El acero de herramientas es un material crucial en varias industrias, conocido por su alta dureza, resistencia al desgaste y capacidad para resistir altas temperaturas. Como proveedor de acero para herramientas, entiendo la importancia de reconocer los signos de desgaste en el acero de herramientas. Este conocimiento no solo ayuda a mantener la calidad y el rendimiento de las herramientas, sino que también ayuda a tomar decisiones informadas sobre el reemplazo o la renovación. En esta publicación de blog, discutiré los signos comunes de desgaste en el acero de herramientas y sus implicaciones.
1. Rugosidad de la superficie y abrasión
Uno de los signos de desgaste más visibles en el acero de la herramienta es la rugosidad de la superficie y la abrasión. Cuando una herramienta está en uso, entra en contacto con piezas de trabajo, lo que puede hacer que la superficie del acero de la herramienta se vuelva áspera con el tiempo. La abrasión ocurre cuando las partículas duras de la pieza de trabajo o el entorno de corte se frotan contra la superficie de la herramienta, eliminando pequeñas cantidades de material.
Los efectos de la rugosidad de la superficie y la abrasión pueden ser significativos. Una superficie rugosa puede conducir a una mayor fricción entre la herramienta y la pieza de trabajo, lo que a su vez puede causar fuerzas de corte más altas y más generación de calor. Esto puede dar lugar a una falla prematura de la herramienta, una precisión dimensional reducida de la pieza de trabajo y un acabado de superficie pobre.
Por ejemplo, en las operaciones de mecanizado, una superficie de herramienta rugosa puede causar marcas de charla en la pieza de trabajo, que son inaceptables en aplicaciones de alta precisión. En los procesos de formación en frío, como el estampado o la forja, la abrasión de la superficie puede conducir a la irritación, donde el material desde la pieza de trabajo se adhiere a la superficie de la herramienta, degradando aún más el rendimiento de la herramienta.
2. Cracking y fractura
El agrietamiento y la fractura son serios signos de desgaste en el acero de herramientas. Las grietas pueden iniciarse debido a varios factores, incluidas las altas concentraciones de estrés, el ciclo térmico y la fatiga. Las altas concentraciones de estrés pueden ocurrir en esquinas, muescas o áreas con cambios repentinos en la sección cruzada. El ciclo térmico, que es común en procesos como el tratamiento térmico o el mecanizado de alta velocidad, puede causar tensiones térmicas que conducen al inicio de grietas.
El agrietamiento por fatiga es otra preocupación importante. Cuando una herramienta está sujeta a ciclos de carga y descarga repetidos, las grietas microscópicas pueden formarse y crecer gradualmente con el tiempo. Estas grietas pueden propagarse a través del acero de la herramienta, lo que eventualmente conduce a la fractura.
Las consecuencias del agrietamiento y la fractura son graves. Es posible que una herramienta agrietada ya no pueda realizar su función prevista, y si se usa una herramienta fracturada, puede causar daños a la pieza de trabajo y potencialmente representar un peligro de seguridad para los operadores. Por ejemplo, en una operación de fundición, un troquel agrietado puede conducir a un llenado desigual de la cavidad del moho, lo que resulta en fundiciones defectuosas.
3. Usar en bordes de corte
En las herramientas de corte, el desgaste en los bordes de corte es un signo crítico de desgaste de herramientas. Existen diferentes tipos de desgaste de vanguardia, que incluyen ropa de flanco, desgaste de cráter y desgaste de la nariz.
El desgaste del flanco ocurre en la cara de alivio de la herramienta de corte. Es causado principalmente por la acción de roce entre el flanco de la herramienta y la superficie mecanizada de la pieza de trabajo. A medida que avanza el desgaste del flanco, la fuerza de corte aumenta y la capacidad de la herramienta para mantener la precisión dimensional disminuye.
El cráter de desgaste en la cara de rastrillo de la herramienta de corte. Por lo general, es causado por las condiciones de alta temperatura y alta presión en la interfaz de la herramienta - Chip. El desgaste del cráter puede debilitar el filo de corte, lo que lleva a astillas y falla prematura de la herramienta.
El desgaste de la nariz, que ocurre en la punta de la herramienta de corte, es importante en las operaciones de giro y fresado. El desgaste excesivo de la nariz puede conducir a una pérdida de geometría de herramientas, lo que resulta en un acabado pobre de la superficie y las dimensiones de la pieza de trabajo inexacta.
Por ejemplo, en una operación de giro, los bordes de corte desgastados pueden hacer que el diámetro de la pieza de trabajo se desvíe de la tolerancia especificada, que es inaceptable en industrias como el automóvil y el aeroespacial.
4. Erosión
La erosión es una forma de desgaste que a menudo se asocia con un flujo de fluido de alta velocidad o la presencia de partículas abrasivas en un fluido. En las aplicaciones de acero de herramientas, la erosión puede ocurrir en herramientas utilizadas en procesos como el corte de chorro de agua, donde el chorro de agua de alta velocidad puede erosionar la superficie de la herramienta con el tiempo.
En algunos casos, la erosión también puede ocurrir en herramientas hidráulicas o en entornos donde hay lloses abrasivos. El proceso de erosión implica la eliminación del material de la superficie de la herramienta por el impacto de las partículas transmitidas por fluido o la fuerza del fluido en sí.
La erosión puede reducir gradualmente el grosor y la integridad del acero para la herramienta, lo que lleva a una disminución en su resistencia y rendimiento. Por ejemplo, en una boquilla de corte de chorro de agua hecha de acero para herramientas, la erosión puede hacer que la abertura de la boquilla se agrande, lo que resulta en una pérdida de precisión de chorro y eficiencia de corte.
5. Corrosión
La corrosión es otro signo de desgaste que puede afectar el acero de la herramienta. El acero de la herramienta es susceptible a la corrosión en entornos donde está expuesto a humedad, productos químicos o sales. Existen diferentes tipos de corrosión, que incluyen corrosión uniforme, corrosión de picadura y corrosión de grietas.
La corrosión uniforme ocurre cuando la superficie completa de la herramienta del acero es atacada por el medio corrosivo. La corrosión de picadura, por otro lado, se caracteriza por la formación de pequeños pozos en la superficie de la herramienta. La corrosión de la grieta ocurre en espacios o grietas estrechas, donde el entorno corrosivo puede estar estancado y más agresivo.
La corrosión puede reducir significativamente las propiedades mecánicas del acero para la herramienta. Puede causar una pérdida de material, que debilita la herramienta, y también puede aumentar la rugosidad de la superficie, lo que lleva a más problemas, como un aumento de la fricción y la menor resistencia al desgaste. Por ejemplo, en un entorno marino, los componentes de acero de herramientas utilizados en la construcción naval o el equipo en alta mar pueden corroerse severamente si no están protegidos adecuadamente.
6. Cambios microestructurales
Los cambios microestructurales son menos visibles, pero los signos de desgaste igualmente importantes en el acero de herramientas. Durante la vida útil de una herramienta, la microestructura del acero de la herramienta puede alterarse debido a factores como altas temperaturas, deformación mecánica y reacciones químicas.
Por ejemplo, en aplicaciones de alta temperatura, el acero de la herramienta puede sufrir transformaciones de fase. La austenita, que es una fase de alta temperatura, puede transformarse en otras fases como la martensita o la bainita durante el enfriamiento. Estas transformaciones de fase pueden cambiar la dureza, la resistencia y la tenacidad del acero para la herramienta.
La deformación mecánica también puede causar refinamiento de grano o la formación de dislocaciones en la microestructura del acero de herramientas. Las reacciones químicas, como la oxidación en un entorno rico en oxígeno, pueden formar capas de óxido en la superficie de la herramienta, lo que puede afectar el rendimiento de la herramienta.
Los cambios microestructurales pueden conducir a un deterioro de las propiedades de la herramienta. Por ejemplo, un cambio en la dureza puede afectar la capacidad de corte de la herramienta, y una disminución en la dureza puede hacer que la herramienta sea más propensa a agrietarse.
Cómo mitigar el desgaste en el acero de la herramienta
Como proveedor de acero para herramientas, recomiendo varias estrategias para mitigar el desgaste en el acero de la herramienta. Primero, la selección adecuada del material es crucial. Las diferentes aplicaciones requieren diferentes tipos de acero para herramientas. Por ejemplo,9Cr2 de acero de la herramienta de aleaciónes adecuado para aplicaciones de trabajo en frío debido a su alta dureza y buena resistencia al desgaste.Acero de herramientas SK90a menudo se usa en herramientas de corte debido a su excelente retención de vanguardia.Acero de herramienta AISI D6está bien, conocido por su alto rendimiento de temperatura y resistencia al agrietamiento en aplicaciones de trabajo en caliente.
En segundo lugar, el tratamiento térmico adecuado es esencial para optimizar las propiedades mecánicas del acero para herramientas. El tratamiento térmico puede mejorar la dureza, la tenacidad y la resistencia al desgaste. Por ejemplo, el enfriamiento y el templado se pueden usar para lograr el equilibrio deseado de dureza y dureza en el acero de herramientas.
Tercero, la inspección regular y el mantenimiento de las herramientas pueden ayudar a detectar signos de desgaste temprano. Esto permite el reemplazo oportuno o la renovación de herramientas, reduciendo el tiempo de inactividad y los costos asociados con la falla de la herramienta.
Contacto para adquisiciones
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Referencias
- Manual ASM Volumen 8: Pruebas mecánicas y evaluación.
- Manual de ingenieros de herramientas y fabricación, cuarta edición.
- "Desgaste de materiales" por MNG Prakash.
