Problems in repair-welding of duplex-treated tool steels

Problemas en la soldadura de reparación de aceros para herramientas con tratamiento dúplex

El presente artículo aborda los problemas de la soldadura láser de herramientas de fundición a presión de aluminio y moldes de plástico. Para prolongar el ciclo de vida de las herramientas se utilizan diversas mejoras superficiales. Estas mejoras superficiales reducen significativamente la soldabilidad del material. Este artículo presenta el desarrollo de defectos en la soldadura de reparación de acero para herramientas con tratamiento dúplex. El procedimiento está dirigido a la reducción de defectos mediante las técnicas de soldadura láser de reparación recientemente desarrolladas. Se consideran los efectos de diferentes parámetros y técnicas del proceso de soldadura de reparación. Se realiza un análisis microestructural para detectar la formación de defectos y revelar el mejor método de soldadura láser para herramientas con tratamiento dúplex.

INTRODUCCIÓN

Las piezas moldeadas de aluminio y plástico tienen una gran importancia en el mundo industrial. Suelen fabricarse utilizando moldes metálicos permanentes para fundición a presión y moldeo por inyección. Las herramientas de fundición se fabrican normalmente con acero al cromo martensítico para herramientas de trabajo en caliente y se tratan térmicamente hasta alcanzar una dureza comprendida entre 29 y 48 HRC, [1-3]. La vida útil de las matrices es un factor importante del proceso de fundición a presión y afecta en gran medida a la productividad de la producción en serie. Dependiendo de la fundición o de la aplicación del molde, los daños típicos y los mecanismos de fallo pueden variar.

El agrietamiento por fatiga térmica es el modo de fallo más importante que limita la vida útil de las matrices de fundición a presión [4-6]. El agrietamiento por fatiga térmica se observa a menudo en la superficie de la herramienta como una red de grietas finas o como grietas individuales y claramente pronunciadas [7]. La formación de grietas por fatiga térmica provoca la pérdida de material superficial en forma de pequeños fragmentos. Otras razones comunes de daños son las grietas de tensión causadas por muescas constructivas, la adherencia local de una aleación de fundición a la herramienta, es decir, la soldadura, y la erosión del acero promovida por el metal fundido o el flujo de plástico, [8-10]. Los moldes para inyecciones de plástico están sometidos a temperaturas de trabajo más bajas, mientras que los ciclos de presión son más exigentes y, por tanto, pueden producirse daños por fatiga mecánica y fallos por sobrecarga.

La vida útil de las matrices puede mejorarse mediante un tratamiento superficial adecuado, por ejemplo, nitruración, revestimiento PVD, cromado, procesos de oxidación y tratamientos dúplex. La nitruración por plasma de las herramientas facilita la separación del producto, reduce la frecuencia de limpieza del sistema matriz-núcleo y aumenta la vida útil entre un 20% y un 50% [11].