Factibilidad técnica para la fabricación de herramientas de punzonado en caliente en acero M2 a través de manufactura aditiva FFF-SDS*: *FFF-SDS (Fused Filament Fabrication – Shape Debinding Sintering)

Abstract

La manufactura aditiva, en la actualidad, se destaca como una tecnología emergente de alto potencial, brindando oportunidades tanto en investigación como en la creación de prototipos funcionales a escala. El siguiente trabajo presenta la obtención de herramientas de punzonado en caliente en acero M2 mediante la tecnología de manufactura aditiva FFF-SDS identificando su comportamiento en un entorno real de servicio. El presente trabajo detalla la metodología para la producción del filamento metálico utilizado, así como la impresión de probetas cilíndricas para establecer parámetros enfocados en la densidad de la pieza en verde. Posteriormente, se imprimieron probetas tipo moneda para analizar la influencia de la temperatura y tiempo de sinterización en rangos de 1250°C a 1350°C y entre 30 minutos a 60 minutos, presentando dos mecanismos de sinterización, en fase sólida y fase liquida supersólida, presentando una matriz martensítica y segregación de carburos con la diferencia de bajas porosidades y alta contracciones volumétricas en la fase liquida supersólida a 1350°C. Con base en estos resultados, se realizaron tratamientos térmicos de temple y triple revenido con el fin de aumentar la dureza y resistencia mecánica de las herramientas de punzonado, donde finalmente se estudia el comportamiento en servicio de las herramientas de punzonado en la empresa IMAL, punzonando ballestas de acero SAE 5160H. Las herramientas fabricadas se sometieron a un control dimensional estricto y fueron analizadas mediante microscopía óptica y electrónica para estudiar las deformaciones plásticas y las fracturas súbitas ocurridas durante el servicio. (Texto tomado de la fuente).

Additive manufacturing currently stands out as a high-potential emerging technology, offering opportunities both in research and in the development of functional prototypes on a scale. This work presents the production of hot punching tools in M2 steel using FFF- SDS additive manufacturing technology, evaluating their behavior in a real service environment. The methodology for producing the metal filament is detailed, followed by the printing of cylindrical specimens to establish parameters focused on the green part density. Subsequently, coin-shaped specimens were printed to analyze the influence of sintering temperature and time, ranging from 1250 °C to 1350 °C and from 30 to 60 minutes. Two sintering mechanisms were identified: solid-state sintering and supersolidus liquid-phase sintering, the latter occurring at 1350 °C, characterized by a martensitic matrix, carbide segregation, low porosity, and high volumetric shrinkage. Based on these results, quenching and triple tempering heat treatments were applied to increase the hardness and mechanical strength of the punching tools. Finally, the in-service performance of the tools was evaluated at IMAL, where they were used for hot punching of SAE 5160H steel springs. The fabricated tools underwent strict dimensional control and were analyzed using optical and electron microscopy to examine the plastic deformations and the sudden fractures that occurred during service.