ACEROS PARA HERRAMIENTAS UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER ESCUELA DE INGENIERIA MECANICA DISEÑO DE HERRAMIENTAS

PROPIEDADES EXIGIDAS Los materiales a ser utilizados en la fabricación de herramientas para maquinado exigen tener: Elevada dureza en frío y en caliente, bastante superior a la del material a mecanizar. Resistencia a la abrasión. Baja oxidación y difusión. Obtención de precios competitivos. Las propiedades exigidas dependen de: Material a mecanizar Tipo de mecanizado

INTRODUCCION El objetivo final de los procesos de investigación en materiales es reducir el costo y tiempos de maquinado. Con el acero rápido se aumenta la velocidad de corte.

DESARROLLO DE LOS MATERIALES PARA HERRAMIENTAS

VELOCIDAD DE CORTE (m/min) CLASIFICACIÓN 0 A 30 VELOCIDAD BAJA CONVENCIONAL 30 A 610 VELOCIDAD MEDIA CONVENCIONAL 610 A 1810 VELOCIDAD ALTA (HS) 1810 A 18300 VELOCIDAD MUY ALTA (VHS) 18300 A 152400 VELOCIDAD ULTRA ALTA (UHS) Tabla 1. Clasificación de las velocidades de Corte

Dureza del material de la herramienta en función de la temperatura A - DIAMANTE B - CBN C - CERAMICA AL2O3 D - CERAMICA SI3N4 E - METAL DURO F - ALEACIONES FUNDIDAS G - ACERO RAPIDO H - ACERO HERRAMIENTA Dureza del material de la herramienta en función de la temperatura

Resistencia a la flexión de los materiales para herramienta

TIPOS DE MATERIALES Aceros al Carbono (aceros para herramienta) Aceros Rápidos Aleaciones fundidas (estelita) Metal duro Cerámica Cermets Nitrato de boro cúbico (CBN) Diamante.

ACEROS A

ACEROS A

ACEROS AISI .

ACEROS AISI .

ACEROS AISI A ACEROS PARA TRABAJO EN FRIO TEMPLABLES AL AIRE GRUPO A: Utilizados en operaciones de estampado, embutido, troquelado, doblado, que tengan formas complejas y que deba mantener su forma inalterable después del temple y revenido.

ACEROS AISI A .

ACEROS AISI O ACEROS PARA TRABAJO EN FRIO: Utilizados en operaciones de estampado, embutido, troquelado, doblado, cizallado y prolongadas temperaturas sobre los 260 C.

ACEROS AISI O .

ACEROS AISI S . ACEROS RESISTENTES AL IMPACTO. GRUPO S: Operaciones de troquelado de chapa metálica, estampado de piezas, cinceles neumáticos para romper pavimento y en general aplicaciones que requieran de una alta tenacidad y resistencia al choque.

ACEROS AISI S .

ACEROS AISI H . ACEROS PARA TRABAJO EN CALIENTE AL TUNGSTENO. GRUPO H21-H26: Limita hasta los 620 C. Poseen muchas características de los aceros rápidos. Deben ser precalentados antes de usarlos a la temperatura de trabajo para evitar la fractura.

ACEROS AISI H .

ACEROS AL CARBONO (aceros para herramienta) Aceros ferrosos Contenido de carbono entre 0.8 – 1.8% Pequeña cantidad de Si y Mn. Temperatura de trabajo inferior a 200 °C. Pierden rapidamente su dureza. Para materiales blandos. Velocidad baja de corte. Aceros aleados (Baja aleación) Contienen Fe, C, Mn, Si, 1.5%Cr, 1.2%W, 0.5%Mo, 1.2%V. Admiten temperaturas de trabajo de hasta 200°C

ACEROS AL CARBONO (aceros para herramienta)

ACEROS AISI RAPIDOS HSS . ACEROS RAPIDOS AL TUNGSTENO, GRUPO T: Caracterizado por su dureza al rojo y resistencia al desgaste 52 RC a 540 C y 48 RC.A 595 C se pueden llegar hasta 70 RC en aceites o baños de sales calientes. Tienen gran cantidad de carburos en su micro-estructura. ACEROS RAPIDOS AL MOLIBDENO, GRUPO M: El 95% de las herramientas que se fabrican con aceros rápidos se fabrican con Molibdeno, son templables en aceite y solamente así resisten los cambios dimensiónales. Mas económicos.

ACEROS AISI RAPIDOS HSS .

Acero Rápidos Mayores temperaturas de trabajo. 600°C Mayores velocidades de corte Dureza en frio entre 60 – 70 HRC Altos costos de obtención Mayor resistencia a la abrasión Proceso de fabricación más complejo

CONTITUYENTES PRINCIPALES TUNGSTENO (W): Principal formador de carburos, aumenta la resistencia al revenido y al desgaste. MOLIBDENO (Mo): aumenta la templabilidad y mejora tenacidad. VANADIO (V): formador de carburos y aumenta resistencia al desgaste. COBALTO: Eleva el límite de temperatura crítica elevando la dureza con la temperatura. Más carbonatos se disuelven y la dureza en caliente aumenta

Acero Rápidos Proceso de fabricación más complejo

Acero Rápidos Proceso de

COMPOSICION QUIMICA (%) Tabla I. Aceros Rápidos para herramientas. No NORMAS COMPOSICION QUIMICA (%) TIPO DE TRABAJO ISO AISI DIN C Cr W Mo V Co S 1 2 3 S4 M2 S6-5-2 - - S6-5-2+S S2 M7 S2-9-2 0.9 4.1 6.5 5.0 1.9 0.9 4.1 6.5 5.0 1.9 0.12 1.0 3.8 1.8 8.5 2.0 LEVE 4 5 6 S5 M3 S6-5-3 S8 M35 S6-5-2-5 - - S6-5-2-5+S 1.22 4.1 6.4 5.0 2.9 0.92 4.1 6.4 5.0 1.9 4.8 0.92 4.1 6.4 5.0 1.9 4.8 0.1 MEDIO 7 8 9 - - S-12-1-4-5 - - S-2-10-1-8 S10 - S-10-4-3-10 1.35 4.1 12.0 0.8 3.8 4.8 1.08 4.1 1.5 9.5 1.2 8.0 1.23 4.1 10.0 3.8 3.3 10.5 PESADO

8. EVOLUCION DE LOS MATERIALES DE HERRAMIENTAS

Aceros rapidos con revestimientos Necesidad: -Resistencia al desgaste -Tenacidad Objetivo -Aumento de la productividad en los procesos de mecanizado Resultados -Durezas de 2000 a2500 VICKERS -Substratos tenaces -Reducción de fricción pieza-herramienta -Reducción de difusión -Adición de material

Aceros rapidos con revestimientos

Aceros rapidos con revestimientos

COMPOSICION QUIMICA (%) No NORMAS COMPOSICION QUIMICA (%) TIPO DE TRABAJO ISO AISI DIN C Cr W Mo V Co S 1 2 3 S4 M2 S6-5-2 - - S6-5-2+S S2 M7 S2-9-2 0.9 4.1 6.5 5.0 1.9 0.9 4.1 6.5 5.0 1.9 0.12 1.0 3.8 1.8 8.5 2.0 LEVE 4 5 6 S5 M3 S6-5-3 S8 M35 S6-5-2-5 - - S6-5-2-5+S 1.22 4.1 6.4 5.0 2.9 0.92 4.1 6.4 5.0 1.9 4.8 0.92 4.1 6.4 5.0 1.9 4.8 0.1 MEDIO 7 8 9 - - S-12-1-4-5 - - S-2-10-1-8 S10 - S-10-4-3-10 1.35 4.1 12.0 0.8 3.8 4.8 1.08 4.1 1.5 9.5 1.2 8.0 1.23 4.1 10.0 3.8 3.3 10.5 PESADO Tabla II. Aceros Rápidos recomendados para herramientas.

TIPOS DE MATERIALES DE TRABAJO ALARGADORES DE ACABADO HERRAMIENTA TIPOS DE MATERIALES DE TRABAJO ACEROS HIERRO FUNDIDO NO FERROSOS LEVE MEDIO PESADO BROCA Y ALARGADORES 1 1 5 MACHOS PARA ROSCAS 3-1 4 5 3-1 4 5 LIMADORAS 1-2 1-2 4-1 1-2 1-2 4-1 1-2 1-2 4 FRESAS 1-2 4-5 7-9 6-8 1-2 4-5 7-9 1-2 4-8 7-9 ALARGADORES DE ACABADO 1 4 7 1 4 7 SIERRAS 1 1 5 HTAS. TORNO 5 7-8 9 5 7 9 1-5 7 9 HTAS. BROCHAR 1-3 1-3 5 1-3 1-3 5 5-3 5-3 5 Tabla III. Campo de aplicación de los aceros Rápidos.