Estudio tribológico de lubricantes y recubrimientos duros en el proceso de estampado - Castillo Müller, Itzel (2012)
En los procesos de conformado metálico es de suma importancia el papel que juegan los lubricantes, ya que un lubricante correctamente seleccionado ayudará a disminuir el desgaste que sufre el dado de estampado durante el proceso y disipará el calor acumulado. Por otro lado, los dados de estampado son muy costosos, por ello es conveniente alargar su vida útil; aunque suelen tener tratamientos térmicos, sin embargo, en la industria metal-mecánica hay una creciente tendencia a usar recubrimientos duros. El método de recubrimiento que ha demostrado ser mejor para las herramientas de conformado metálico es el Depósito Físico en Fase Vapor (PVD), porque no necesita de altas temperaturas para ser depositado en comparación con el Depósito Químico en Fase Vapor (CVD), de esta manera no compromete la microestructura del sustrato. Hay una gran variedad de posibles recubrimientos duros, los más comunes dentro de la industria metal-mecánica son: TiN, AlCrN, TiAlN, TiC, NCr; ya que mejoran notablemente las propiedades antidesgaste, anticorrosivas y de dureza en el herramental. Al aparecer nuevos aceros surgen también nuevos desafíos en materia de lubricación. Las características requeridas en los aceros avanzados de alta resistencia (AHSS) imponen nuevos retos en los procesos de conformado de metales. Con frecuencia, los conformadores de metales eligen el tipo de lubricante que utilizarán tomando como base el calibre del acero y la severidad del tipo de embutido o formado. Tradicionalmente, los aceros de calibres gruesos y de formas complejas exigían el uso de lubricantes para uso pesado, mientras que los aceros de calibres más delgados y de formas más moderadas requerían de lubricantes menos robustos para formar las partes de manera satisfactoria. El acero de alta resistencia parece contradecir este criterio. La fuerza de tensión, las características de dureza inicial y el endurecimiento de trabajo requieren que el tipo de lubricante que vaya a ser utilizado, sea tan robusto como cualquier otro tipo de lubricante empleado en los aceros de calibres gruesos. De hecho, existen otros factores que tornan más difícil trabajar con los aceros de alta resistencia y fuerzan a la industria de lubricantes nuevos niveles de trabajo. Un lubricante para estampados con un buen desempeño debe proteger el herramental, el revestimiento del herramental y la pieza en proceso de los efectos abrasivos causados por la fricción que pueden suscitarse durante el proceso. En el presente trabajo se efectuaron pruebas de desgaste en la máquina ball on disc, a discos de acero D2 con recubrimientos PVD de TiN, AlCrN y TiAlN; se utilizaron 5 diferentes lubricantes además de la condición en seco. Estos resultados se analizaron con Microscopia Electrónica de Barrido (MEB), microscopia confocal y la superficie con perfilómetría. Se hicieron también pruebas de adhesión para la caracterización de los recubrimientos. El coeficiente de fricción medido para todas las condiciones registró un rango de 0.01 a 0.09 con excepción de la condición en seco, donde alcanzó valores cercanos a 0.6. La mejor respuesta tribológica se obtuvo con el lubricante semi-sintético 1 (Ecodraw HV1) con AlCrN, seguido por el semi-sintético 2 (Quakerdraw 58 I) con TiAlN. Se replicaron los mecanismos de desgaste con respecto al proceso de adhesión en los casos lubricados y de abrasión en seco.