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Utilice el punzón correcto
cuando estampe
aceros de alta
resistencia
Cuando elija la herramienta correcta para punzonar acero de alta resistencia,
ponga atención a las tres características más importantes: tenacidad, dureza
y resistencia al desgaste.
Por Nick Tarkany
Los aceros para herramientas tienen
tres características principales:
tenacidad, dureza y resistencia al
desgaste. Todas sujetas al tratamiento
térmico que reciben. Estas
características deben ser examinadas
para el desempeño óptimo de
punzones usados en el estampado de
aceros de alta resistencia.
Flexión de la punta del punzón
Fuerza
Flexión
Cabeceado
Fuerza
Deformación
Tenacidad
La tenacidad se define como la
oposición a la deformación. Los altos
esfuerzos son la característica común
encontrada en el estampado de aceros
de alta resistencia. La flexión de la
punta del punzón o su cabeceado son
indicadores claros de esfuerzos
excesivos y, si no se solucionan
rápidamente, llevan a la fisura y
quiebre del punzón.
Los cálculos de esfuerzos de
compresión pueden ayudar a
determinar el potencial de falla. Si el
esfuerzo en una aplicación de
Nick Tarkany, Gerente de
Mercadotecnia en Crucible Service
Centers, Syracuse, NY; tel. 800/365-
1185; www.crucibleservice.com.
estampado excede el 60% del valor
nominal de un acero para herramienta
el punzón empezará a experimentar
fallas súbitas. La tasa de falla se elevara
muy cerca al 100% si la herramienta es
expuesta a su esfuerzo nominal.
A continuación se utiliza una
fórmula para calcular el esfuerzo de
compresión en la punta del punzón.
P = T × L × S, donde
T = Espesor del material de la pieza
L = Perímetro del corte
(π × diámetro = Circunferencia)
S = Resistencia al corte del material
de la pieza
P = Fuerza de perforación
Ejemplo:
T = 2.5 mm
L = 8mm dia. (π × 8 mm = 25.13 mm)
S = 12,655 kg/cm 2
P = 0.25 cm × 2.513 cm × 12,655 kg/cm 2
P = 7,950.5 kg
El D2 tiene una resistencia a la
compresión de 22,147 kg/cm 2 a 61
HRC. Si un punzón en D2 de 0.8 mm
en diámetro perforará un agujero a
través de un espesor de 2.5 mm de
acero de alta resistencia con resistencia
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Aceros de alta resistencia
al corte de 12,655 kg/cm 2 , este
experimentará un esfuerzo
15,817 kg/cm 2 . Dicho esfuerzo no
alcanza los 22,147 kg/cm 2 nominales
para D2 pero excede el 60% de este
valor por lo que pueden esperarse
fallas frecuentes.
Por otra parte, CPM 3V tiene una
resistencia en compresión de 25,622
kg/cm 2 a 62 HRC. El mismo punzón
de 0.8 mm de diámetro hecho de CPM
3V caerá en el 60% de este valor y será
sustancialmente más resistente a la
falla.
Dureza
La dureza es la habilidad de
absorber choques o impactos súbitos.
El acero de alta resistencia tiende a ser
relativamente duro, generando
esfuerzos súbitos tanto en el punzón
como en la matriz. Los aceros de alta
resistencia sufren de corte súbito
debido a los grandes esfuerzos cuando
el punzón atraviesa el material dando
como resultando un esfuerzo o un
choque de rebote.
Astillado
Fuerza
Astillado
Las fallas relacionadas con dureza
tienden a ocurrir en el radio de
transición del punzón al vástago,
astillándose en el filo de corte y en el
área de retención del punzón; como la
cabeza, asiento de la bola o tornillos de
retención. Las fallas en la cabeza del
punzón, asiento de bola y tornillos de
retención ocurren generalmente
cuando el esfuerzo en la cabeza del
punzón sobre la superficie de montaje
excede de 2,810 kg/cm 2 . Una placa de
refuerzo templada de 48 a 52 HRC,
debe ser usada cuando los esfuerzos
exceden los 1,405 kg/cm 2 .
Ejemplo: Usando los valores del
ejercicio de tenacidad, el esfuerzo en
un punzón de 0.8 mm de diámetro,
vástago de 0.95 cm de diámetro y con
cabeza de 1.27 cm de diámetro, será de
alrededor de 6,275 kg/cm 2 . Aquí, el
mínimo diámetro del cuerpo del
punzón recomendado es de 1.6 cm y
una cabeza de diámetro de 1.9 cm.
Los aceros para herramientas con
mejores resultados en problemas
relacionados a absorción de golpes
tienden a tener contenidos de
moderados a bajos en sus aleaciones.
Estos aceros pueden beneficiarse
también del proceso de manufactura
usado para fabricarlos. Los aceros
refundidos o los fabricados con
procesos CPM distribuyen más
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Aceros de alta resistencia
uniformemente las concentraciones de
carburo, reduciendo así los esfuerzos
internos y mejorando la dureza.
Resistencia al desgaste
La resistencia al desgaste es la
habilidad de resistir la erosión
resultante de la fricción entre la
herramienta de acero y el material de
la pieza. El Molibdeno, Tungsteno y
Vanadio son las principales aleaciones
usadas en la mayoría de los aceros para
herramientas para proporcionar
resistencia al desgaste gracias a la
creación de carburos.
Debido a las altas exigencias de
tenacidad y dureza en las aplicaciones
de estampado de aceros de alta
resistencia, la resistencia al desgate se
delega al uso de lubricantes y
tratamientos superficiales de las
herramientas. Un acero para
Rotura
Fuerza
Rotura
Esfuerzo
herramientas con un buen templado
que eleve la tenacidad y tratamiento
térmico óptimo, debe ser usado
cuando se consideren tratamientos
superficiales de la herramienta.
Es importante considerar que los
aceros para herramientas con alto
contenido de aleaciones tienden a
tener mayor tenacidad y resistencia al
desgaste a expensas de la dureza. Por lo
tanto, debe lograrse un balance entre la
dureza y la resistencia al desgaste
contra la tenacidad. El proceso CPM
ayuda a permitir un contenido
adicional razonable de aleación para
tener mayor tenacidad sin sacrificar la
dureza.
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