ángulo cerrado de las hendiduras de acero dentro de una planta de acero con el gran almacén de fondo.

¿Qué son los aceros endurecidos a presión?

 

Los aceros endurecidos a presión o por sus siglas en inglés (PHS), son aceros de Carbono/Magnesio, sometidos a un proceso donde se les agrega Boro (.001% -. 005%). Han estado en uso desde mediados de la década de 1980 para carrocerías automotrices.

 

Estos aceros también se conocen como acero moldeado en caliente, o, HF por sus silgas en inglés.

 

El acero endurecido por presión o los aceros conformados en caliente se someten a un proceso de fabricación único en el que el acero se calienta a una temperatura mínima de 850 ° C, donde luego se forma en moldes enfriados por agua, que controlan las velocidades de enfriamiento para asegurar que se cumplan las propiedades deseadas. La alta temperatura combinada con el enfriamiento rápido, transforma la microestructura en casi un 100% de martensita, obteniendo resistencias a la tracción de muy alto acabado de hasta 2000 Megapascales. Este proceso se conoce comúnmente como “estampado en caliente”. El producto terminado se denomina acero avanzado de alta resistencia, el cual es tres veces más estable que el material en su estado inicial antes de someterse al proceso. La relación fuerza-peso también se incrementa enormemente.

 

La implementación de endurecimiento a presión y la utilización de aceros endurecidos, son alternativas prometedoras para optimizar las geometrías de piezas con formas complejas, sin incurrir en problemas de retroceso. El proceso de moldeado en caliente permite mejorar la maleabilidad, facilitando la creación de formas que no pueden ser estampadas en frío con aceros de ultra alta resistencia.

 

Las propiedades únicas de este material combinan complejidad y resistencia. Los componentes fabricados con acero endurecido a presión pueden lograr en una pieza lo que generalmente requeriría piezas más pesadas y gruesas soldadas entre sí.

 

El proceso de endurecimiento a presión se implementó por primera vez a mediados de la década de 1980.  Se utiliza principalmente en la creación de componentes de seguridad sensibles a los choques en los automóviles. Las piezas creadas con este proceso satisfacen varios de los requisitos cambiantes de la industria automotriz, como la reducción de peso y costos, así como la reducción del impacto ambiental en su creación.

 

Desde su introducción, el endurecimiento a presión ha ido aumentando su popularidad constantemente. Los vehículos de los años mas recientes son conformados hasta con el 25% del peso de su carrocería con acero endurecido a presión.

 

Los aceros endurecidos a presión se pueden someter a recubrimientos que evitan la formación de óxido durante el proceso. El más común de estos recubrimientos es el recubrimiento de silicio de aluminio (AS por sus siglas en inglés), otros recubrimientos pueden incluir galvanizaciones.

 

Estas piezas se utilizan normalmente cuando la rigidez de las piezas y la baja deformación son importantes, las partes típicas pueden incluir:

 

Pilar A

Pilar B

Miembro lateral delantero / trasero

Miembros de la cruz

Anillo de la puerta

 

Propiedades de los aceros templados a presión.

 

La resistencia de los aceros endurecidos por presión puede alcanzar hasta 2000 MPa (215ksi), con un rendimiento total de tensión de 1000MPa (145 ksi).

 

El proceso de endurecimiento a presión

 

Existen dos procesos diferentes para el endurecimiento a presión, directo e indirecto.

 

  • Directo, en el que el acero se sobrecalienta primero en un horno, se forma mientras aún está caliente, y luego se apaga mientras está dentro de la matriz. El proceso es así:

 

El acero con una matriz ferrítica-perlítica se austeniza en un horno. Los espacios en blanco se calientan a una temperatura alta, casi alcanzando los 1000 * C.

Luego, el material se retira del horno y se transporta inmediatamente a la maquinaria de estampación dentro de los 10 segundos posteriores a la extracción.

Se cierra el dado y se forma la parte. La matriz se apaga rápidamente ya que transferencia uniforme de calor dentro de la matriz es crucial para mantener la uniformidad en sus propiedades en todo el componente. El componente se enfría a velocidades superiores a 25 K s¹ y finalmente la matriz se abre y el componente se retira.

 

  • Indirecto, en el que el acero se preforma y se recorta a temperatura ambiente en función de las propiedades del acero entrante, antes de la formación en caliente. Luego, las piezas se calientan y las áreas que son demasiado difíciles de moldear en frío se forman en caliente para lograr una mayor resistencia y forma final.

 

Debido a las condiciones sensibles al tiempo del proceso de endurecimiento a presión, herramientas robóticas generalmente son empleadas para la transferencia de material entre las estaciones de horno, matriz y enfriamiento.

 

Como se señaló en la sección de propiedades anterior, el endurecimiento por presión puede alcanzar niveles de resistencia de 2000 MPa, junto con una micro-geometría altamente compleja.

 

CONCLUSIÓN

 

El método de endurecimiento a presión es una alternativa económica para crear aceros avanzados de alta resistencia, que son tres veces más resistentes que el material utilizado para crearlos. Más allá de sus beneficios de costos, este proceso permite la creación de formas complejas que eliminan la necesidad de usar múltiples capas de material pesadas soldadas entre sí. En cambio, puede ser un solo componente automotriz fuerte, liviano y de menor costo, que resulta siendo más seguro, más liviano y más inteligente que antes.

 

Acerca de National Material LP – National Material Limited Partnership y sus afiliados tienen una larga historia de calidad y servicio desde 1964. Desde su fundación, National Material LP ha crecido a más de 30 unidades de negocios y ahora es uno de los mayores proveedores de acero en America. El grupo de materiales industriales de National Material está formado por Steel Group, Stainless and Alloys Group, Raw Material Trading Group, Aluminum Group y Relate.