La Selección de Materiales para Herramentales, Gages y Fixtures en el Trabajo en Frío: Una guía completa para ingenieros de manufactura

¿Qué son los herramentales, gages y fixtures?

• Herramentales: Son herramientas que se utilizan para deformar, cortar o remover material. En el trabajo en frío, los herramentales operan a temperaturas por debajo del punto de recristalización del material, lo que permite un mayor control dimensional y propiedades mecánicas mejoradas.

• Gages: Son instrumentos de medición que se emplean para verificar la precisión dimensional de las piezas fabricadas. Su función principal es garantizar que las piezas cumplan con las tolerancias especificadas en los planos de diseño.

• Fixtures: Son dispositivos que se utilizan para posicionar y sujetar las piezas durante el proceso de manufactura. Su objetivo es asegurar la estabilidad y la repetibilidad en la operaciones, minimizando el riesgo de errores y desperdicios.

Dispositivos para trabajo en frío: Ejemplos y aplicaciones

• Matrices y punzones: Se utilizan para estampar, embutir y cizallar piezas metálicas. En el trabajo en frío, se emplean materiales con alta resistencia al desgaste y a la fractura, como aceros aleados y aceros para herramientas.

• Mordazas y mandriles: Se utilizan para sujetar las piezas durante operaciones como fresado, torneado y rectificado. En el trabajo en frío, se emplean materiales con alta dureza y resistencia al desgaste, como aceros templados y aceros nitrurados.

• Herramientas de corte: Se utilizan para remover material en operaciones como taladrado, fresado y escariado. En el trabajo en frío, se emplean materiales con alta dureza y tenacidad, como aceros de alta velocidad y aceros con carburo de tungsteno.

Aceros para herramentales, gages y fixtures en trabajo en frío

La selección del acero adecuado para un dispositivo específico depende de diversos factores, como la carga aplicada, la temperatura de trabajo, el tipo de material a procesar y la precisión requerida. Sin embargo, algunos aceros comúnmente utilizados en aplicaciones de trabajo en frío incluyen:

• Aceros al carbono: Son aceros con bajo contenido de elementos aleantes, como el Cromo (Cr) y el Manganeso (Mn). Ofrecen buena resistencia al desgaste y a la fractura, pero su dureza es limitada.

• Aceros aleados: Son aceros con mayor contenido de elementos aleantes, como el Cromo (Cr), el Manganeso (Mn), el Molibdeno (Mo) y el Vanadio (V). Ofrecen mayor dureza, resistencia al desgaste y a la fractura que los aceros al carbono.

• Aceros para herramientas: Son aceros aleados con propiedades específicas para el trabajo en frío. Ofrecen alta dureza, resistencia al desgaste y a la fractura, y buena tenacidad.

• Aceros inoxidables: Son aceros con alto contenido de Cromo (Cr) y Níquel (Ni), que les confiere resistencia a la corrosión. Se utilizan en aplicaciones donde la resistencia a la corrosión es crítica, como en la industria alimentaria y médica.

Tratamiento térmico para incrementar la dureza

Los aceros para herramentales, gages y fixtures pueden someterse a tratamientos térmicos para incrementar su dureza y otras propiedades mecánicas. Los tratamientos térmicos más comunes incluyen:

• Temple: Consiste en calentar el acero a una temperatura por encima de su punto crítico y luego enfriarlo rápidamente. Este proceso produce una estructura cristalina martensítica, que es muy dura y resistente.

• Revenido: Consiste en calentar el acero templado a una temperatura más baja y luego enfriarlo lentamente. Este proceso reduce la tensión interna del acero y lo hace más resistente a la fractura.

Dureza alcanzada por los aceros para trabajo en frío

La dureza de los aceros para trabajo en frío se mide en la escala Rockwell Hardness Scale (HRC). Los valores típicos de dureza para diferentes tipos de acero son:

• Aceros al carbono: 50-60 HRC

• Aceros aleados: 60-70 HRC

• Aceros para herramientas: 65-75 HRC

Resumen

En este artículo, hemos realizado una introducción a la selección de materiales para herramentales, gages y fixtures en aplicaciones de trabajo en frío. Hemos abordado conceptos fundamentales como la definición de estos dispositivos, su importancia en la manufactura y ejemplos de aplicaciones. También hemos explorado los diferentes tipos de aceros comúnmente utilizados en trabajo en frío, sus propiedades mecánicas y los tratamientos térmicos a los que pueden ser sometidos para mejorarlas.

En el siguiente artículo, profundizaremos en los aceros SAE/AISI más comunes para cada clasificación, proporcionando detalles sobre sus composiciones químicas, propiedades mecánicas, tratamientos térmicos recomendados y aplicaciones específicas. Además, ofreceremos recomendaciones para la selección del material adecuado en función de los requerimientos de cada aplicación.

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