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Guía de acero para herramientas de alta velocidad
- John
El acero de alta velocidad (HSS) ha revolucionado el mundo del mecanizado. En SteelPro Group, nos especializamos en brindar soluciones de HSS de alta calidad adaptadas a sus necesidades.
¿Qué es el acero de alta velocidad?
El acero de alta velocidad es un acero para herramientas de aleación conocido por mantener la dureza y la resistencia al desgaste a temperaturas elevadas. Clasificado en tipos basados en tungsteno (serie T), basados en molibdeno (serie M) y basados en cobalto (serie K), exhibe una dureza, resistencia al desgaste y resistencia al calor excepcionales. Con una dureza roja superior en comparación con las herramientas de acero al carbono tradicionales, alcanza 62-65 HRC después del tratamiento térmico. Se utiliza principalmente en operaciones de mecanizado de alta velocidad y es ideal para herramientas de corte como taladros y fresas.
¿Por qué se llama acero de alta velocidad?
Se le denomina “acero de alta velocidad” porque conserva su dureza a altas velocidades de corte, incluso cuando se calienta a alrededor de 1100 °F (593 °C). Esta capacidad, conocida como dureza roja, le permite funcionar a velocidades mucho más altas que los aceros al carbono tradicionales.
¿Cuáles son las propiedades del acero de alta velocidad?
Alto contenido de aleaciónEl acero de alta velocidad contiene una mezcla de elementos como tungsteno, molibdeno, cromo, vanadio y, a veces, cobalto.
Alta dureza:Después del tratamiento térmico, el acero de alta velocidad alcanza normalmente un rango de dureza de 62 a 65 Rockwell C (HRC). Mantiene su dureza a temperaturas elevadas.
Resistencia excepcional al desgaste:El contenido de carburo (principalmente carburos de tungsteno, molibdeno y vanadio) en el acero de alta velocidad mejora significativamente la resistencia al desgaste. Mantiene el filo durante mucho más tiempo que otros aceros para herramientas.
Dureza equilibrada:El acero de alta velocidad tiene un buen equilibrio entre dureza y tenacidad. Si bien no es tan resistente como los aceros para herramientas de trabajo en frío, es más resistente que las herramientas de carburo, que son frágiles en comparación.
Costo relativamente alto:El acero de alta velocidad es más caro que el acero al carbono convencional debido a sus elementos de aleación y al tratamiento térmico especializado. Sin embargo, el costo se compensa con su capacidad para funcionar a velocidades más altas.
Descripción general de los tipos y grados de acero de alta velocidad
Para satisfacer las diversas necesidades de las operaciones de corte y mecanizado, el acero de alta velocidad se clasifica en varias categorías en función de sus elementos de aleación y sus características de rendimiento. A continuación, se presentan las clasificaciones principales:
A base de tungsteno (serie T)
Conocido por su alto contenido de tungsteno, proporciona una excelente resistencia al desgaste y dureza al rojo, ideal para herramientas de corte de alta temperatura como fresas.
- M1:Un HSS de uso general adecuado para cortes interrumpidos, que ofrece un rendimiento constante en diversas aplicaciones.
- M7:Un grado HSS modificado con N con excelente dureza, comúnmente utilizado para brocas helicoidales y otras herramientas de precisión.
A base de molibdeno (serie M)
Con un mayor contenido de molibdeno, es más rentable que la Serie T y al mismo tiempo ofrece un rendimiento comparable; se utiliza ampliamente para herramientas de uso general, como taladros y machos de roscar.
- M2:El HSS más utilizado, que equilibra durabilidad, eficiencia de corte y costo, ideal para herramientas de uso general.
- M2 euros:Una variante de alto C de M2, comúnmente utilizada en Europa, que ofrece una dureza ligeramente mayor con una pequeña reducción en la tenacidad.
- M3-1:Diseñado con mayor contenido de C y V, proporcionando mejor resistencia al desgaste y manteniendo las propiedades en condiciones de alta temperatura.
- M3-2:Presenta mayores C y V que M3-1, lo que mejora significativamente el rendimiento de corte y la vida útil de la herramienta.
- M4:Conocido por su alta resistencia al desgaste debido a un gran volumen de VC duro, lo que lo hace ideal para aplicaciones de corte exigentes.
A base de cobalto (serie K o subconjunto de la serie M)
Mejorado con cobalto (por ejemplo, M35, M42), ofrece una dureza superior al rojo y resistencia al calor, perfecto para cortar materiales duros como el acero inoxidable.
- M35:Una versión co-mejorada de M2, que mejora la dureza y la dureza en rojo, ampliamente utilizada para herramientas de corte en Europa.
- M42:Un súper HSS con alto contenido de Co, que ofrece una dureza y resistencia al desgaste excepcionales, basándose en la dureza en lugar de grandes cantidades de VC.
- CPM Rex76/M48:Un HSS PM de primera calidad diseñado para tiradas de producción largas, mecanizado de alta resistencia y materiales abrasivos, comúnmente utilizado para herramientas de fresado.
El acero de alta velocidad también incluye dos tipos únicos como los siguientes:
Calificaciones CPM Los aceros al carbono, como el CPM M4 y el CPM T15, se fabrican mediante pulvimetalurgia, lo que garantiza una microestructura uniforme que mejora la resistencia al desgaste y la tenacidad. Su avanzado proceso de fabricación los hace más caros, pero ideales para aplicaciones de precisión de alta tensión.
- CPM4:Una variante PM de M4 que ofrece tenacidad y confiabilidad superiores, particularmente en aplicaciones de trabajo en frío como punzones y matrices.
- CPMT15:Una variante PM de T15 con tenacidad y capacidad de rectificado muy mejoradas, lo que la convierte en una opción popular para herramientas de brochado.
- PM30:Una variante de PM co-mejorada de M3-2 que combina alta tenacidad con excelente eficiencia de corte, adecuada para aplicaciones de alto rendimiento.
Acero intermedio de alta velocidad Tiene menos tungsteno y molibdeno, lo que lo hace más asequible y, al mismo tiempo, fuerte y resistente. Se utiliza a menudo en piezas industriales y aeroespaciales donde no se necesita un corte de alta velocidad o una resistencia extrema al calor y se prefiere un procesamiento más fácil.
- M50:Un HSS intermedio rentable, adecuado para herramientas como brocas helicoidales y equipos para trabajar la madera donde la dureza del rojo es menos crítica.
Composición química de los grados de acero de alta velocidad
| Tipo | Grados | C | Mn | Si | Cr | Yo | Mo | V | Co |
| Serie T | M1 | 0.82 | 0.25 | 0.4 | 3.75 | 1.55 | 8.5 | 1.15 | – |
| Serie M | M2 | 0.85 | 0.25 | 0.3 | 4.15 | 6 | 4.8 | 1.85 | – |
| Serie M | M2 euros | 0.91 | 0.25 | 0.3 | 4 | 6.15 | 4.85 | 1.75 | – |
| Serie M | M3-1 | 1.04 | 0.25 | 0.3 | 3.9 | 5.9 | 4.9 | 2.35 | – |
| Serie M | M3-2 | 1.21 | 0.25 | 0.3 | 4.1 | 6 | 5.5 | 2.9 | – |
| Serie M | M4 | 1.33 | 0.25 | 0.3 | 4.5 | 5.5 | 5.5 | 3.85 | – |
| Serie PM | CPM-M4 | 1.45 | 0.25 | 0.3 | 4.5 | 5.5 | 5.5 | 3.85 | – |
| Serie T | M7 | 1 | 0.3 | 0.4 | 3.6 | 1.6 | 8.55 | 1.9 | – |
| Co-serie | M35 | 0.93 | 0.3 | 0.3 | 4.2 | 6.25 | 5 | 1.9 | 4.9 |
| Co-serie | M42 | 1.08 | 0.3 | 0.45 | 3.85 | 1.5 | 9.5 | 1.2 | 8 |
| Co-serie | CPM Rex 76/M48 | 1.55 | 0.2 | 0.4 | 4 | 10 | 5.25 | 3.1 | 9 |
| Serie Int | M50 | 0.83 | 0.3 | 0.3 | 4.1 | 1.15 | 4.5 | 1.05 | – |
| Serie Int | M52 | 0.9 | 0.3 | 0.3 | 4.2 | 1.15 | 4.5 | 1.95 | – |
| Serie PM | CPMT15 | 1.6 | 0.3 | 0.3 | 4.25 | 12.25 | 0.75 | 5 | 5 |
| Serie PM | PM30 | 1.28 | 0.3 | 0.3 | 4.2 | 6.4 | 5 | 3.1 | 8 |
Comparación del rendimiento de los grados de acero de alta velocidad
| Grados | HRC | Maquinabilidad |
| M1 | 55 | 65 |
| M2 | 50 | 65 |
| M2 euros | 50 | 65 |
| M3-1 | 40 | 66 |
| M3-2 | 35 | 66 |
| M4 | 35 | 65 |
| CPM4 | 45 | 65 |
| M7 | 45 | 66 |
| M35 | 45 | 65 |
| M42 | 35 | 68 |
| CPM Rex76/M48 | 15 | 69 |
| M50 | 65 | 63 |
| CPMT15 | 25 | 67 |
| PM30 | 30 | 67 |
¿Para qué se utiliza el acero de alta velocidad?
- Brocas
- Fresas de extremo
- Machos de roscar y terrajas
- Escariadores
- Hojas de sierra
- Herramientas de torno
- Cortadores de engranajes
- Broches
- Golpes
¿Cuándo se inventó el acero de alta velocidad?
El acero de alta velocidad (HSS) fue inventado en 1910 por Frederick Winslow Taylor y Maunsel White. Esto marcó un gran avance en la tecnología de herramientas de corte. A continuación, se presenta una breve descripción de los hitos clave en la historia del acero de alta velocidad.
1868:Robert Forester Mushet desarrolló el acero Mushet, precursor del acero rápido moderno. Contenía 2% C, 2,5% Mn y 7% W y se endurecía al enfriarse al aire.
1899–1900:Frederick Winslow Taylor y Maunsel White, de Bethlehem Steel, mejoraron los aceros para herramientas, como el acero Mushet, mediante experimentos. Su proceso de tratamiento térmico permitió que el acero mantuviera su dureza a altas temperaturas, triplicando las velocidades de corte. Esto se convirtió en el proceso Taylor-White, que se exhibió en la Exposición de París de 1900.
1910:El primer HSS clasificado oficialmente, AISI T1, fue introducido y patentado por Crucible Steel Co.
Era de la Segunda Guerra Mundial:La escasez de material condujo al desarrollo de aceros rápidos a base de molibdeno, como AISI M1 y M2, que ofrecían alternativas rentables a los aceros rápidos a base de tungsteno. Estos grados se empezaron a utilizar ampliamente.
Acero de alta velocidad vs. acero al carbono
Si la durabilidad y la eficiencia de corte son sus prioridades, el HSS supera al acero al carbono por un amplio margen.
El acero de alta velocidad está diseñado para operaciones a alta temperatura y mantiene su dureza y capacidad de corte incluso cuando se calienta a alrededor de 1100 °F (593 °C). Esto lo hace ideal para herramientas de mecanizado como taladros y machos de roscar, especialmente a altas velocidades.
Por el contrario, el acero al carbono, si bien es más asequible y más fácil de afilar, pierde su dureza y retención de filo con temperaturas elevadas, lo que lo limita a aplicaciones de baja velocidad o con herramientas manuales.
Acero de alta velocidad frente a carburo
El carburo ofrece un mayor rendimiento para tareas específicas. El acero de alta velocidad sigue siendo una opción versátil y rentable para una gama más amplia de usos.
Las herramientas de carburo son excelentes para el mecanizado de alta velocidad y alta precisión y pueden cortar materiales más duros con una resistencia al desgaste superior. Sin embargo, el carburo es frágil, lo que lo hace menos adecuado para cortes interrumpidos u operaciones propensas a impactos.
Por otro lado, el HSS es más resistente y tolerante, lo que lo hace ideal para herramientas de uso general y aplicaciones que requieren durabilidad bajo tensión.
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