Wear Beahaviour of Nitrided Microstructures of AlSl H13 Dies for Hot Extrusion of Aluminium

Comportamiento frente al desgaste de microestructuras nitruradas de matrices AlSl H13 para extrusión en caliente de aluminio

La nitruración de superficies de apoyo en matrices (herramientas, AISI H13) para la extrusión en caliente de aluminio es un proceso tecnológicamente muy delicado en lo que respecta a la obtención de una calidad constante de las capas nitruradas. Este estudio se basó en el análisis de la microestructura de matrices con ranuras profundas y estrechas preparadas intencionadamente, que fueron nitruradas por varios fabricantes de equipos para nitruración gaseosa e iónica. Los fabricantes eligieron sus propios parámetros de nitruración para conseguir una microestructura óptima resistente al desgaste. Las microestructuras obtenidas mostraron diferencias en cuanto a la presencia o ausencia de una capa compuesta (capa blanca), su espesor y su relación de fase ε/γ (DRX), la profundidad de nitruración y el perfil de microdureza. Las profundidades de nitruración medidas y los valores máximos de microdureza en las capas superficiales nitruradas eran bastante similares en las matrices del mismo fabricante, mientras que en el caso de los distintos fabricantes estos valores diferían. También se encontraron diferencias con respecto a las características de las capas compuestas en la misma matriz. Las muestras de las matrices con estas diversas microestructuras nitruradas se sometieron a pruebas de resistencia al desgaste en laboratorio utilizando un equipo que permite simular las condiciones tribológicas durante la extrusión en caliente del aluminio. Los resultados de las pruebas de desgaste muestran diferencias en el comportamiento de las muestras nitruradas. Las diferencias en las estructuras reales, microestructuras, dureza, etc. explican el alto nivel de dispersión en la vida útil de las matrices en aplicaciones industriales reales.

INTRODUCCIÓN

Debido a su ligereza y buenas propiedades mecánicas, varios productos de aleación de Al obtenidos por fundición, laminación y extrusión en caliente siguen ganando importancia. La extrusión en caliente de aleaciones de Al (Figura 1.a) permite la producción de una gama muy variada de formas de perfil que, debido a las excelentes propiedades mencionadas anteriormente, se utilizan principalmente en la industria automotriz y electrónica, en la aeronáutica, en la construcción. oficios, enseres domésticos, etc. La abertura de la matriz (superficie de apoyo, Figura 1.b), por donde sale la pieza extrusionada, da al perfil extrusionado la forma y dimensiones deseadas. El acero de matriz más utilizado es el AISI H13 . Además de la calidad de la superficie de apoyo, sus condiciones tribológicas determinan la calidad superficial del producto. Es decir, la vida útil del troquel está determinada por las tolerancias permitidas de las dimensiones de la sección transversal y por la apariencia de la superficie en la pieza extruida [1 - 4].

Los troqueles para extrusión en caliente de aluminio están expuestos a altas cargas mecánicas, térmicas, químicas y tribológicas. En efecto, el proceso de extrusión en caliente tiene lugar a temperaturas de palanquilla de 450 °C - 490 °C ya velocidades de salida de la pieza extruida entre 5 y 50 m/min.