 3-4. 29 30 S o l u c i o n e s pa r a u t i l l a j e s d e t r a b a j o e n f r í o pa r a a c e ro s ava n z a d o s d e a lta r e s i s t e n c i a – G u í a d e S e l e c c i ó n SSAB Calidades de la chapa de acero Uddeholm Calidades de acero de utillaje Dureza total del utillaje (HRC) 460 LAD 500 LAD 500 DP Calmax Unimax Caldie Sleipner Sverker 21 Vanadis 4 Extra Vancron 40 56-62 600 DP 600 CP 780 CP 800 DP 800 DPX Calmax Unimax Caldie Sleipner Vanadis 4 Extra Vanadis 6 Vancron 40 58-64 800 DP 800 DPX 1000 DPX ROLL 800 ROLL 1000 Caldie Sleipner Vanadis 4 Extra Vancron 40 ≥60 Tabla 3-4. Calidades recomendadas de aceros de utillajes para realizar el corte fino de las calidades Dogal Abajo están algunos aspectos generales a considerar para las calidades recomendadas del acero de utillajes. Para Dogal 460 LAD y 500 LAD/DP: • Uddeholm Caldie deben ser utilizados para contrarrestar melladuras. • Uddeholm Sleipner y Uddeholm Sverker 21 se deben utilizar para series de producción cortas o medias. • Uddeholm Vanadis 4 Extra se debe utilizar cuando se necesita una combinación fuerte de resistencia al desgaste y a la melladura, es decir para series largas de producción de chapa de mayor espesor y piezas geométricamente más complejas. • Uddeholm Vancron 40 sin recubrimiento se debe utilizar para series de producción largas para contrarrestar la adherencia. Para Dogal 600 DP/CP, 780 CP y 800 DP/DPX: • Uddeholm Caldie debe ser utilizado para contrarrestar la melladura. • Uddeholm Sleipner se debe utilizar para series de producción cortas o medias. • Uddeholm Vanadis 6 se debe utilizar para series de producción largas de piezas geométricamente sencillas, partiendo de geometrías punzonadas o de corte fino de chapa fina. • Las capas del recubrimiento tales como CVD o PVD se pueden utilizar para los aceros DP y DL para contrarrestar el desgaste abrasivo y la adherencia.Todas las calidades del acero de herramienta mencionados arriba pueden estar revestidos, pero Uddeholm Vancron 40 normalmente se utiliza sin recubrimiento. • Uddeholm Calmax puede ser recubierto con CVD, pero no con PVD. • La nitruración no se recomienda ya que ésta puede causar fácilmente melladuras. Para Dogal 800 DP/DPX, 1000 DPX y Roll 800/Roll1000: •Uddeholm Caldie debe ser utilizado para contrarrestar la melladura. •Uddeholm Sleipner se debe utilizar para series de producción cortas o medias. •Uddeholm Vanadis 4 Extra se debe utilizar cuando se necesita una combinación fuerte de resistencia al desgaste y a la melladura, es decir para series largas de producción de chapa de mayor espesor y piezas geométricamente más complejas. •Uddeholm Vancron 40 sin recubrimiento se debe utilizar para series de producción largas para contrarrestar la adherencia. SSAB • Uddeholm S o l u c i o n e s pa r a u t i l l a j e s d e t r a b a j o e n f r í o pa r a a c e ro s ava n z a d o s d e a lta r e s i s t e n c i a – G u í a d e S e l e c c i ó n Docol M y M+ZE Docol M y M+ZE son aceros martensíticos laminados en frío con bajo contenido de carbono. Las calidades M+ZE tienen un recubrimiento de zinc electrodepositado. Estas calidades de acero están disponibles en espesores a partir de 0,5 hasta 2,1 milímetros. Las calidades apropiadas del acero de herramienta y los niveles recomendados de la dureza para los diversos niveles de resistencia de la chapa se dan en la tabla 3-5. SSAB Calidades de la chapa de acero Uddeholm Calidades de acero de utillaje Dureza total del utillaje (HRC) 1200 M 1400 M 1500 M WEAR 450 1200 MZE 1400 MZE Caldie Sleipner Vanadis 4 Extra 60-62 Tabla 3-5. Calidades recomendadas de aceros de utillajes para realizar el corte fino de las calidades Docol M Abajo están algunos aspectos generales a considerar para las calidades recomendadas del acero de utillajes: • Uddeholm Caldie debe ser utilizado para contrarrestar la melladura y adhesión. • Uddeholm Sleipner se debe utilizar para series de producción cortas o medias. • Uddeholm Vanadis 4 Extra se debe utilizar cuando se necesita una combinación fuerte de resistencia al desgaste y a la melladura, es decir para series largas de producción. • Para Docol M y las calidades M+ZE no se recomiendan recubrimientos del utillaje ya que la experiencia ha demostrado que éstos se desescaman en un periodo relativamente breve debido a la formación de grietas de fatiga en la superficie de la herramienta. • La nitruración no se recomienda ya que ésta puede causar fácilmente melladuras. SSAB • Uddeholm 31 32 S o l u c i o n e s pa r a u t i l l a j e s d e t r a b a j o e n f r í o pa r a a c e ro s ava n z a d o s d e a lta r e s i s t e n c i a – G u í a d e S e l e c c i ó n 3.4 Ejemplos de aplicaciones 3.4.1 Refuerzo de montante B1 Utillaje para el refuerzo de montante B con dos selecciones de acero para la herramienta. Ambas elecciones han demostrado funcionar sin problemas. Operaciones de trabajo en frío Corte fino y plegado Material de trabajo: Docol 800 DP Espesor del material de trabajo: 2.0 mm Cantidad de piezas fabricadas anualmente: 82 000 Material del utillaje para el punzón izquierdo: Uddeholm Sleipner Material del utillaje para el punzón derecho: Uddeholm Sverker 21 Material del utillaje para la matriz derecha: Uddeholm Sleipner Dureza de la matriz de corte fino izquierda y derecha: Uddeholm Sverker 21 Hardness of left and right blanking tool: HRC 62 Dureza del punzón: HRC 60 Material del utillaje de conformación izquierdo: Uddeholm Vancron 40 Material del utillaje de conformación derecho: Uddeholm Sleipner + CVD, TiC+TiN Dureza del utillaje de conformación izquierdo: HRC 62 Dureza del utillaje de conformación derecho: HRC 62 Rugosidad superficial de los utillajes: Ra 0.1 µm Lubricación: emulsión de aceite al 8% 1 Cortesía de Finnveden Metal Structures, Olofström, Suecia Figura 3-30. Refuerzo de montante B SSAB • Uddeholm S o l u c i o n e S pa r a u t i l l a j e S d e t r a b a j o e n f r í o pa r a a c e ro S ava n z a d o S d e a lta r e S i S t e n c i a – G u í a d e S e l e c c i ó n 3.4.2Parachoquesdeautomóvil2 Utillaje para parachoques. 2. Operacionesdetrabajoenfrío Cortefinoyplegado Material de trabajo: Docol 1000 DP Espesor del material de trabajo: 2.0 mm Cantidad de piezas fabricadas anualmente: 300 000 Material del utillaje de corte fino Uddeholm Vanadis 4 Dureza del utillaje de corte fino: HRC 60 Material del utillaje de conformación: Uddeholm Vancron 40 Material del utillaje derecho de conformación: Uddeholm Vanadis 4 + CVD, TiCN Dureza del utillaje de conformación: HRC 60 Rugosidad superficial de los utillajes: - Lubricación: - Cortesía de Essa Palau, Barcelona, España Figura 3-31. Parachoques de automóvil Figura 3-32. Soporte de gancho de remolque 3.4.3Soporteganchoremolque1 Utillaje para soporte gancho remolque. 1. Operacionesdetrabajoenfrío Cortefinoyplegado Material de trabajo: Docol 1400 M Espesor del material de trabajo: 2 mm Cantidad de piezas fabricadas anualmente: 82 000 Material del punzón de corte fino: Uddeholm Sleipner Material de la matriz de corte fino: Uddeholm Vanadis 4 Extra Dureza de los utillajes de corte fino: HRC 60 Material del punzón de conformación: Uddeholm Sleipner Material de la matriz de conformación: Uddeholm Vanadis 4 Extra Dureza del punzón de conformación: HRC 58 Dureza de la matriz de conformación: HRC 60 Rugosidad superficial de los utillajes: - Lubricación: sin lubricación adicional Cortesía de Finnveden Metal Structures, Olofström, Suecia SSAB • Uddeholm 33 34 S o l u c i o n e s pa r a u t i l l a j e s d e t r a b a j o e n f r í o pa r a a c e ro s ava n z a d o s d e a lta r e s i s t e n c i a – G u í a d e S e l e c c i ó n 4 Lubricación 4.1 Operaciones de los utillajes de conformación En las operaciones de conformación la fricción ente las dos caras en movimiento relativo puede reducirse lubricando las superficies. El tipo de lubricación más común en la operación de prensado de chapa es una lubricación mixta, en la que el espesor de la capa lubricante permite el contacto entre las aristas del utillaje y la superficie del material de trabajo. El lubricante se queda encerrado entre las irregularidades de la superficie y, junto con las aristas de la superficie, toma presión de contacto en el proceso de conformado. Esto pone más exigencias en la superficie del material de trabajo (para material laminado en frío, EN 10130 la superficie normal es válida), y en la capacidad de los lubricantes en neutralizar las superficies reactivas recién desarrolladas. La viscosidad del lubricante tiene una gran influencia en el proceso de conformado de chapa. Los lubricantes de baja viscosidad (25-50 cSt) se utilizan para el conformado sencillo de chapa, pero para operaciones más complejas, debe utilizarse un lubricante con mayor viscosidad. Ver Figura 4-1 para la influencia de la viscosidad del lubricante. geometría. En general, la lubricación es más importante para la chapa de baja resistencia, material más grueso y formas más complicadas, como por ejemplo el punzonado en esquinas con radios agudos. Los lubricantes recomendados para conformar aceros de alta resistencia deben ser resistentes a la alta presión de contacto. La necesidad de lubricantes adicionales difiere dependiendo del tipo de acero según se indica abajo. 4.2.1 Domex MC Para los aceros laminados en caliente el uso de lubricación adicional beneficiará la vida del utillaje. En particular, para las chapas gruesas la lubricación puede, por ejemplo, reducir la fuerza de corte así como la fuerza de retracción debido a la baja fricción. 4.2.2 Docol DP/DL, LA y ROLL Es una buena práctica el utilizar lubricantes cuando se punzonan o se hace el corte fino de los aceros avanzados de alta resistencia de estos tipos. El contenido de ferrita de estos aceros introduce un cierta cantidad de adhesiones al punzón. Esto se puede reducir utilizando lubricantes adicionales. 4.2.3 Dogal DP/DL, LA y ROLL La necesidad de lubricantes es menor cuando se punzona/corta el material galvanizado en caliente. La superficie galvanizada ofrece un cierto efecto lubrificador. El recubrimiento de zinc tiende a adherirse a la superficie del utillaje después de un tiempo en producción y debe ser limpiado periódicamente. 4.2.4 Docol M y M+ZE Figura 4-1. Influencia de la viscosidad del lubricante en embutición. Máxima profundidad utilizando lubricante con viscosidad 500 cSt (izquierda) y 40 cSt (derecha) 4.2 Operaciones de los Utillajes de Corte La importancia de utilizar lubricantes adicionales al realizar el corte fino/punzonado y el corte/cizalladura de aceros avanzados de alta resistencia depende de varios factores. El tipo de acero, el espesor de la chapa y su superficie tienen una influencia importante, así como la Para aceros totalmente martensíticos como Docol M, la necesidad de lubricantes adicionales es pequeña. El aceitado del material da la lubricación adecuada para el punzonado/corte fino y el corte/cizalladura. Estas calidades de aceros no tienen tendencia a adherirse al utillaje. La necesidad de los lubricantes es menor cuando se punzonan/cortan aceros electro galvanizados como Docol M+ZE. La superficie galvanizada ofrece un cierto efecto lubricador. El recubrimiento de zinc tiende a adherirse a la superficie del utillaje después de un tiempo en producción y debe ser limpiado periódicamente. SSAB • Uddeholm S o l u c i o n e s pa r a u t i l l a j e s d e t r a b a j o e n f r í o pa r a a c e ro s ava n z a d o s d e a lta r e s i s t e n c i a – G u í a d e S e l e c c i ó n 5 Economía del utillaje Es muy importante que un utillaje pueda producir la cantidad de piezas requeridas con un tiempo mínimo en paros de mantenimiento. Los paros de producción debidos a una rotura del utillaje o a una necesidad de mantenimiento frecuente crean demoras de producción costosas y baja productividad en general. Puede haber algunas posibles zonas problemáticas en el utillaje. La cadena que va desde el diseño del utillaje hasta su mantenimiento debe permanecer intacta – cualquier eslabón débil puede generar ineficiencias. Una de los eslabones más importantes es el acero para el utillaje. El material debe tener las propiedades adecuadas para la aplicación a la que debe ser destinado y contar con una calidad alta y consistente a fin de contar con un utillaje fiable. Los avanzados procesos de fabricación del acero como el proceso pulvimetalúrgico (PM), el proceso de electro afinado de escoria (ESR) y la metalurgia convencional de alta calidad, demuestran que se realizan esfuerzos adicionales en la producción del acero para utillajes, lo que resulta en aceros que pueden ser algo más caros que los aceros estándar. De todas formas, no debe olvidarse que el coste del acero del utillaje es tan solo una pequeña fracción del coste total de producción de éste - ¡es tan solo la punta del iceberg! Si son considerados los costes de producción, incluyendo los costes por paradas y mantenimiento, para un cierto lote de fabricación, la utilización de un acero para utillajes de alta calidad creará un ligero incremento del coste del utillaje, pero normalmente aportará posteriormente un gran retorno de esta inversión. Esto se ilustra en la Figura 5-2. Figura 5-1. El coste del acero para utillajes - solo es la punta del iceberg Acero 1 Acero 2 Acero 3 Costes totales (€) 70000 60000 50000 Costes de ­producción Rectificado Reparaciones Correcciones Tiempos muertos 40000 30000 20000 10000 Costes iniciales Precio del acero del utillaje Mecanizado Rectificado Tratramientos 0 0 5000 100000 150000 200000 250000 300000 Tamaño de la serie – Número de piezas Costes del utillaje para una producción de 300000 piezas Acero 1: Acero utillaje de ref. – demasiado baja resistencia al desgaste: Acero 2: Acero utillaje de ref. – demasiado baja resistencia a la melladura: Acero de utillaje óptimo para la aplicación: 80 000 € 42 500 € 7000 € Figura 5-2. Consideración de costes totales del utillaje. Las escalas en las líneas indican el coste por mantenimiento SSAB • Uddeholm 35 36 S o l u c i o n e s pa r a u t i l l a j e s d e t r a b a j o e n f r í o pa r a a c e ro s ava n z a d o s d e a lta r e s i s t e n c i a – G u í a d e S e l e c c i ó n 6 Soporte técnico 6.1 Asesoramiento de expertos SSAB y Uddeholm pueden colaborar con Usted para aprovechar al máximo las ventajas que tienen los aceros avanzados de alta resistencia. Nuestros expertos cuentan con muchos años de experiencia seleccionando acero avanzado de alto límite elástico y acero para utillajes para aplicaciones de trabajo en frío. Al cambiar a un acero avanzado de alta resistencia, es importante el integrar la selección del material, diseño y procesos de producción desde el inicio. Solo así es posible optimizar el producto y los procesos de producción tanto desde el punto de vista técnico como económico. Los expertos del Center of Excellence de SSAB cuentan con una larga experiencia y conocimientos en la selección del material y su proceso. Los expertos en Aplicaciones de Ingeniería son grandes conocedores en diseño, conformado, soldadura y protección de superficies. Los expertos de Uddeholm del Departamento Técnico y Comercial, así como de otras áreas de producto, tienen un conocimiento profundo y una gran experiencia en la selección del acero para utillajes, tratamiento térmico y tratamiento de superficie. En el caso de fallos del utillaje, pueden realizarse investigaciones metalográficas para explicar y solucionar posibles problemas. Los expertos en las oficinas de ventas locales pueden proporcionar asesoramiento y solucionar problemas realizando visitas locales directas. 6.2 Recursos avanzados para ­realización de análisis Nuestras compañías cuentan con el equipo más avanzado para asistir rápidamente a los clientes en la selección de la calidad de chapa de acero, el adecuado diseño y el acero para el utillaje juntamente con la solución de tratamiento térmico correcto. En SSAB, se incluye además: • El Método de los Elementos Finitos (FEM): Este método puede utilizarse para simular todas las etapas del desarrollo de una pieza, como la selección del acero, forma de la estampa, método de trabajo, y forma geométrica final de la pieza. FEM puede también utilizarse para calcular la capacidad de absorción de energía de una pieza en un accidente. Todas las variantes concebibles en el diseño del utillaje, radios, diseño, espesor y calidad del acero pueden ser simuladas en un entorno computerizado a fin de encontrar la solución óptima. • Equipamiento ASAME. Este equipamiento puede comprobar rápidamente que nuestros clientes han seleccionado la combinación correcta de acero y diseño. ASAME mide la distribución del esfuerzo en las piezas conformadas. Esta información es procesada mediante un potente programa de ordenador, y puede obtenerse resultados inmediatos de cómo los utillajes, los métodos de producción y el diseño han afectado al material. ASAME puede llevar a cabo análisis muy detallados de complicadas operaciones de conformado. En Uddeholm los recursos incluyen: • Un completo laboratorio para investigación del material y desarrollo de productos. El laboratorio cuenta con un departamento de metalografía con microscopios tanto de transmisión como electrónico, un laboratorio de resistencia mecánica con maquinaria para realizar ensayos estáticos y fatiga y un laboratorio de mecanizado para la evaluación y desarrollo de las propiedades de mecanizado y rectificado de los aceros para utillajes. • Simulaciones de las cargas en los utillajes por elementos finitos. El método de elementos finitos se utiliza para la simulación de la conformación de chapa principalmente para calcular las caras del utillaje. El principal objetivo es predecir las melladuras. 6.3 Cursos y seminarios SSAB y Uddeholm organizan regularmente cursos y seminarios sobre cómo utilizar las ventajas y oportunidades que aportan los aceros avanzados de alto resistencia: • El curso sobre chapa de acero ofrece un conocimiento fundamental sobre producción de acero, y las propiedades y aplicaciones de varias calidades de acero. • El curso sobre acero para utillajes ofrece un conocimiento fundamental sobre producción de acero, tratamiento térmico, propiedades, aplicaciones y elección del acero para el utillaje. • Seminarios que proporcionan un conocimiento más profundo sobre medidas, diseño, trabajo, conformado y soldadura del acero avanzado de alta resistencia, así como la selección de las soluciones en acero para utillajes incluyendo asesoramiento sobre el tratamiento térmico. • Seminarios a medida para empresas individuales SSAB • Uddeholm S o l u c i o n e s pa r a u t i l l a j e s d e t r a b a j o e n f r í o pa r a a c e ro s ava n z a d o s d e a lta r e s i s t e n c i a – G u í a d e S e l e c c i ó n 6.4 Manuales En nuestros manuales se incluye un conocimiento detallado de las muchas posibilidades que aportan los aceros avanzado de alto rendimiento y sobre los aceros para utillajes: • Manual sobre la chapa de acero, proporciona la base para el diseño y aporta asesoramiento sobre ingeniería de producción. • Manual sobre el conformado de la chapa de acero, que proporciona asesoramiento sobre troquelado y conformado. • Manual sobre soldadura de la chapa de acero, proporciona conocimientos sobre métodos de unión. 6.5 Muestras / Material para pruebas Siempre que desee conocer cómo va a funcionar una nueva calidad de chapa de acero en su equipo de producción o con un producto concreto, puede solicitar muestras de chapa a nuestro Departamento de Chapa para Pruebas. 6.6 Información de producto La información sobre toda la chapa de acero de SSAB y cómo debe ser utilizada está disponible en nuestros catálogos de producto y catálogos técnicos. La información sobre todas las calidades de acero para utillajes de Uddeholm, sus tratamientos y la forma de seleccionar los aceros adecuados puede encontrarse en los catálogos por tipo de aplicación (trabajo en frío, trabajo en caliente, moldeado de plástico), catálogos de productos y de tratamiento ( tratamiento térmico, soldadura, mecanizado, mecanizado por electroerosión EDM, fotograbado, pulido). SSAB y Uddeholm cuenta con oficinas de ventas y agentes a nivel mundial. Pueden obtener información sobre productos o asesoramiento por parte de nuestros expertos locales. Toda la información y recomendaciones también las pueden encontrar en www.uddeholm.com y www.ssab.com. SSAB • Uddeholm 6.7 Certificaciones 37 38 S o l u c i o n e s pa r a u t i l l a j e s d e t r a b a j o e n f r í o pa r a a c e ro s ava n z a d o s d e a lta r e s i s t e n c i a – G u í a d e S e l e c c i ó n SSAB • Uddeholm S o l u c i o n e s pa r a u t i l l a j e s d e t r a b a j o e n f r í o pa r a a c e ro s ava n z a d o s d e a lta r e s i s t e n c i a – G u í a d e S e l e c c i ó n SSAB • Uddeholm 39 40 S o l u c i o n e s pa r a u t i l l a j e s d e t r a b a j o e n f r í o pa r a a c e ro s ava n z a d o s d e a lta r e s i s t e n c i a – G u í a d e S e l e c c i ó n Para más información: SSAB SE-781 84 Borlänge Tel: +46 243 70 000 E-mail: [email protected] www.ssab.com Uddeholms AB SE-683 85 Hagfors Tel: +46 563 17 000 E-mail: [email protected] www.uddeholm.com SSAB • Uddeholm
