El acero para matrices de trabajo en frío se utiliza principalmente para estampación, troquelado, conformado, doblado, extrusión en frío, trefilado en frío, matrices de pulvimetalurgia, etc. Requiere alta dureza, alta resistencia al desgaste y suficiente tenacidad. Generalmente se divide en dos categorías: tipo general y tipo especial. Por ejemplo, el acero para matrices de trabajo en frío de uso general en Estados Unidos generalmente incluye cuatro grados de acero: 01, A2, D2 y D3. La comparación de los grados de acero del acero para matrices de trabajo en frío de uso general en varios países se muestra en la Tabla 4. Según la norma japonesa JIS, los principales tipos de acero para matrices de trabajo en frío que se pueden utilizar son la serie SK, incluido el acero para herramientas al carbono de la serie SK, 8 aceros para herramientas de aleación de la serie SKD y 9 aceros de alta velocidad de la serie SKHMO, para un total de 24 grados de acero. La norma de acero para herramientas de aleación GB/T1299-2000 de China incluye un total de 11 tipos de acero, formando una serie relativamente completa. Con los cambios en la tecnología de procesamiento, los materiales procesados y la demanda de moldes, la serie básica original no puede satisfacer las necesidades. Las acerías japonesas y los principales fabricantes europeos de acero para herramientas y matrices han desarrollado aceros especiales para matrices de trabajo en frío, creando gradualmente sus respectivas series. El desarrollo de estas series también marca la dirección del desarrollo de este tipo de acero.
Acero para matrices de trabajo en frío de baja aleación con temple al aire
Con el desarrollo de la tecnología de tratamiento térmico, especialmente la amplia aplicación de la tecnología de temple al vacío en la industria del molde, para reducir la deformación por temple, se han desarrollado algunos aceros de microdeformación de baja aleación templados al aire, tanto a nivel nacional como internacional. Este tipo de acero requiere buena templabilidad y tratamiento térmico. Tiene poca deformación, buena resistencia y tenacidad, y tiene cierta resistencia al desgaste. Aunque el acero estándar de alta aleación para matrices de trabajo en frío (como D2, A2) tiene buena templabilidad, tiene un alto contenido de aleación y es caro. Por lo tanto, se han desarrollado algunos aceros de microdeformación de baja aleación, tanto a nivel nacional como internacional. Este tipo de acero generalmente contiene elementos de aleación Cr y Mn para mejorar la templabilidad. El contenido total de elementos de aleación es generalmente <5%. Es adecuado para la fabricación de piezas de precisión con lotes de producción pequeños. Moldes complejos. Entre los grados de acero representativos se incluyen el A6 de Estados Unidos, el ACD37 de Hitachi Metals, el G04 de Daido Special Steel y el AKS3 de Aichi Steel, entre otros. El acero GD chino, tras el temple a 900 °C y el revenido a 200 °C, conserva cierta cantidad de austenita y presenta buena resistencia, tenacidad y estabilidad dimensional. Se puede utilizar para fabricar matrices de estampación en frío propensas al astillamiento y la fractura. Ofrece una larga vida útil.
Acero para moldes templado a la llama
Para acortar el ciclo de fabricación del molde, simplificar el proceso de tratamiento térmico, ahorrar energía y reducir el costo de fabricación del molde, Japón ha desarrollado algunos aceros especiales para matrices de trabajo en frío para requisitos de temple a la llama. Los típicos incluyen SX105V (7CrSiMnMoV) de Aichi Steel, SX4 (Cr8), HMD5, HMD1 de Hitachi Metal, acero G05 de Datong Special Steel Company, etc. China ha desarrollado 7Cr7SiMnMoV. Este tipo de acero se puede usar para calentar la cuchilla u otras partes del molde usando una pistola rociadora de oxiacetileno u otros calentadores después de que el molde se procese y luego se enfríe al aire y se temple. Generalmente, se puede usar directamente después del temple. Debido a su proceso simple, se usa ampliamente en Japón. El tipo de acero representativo de este tipo de acero es 7CrSiMnMoV, que tiene buena templabilidad. Al templar en aceite el acero de φ80 mm, la dureza a una distancia de 30 mm de la superficie puede alcanzar los 60 HRC. La diferencia de dureza entre el núcleo y la superficie es de 3 HRC. Al templar a la llama, tras precalentar a 180-200 °C y calentar a 900-1000 °C para templar con pistola pulverizadora, la dureza puede superar los 60 HRC y obtener una capa endurecida de más de 1,5 mm.
Acero para matrices de trabajo en frío de alta tenacidad y alta resistencia al desgaste
Para mejorar la tenacidad del acero para matrices de trabajo en frío y reducir su resistencia al desgaste, importantes empresas extranjeras productoras de acero para moldes han desarrollado una serie de aceros para matrices de trabajo en frío con alta tenacidad y resistencia al desgaste. Este tipo de acero generalmente contiene alrededor de un 1 % de carbono y un 8 % de Cr. Con la adición de Mo, V, Si y otros elementos de aleación, sus carburos son finos y se distribuyen uniformemente, y su tenacidad es mucho mayor que la del acero Cr12, mientras que su resistencia al desgaste es similar. Su dureza, resistencia a la flexión, resistencia a la fatiga y tenacidad a la fractura son altas, y su estabilidad anti-revenido también es mayor que la del acero para moldes Cr12. Son adecuados para punzones de alta velocidad y punzones multiestación. Los aceros representativos de este tipo son el DC53 japonés con bajo contenido de V y el CRU-WEAR con alto contenido de V. El DC53 se templa a 1020-1040 °C y su dureza puede alcanzar 62-63 HRC tras el enfriamiento al aire. Puede templarse a baja temperatura (180 ~ 200 ℃) y a alta temperatura (500 ~ 550 ℃), su tenacidad puede ser 1 veces mayor que la de D2 y su rendimiento a la fatiga es un 20 % mayor que la de D2; después del forjado y laminado CRU-WEAR, se recoce y austeniza a 850-870 ℃. Menos de 30 ℃/hora, se enfría a 650 ℃ y se libera, la dureza puede alcanzar 225-255HB, la temperatura de temple se puede seleccionar en el rango de 1020 ~ 1120 ℃, la dureza puede alcanzar 63HRC, revenido a 480 ~ 570 ℃ según las condiciones de uso, con un efecto secundario obvio El efecto de endurecimiento, la resistencia al desgaste y la tenacidad son mejores que D2.
Acero base (acero de alta velocidad)
El acero de alta velocidad se ha utilizado ampliamente en el extranjero para la fabricación de moldes de trabajo en frío de alto rendimiento y larga duración gracias a su excelente resistencia al desgaste y dureza en rojo, como el acero de alta velocidad estándar japonés SKH51 (W6Mo5Cr4V2). Para adaptarse a los requisitos del molde, la tenacidad suele mejorarse reduciendo la temperatura de temple, la dureza de temple o el contenido de carbono del acero de alta velocidad. El acero matriz se desarrolla a partir del acero de alta velocidad y su composición química es equivalente a la del acero matriz después del temple. Por lo tanto, la cantidad de carburos residuales después del temple es pequeña y se distribuye uniformemente, lo que mejora considerablemente la tenacidad del acero en comparación con el acero de alta velocidad. Estados Unidos y Japón estudiaron aceros base con los grados VascoMA, VascoMatrix1 y MOD2 a principios de la década de 1970. Recientemente, se han desarrollado los grados DRM1, DRM2, DRM3, etc. Se utilizan generalmente para moldes de trabajo en frío que requieren mayor tenacidad y mejor estabilidad al revenido. China también ha desarrollado aceros base, como el 65Nb (65Cr4W3Mo2VNb), el 65W8Cr4VTi, el 65Cr5Mo3W2VSiTi y otros. Este tipo de acero ofrece buena resistencia y tenacidad, y se utiliza ampliamente en extrusión en frío, punzonado en frío de placas gruesas, ruedas de laminado de roscas, matrices de impresión, matrices de estampación en frío, etc., y puede utilizarse como matriz de extrusión en caliente.
Acero para moldes de pulvimetalurgia
El acero para matrices de trabajo en frío de alta aleación tipo LEDB, producido mediante procesos convencionales, especialmente para materiales de gran sección, presenta carburos eutécticos gruesos y una distribución irregular, lo que reduce considerablemente la tenacidad, la molturabilidad y la isotropía del acero. En los últimos años, importantes empresas extranjeras de aceros especiales, productoras de acero para herramientas y matrices, se han centrado en el desarrollo de una serie de aceros de alta velocidad y aceros para matrices de alta aleación obtenidos mediante pulvimetalurgia, lo que ha impulsado el rápido desarrollo de este tipo de acero. Mediante el proceso de pulvimetalurgia, el polvo de acero atomizado se enfría rápidamente y los carburos formados son finos y uniformes, lo que mejora significativamente la tenacidad, la molturabilidad y la isotropía del material del molde. Gracias a este proceso de producción especial, los carburos son finos y uniformes, y se mejoran la maquinabilidad y el rendimiento de molido, lo que permite añadir un mayor contenido de carbono y vanadio al acero, desarrollando así una serie de nuevos tipos de acero. Por ejemplo, la serie DEX de Datong (DEX40, DEX60, DEX80, etc.) de Japón, la serie HAP de Hitachi Metal, la serie FAX de Fujikoshi, la serie VANADIS de UDDEHOLM, la serie ASP de Erasteel (Francia) y el acero para herramientas y matrices de pulvimetalurgia de la empresa estadounidense CRUCIBLE se encuentran en rápido desarrollo. Al formar series de aceros de pulvimetalurgia como CPMlV, CPM3V, CPMlOV, CPM15V, etc., su resistencia al desgaste y tenacidad mejoran significativamente en comparación con el acero para herramientas y matrices fabricado mediante procesos convencionales.
Hora de publicación: 02-abr-2024