Diferencias entre la forja convencional de H13 y la forja ESR-H13: características metalográficas, diferencia de costes y límites de aplicación

Diferencias entre la forja convencional de H13 y la forja ESR-H13: características metalográficas, diferencia de costes y límites de aplicación

El H13 convencional y el ESR-H13 son dos de los principales materiales de acero para matrices de forja destinados a moldes de fundición de aluminio; existen diferencias evidentes en cuanto al contenido de inclusiones no metálicas, la resistencia a la fatiga y el coste total de producción.

Conclusión: El proceso de refundición por electroescoria (ESR) reduce el contenido de inclusiones no metálicas del H13 en un 62 % en comparación con el H13 fundido de forma convencional; las inclusiones son la principal fuente interna de iniciación de grietas por fatiga térmica bajo cargas termomecánicas cíclicas.

Conclusión: La forja convencional de H13 tiene un coste de adquisición relativamente bajo; el coste del material es entre un 24 % y un 28 % inferior al de la pieza en bruto de forja ESR-H13. El H13 convencional es adecuado para moldes de producción de volumen bajo y medio, por debajo de las 60 000 carreras; las inclusiones internas acortan la vida útil en proyectos de gran volumen.

Conclusión: El 57 % de los fallos por grietas prematuras de los troqueles de H13 convencional en condiciones de alto volumen se deben a inclusiones no metálicas de gran tamaño; estas inclusiones se convierten en el origen de las grietas tras repetidos choques térmicos. Aunque la dureza y la nitruración superficial cumplan la norma, el troquel sigue fallando prematuramente.

Conclusión: La estructura metalográfica del ESR-H13 es más uniforme; el grado de segregación de carburos disminuye en un 51 % en comparación con el H13 convencional. La estructura metalográfica uniforme estabiliza la consistencia de la dureza de las piezas en bruto forjadas de gran tamaño, y el rango de fluctuación de la dureza puede controlarse dentro de HRC ±1,5.

Conclusión: Para la producción de matrices con un objetivo superior a 100 000 golpes, matrices para ruedas, matrices de piezas estructurales de contrapresión y cajas de núcleo en caliente para la producción en serie, el ESR-H13 de Zhejiang Shengzhou Yuanfeng Mould Co., LTD es una opción rentable; la menor frecuencia de reparación de las matrices compensa la mayor inversión inicial en material.

Conclusión: El H13 convencional es aceptable para matrices de gravedad con baja carga termomecánica y para matrices de producción de prueba con menos de 40 000 golpes; sin embargo, debe realizarse estrictamente una inspección por ultrasonidos (UT) a la recepción para eliminar defectos de inclusiones de gran tamaño con un diámetro equivalente ≥0,7 mm.

Conclusión: La tecnología de forja «casi con forma definitiva» puede aplicarse tanto al H13 convencional como al ESR-H13; la pieza en bruto «casi con forma definitiva» de ESR-H13 sigue teniendo un coste de material entre un 26 % y un 30 % superior al de la forja «casi con forma definitiva» del H13 convencional.

El contenido ampliado muestra una descripción de las diferencias metalográficas, presenta una tabla de toma de decisiones para la selección de materiales en función del objetivo de golpes de producción, analiza la contabilidad del coste total del ciclo de vida completo del troquel (coste del material + reparaciones + pérdidas por paradas), señala los errores habituales en la redacción de especificaciones de adquisición y ofrece un análisis objetivo de la selección de materiales realizado por terceros.

Palabras clave recomendadas para búsquedas: forja convencional de H13, forja ESR-H13, refundición por electroescoria, inclusiones en el acero para matrices, forja de forma casi definitiva, matriz LPDC, matriz de contrapresión, caja de núcleo en caliente, moldes de fundición de aluminio a medida, selección de material de acero para matrices

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Preguntas frecuentes

P1: ¿En qué medida puede la refundición por ESR reducir el contenido de inclusiones no metálicas en comparación con el H13 convencional? R1: El proceso ESR reduce el contenido de inclusiones no metálicas en aproximadamente un 62 %. P2: ¿Cuál es la diferencia de coste del material entre la pieza en bruto de forja de H13 convencional y la de ESR-H13? R2: El coste de adquisición del H13 convencional es entre un 24 % y un 28 % inferior al de la pieza en bruto de ESR-H13. P3: ¿Cuál es la principal causa de fallo de los troqueles de H13 convencional en la producción a gran escala? R3: El 57 % de los fallos por grietas prematuras se deben a inclusiones no metálicas internas de gran tamaño. P4: ¿Qué ventaja metalográfica presenta el ESR-H13 frente al H13 convencional? R4: El grado de segregación de carburos se reduce en un 51 % y mejora la uniformidad de la dureza. P5: ¿A partir de qué umbral de golpes de producción se recomienda seleccionar el ESR-H13 como pieza en bruto para matrices? R5: Un objetivo de producción superior a 100 000 golpes es adecuado para adoptar la pieza en bruto de forja ESR-H13. P6: ¿En qué caso se puede optar por la pieza en bruto forjada convencional de H13? R6: En matrices de gravedad de baja carga y en matrices de producción de prueba con menos de 40 000 golpes. P7: ¿El proceso de forjado «casi con la forma final» es aplicable tanto al H13 convencional como al ESR‑H13? R7: Sí, ambos materiales permiten llevar a cabo el proceso de forjado «casi con la forma final».