Fleje de acero para líneas de perforación y corte: dureza y plegabilidad combinadas

Ya sea para el corte, el hendido, la perforación o el punzonado de papel, cartón, textiles, cuero, plástico u otros materiales, las cuchillas que se necesitan para el mecanizado deben cumplir diversos requisitos. Por una parte, se necesita un material de acero especialmente duro. Esto se debe a que, en el proceso de perforación o corte, se ejercen altas presiones sobre la sección transversal de la cuchilla, que ésta debe soportar sin doblarse durante una vida útil lomás larga posible. Otra particularidad es la punta de corte que, debido al afilado necesario y a su sección transversal más pequeña, requiere un grado de dureza más elevado.

Sin embargo, a esto hay que añadir un requisito opuesto: los soportes de las herramientas de corte y perforación requieren un conformado de los dorsos de las cuchillas en radios de 90°, muy estrechos en la mayoría de los casos. Los materiales de acero duros clásicos se romperían en el proceso de conformado por el lado exterior estirado de estos radios estrechos. Para cumplir ambos requisitos —plegabilidad y resistencia a la tracción—, Waelzholz fabrica fleje de acero templado y revenido bainítico que presenta distintos grados de dureza dentro de la sección transversal gracias a un método de recocido especial.

«Con nuestro método especial de recocido de bobina abierta somos capaces de ajustar de forma variable y con máxima exactitud el contenido de carbono a lo largo de la sección transversal del material», explica Stephan Müller, del departamento de control de calidad de la fábrica de Waelzholz en Wickede (Alemania). «Para ello, la superficie del fleje se descarburiza y, por tanto, se ablanda, mientras que el núcleo del material se mantiene duro y se hace aún más resistente con el posterior temple y revenido bainítico». Bobina abierta (Open Coil) se refiere al hecho de que los rollos de acero se desenrollan en una máquina oscilante especial y luego se rebobinan con alambres corrugados entre las superficies para el proceso de recocido. Así, se generan espacios libres entre los bobinados del fleje. Entonces las superficies de fleje que quedan libres se pueden descarburizar en el proceso de recocido, mejorando la capacidad de flexión del material que, en su núcleo, permanece duro.

Stephan Müller lo explica: «A diferencia del recocido clásico, en el que la descarburación se evita mediante el uso de gas inerte, para el recocido de bobina abierta utilizamos de forma selectiva vapor de agua para reducir el carbono en las superficies del fleje. En este sentido, una de nuestras competencias consiste en controlar con exactitud el contenido de carbono según los requisitos del cliente y garantizar así una gran homogeneidad en toda la longitud del fleje». La profundidad de descarburación se puede ajustar exactamente y puede llegar incluso a una descarburación completa. La exactitud del grado de descarburación es posible gracias a muchos años de experiencia con un ingenioso proceso de recocido. «El ajuste exacto del tiempo de recocido, unos gradientes de temperatura armonizados y las cantidades de agua definidas en el proceso de recocido son solo tres de los muchos parámetros que hay que dominar para ello», añade el técnico de materiales. La uniformidad del grado de descarburización necesaria en toda la longitud del fleje se consigue, entre otras cosas, gracias a una distribución homogénea de la temperatura y el vapor de agua. Müller añade: «Además del ajuste del proceso, en este sentido juega un papel importante el bobinado exacto de las bobinas con los alambres corrugados como capas distanciadoras, que debe permitir una convección definida, es decir, la circulación de aire entre las espiras. Contamos para ello con una instalación de bobinado diseñada específicamente».

Para el procesamiento del fleje de acero por parte del cliente, además de superficies de material blandas para el conformado de radios de cuchilla estrechos, también es relevante que la punta de la posterior cuchilla se pueda afilar bien y presente gran dureza. Para ello, el fleje de acero recocido con el método de bobina abierta en la fábrica de Plettenberg se somete a un proceso de temple y revenido bainítico tras la reducción al grosor de fleje deseado. Matthias Nagel, responsable del control de calidad en la fábrica de Waelzholz en Plettenberg (Alemania), lo explica: «En este proceso es especialmente importante calentar el fleje de forma lenta y uniforme para que la superficie descarburizada no se vuelva a "mezclar" con átomos de carbono provenientes del núcleo del material. Además, se añade agua al horno de temple y revenido para conservar la descarburización de la superficie del fleje. De esta forma, el material se mantiene blando en los bordes exteriores mientras que el interior adquiere una mayor firmeza mediante la transformación de la microestructura». La microestructura bainítica definitiva, muy homogénea, ofrece las condiciones ideales para el corte y para el posterior tratamiento térmico del filo rectificado hasta martensita dura por parte del cliente. Una particularidad de Waelzholz consiste en que la dureza del núcleo del material se puede ajustar exactamente según los deseos del cliente mediante el temple y el revenido bainítico. Así se pueden conseguir por ejemplo durezas de 375-425 HV. Cuanto más duro sea el material a cortar, tanto más duro debe ser también el interior del material, para que la cuchilla no se doble durante el corte.

Por otra parte, el proceso de fabricación de cuchillas para líneas de corte, perforación y hendido plantea elevados requisitos en cuanto a la rectitud del fleje de acero utilizado. Matthias Nagel lo explica: «Fabricamos nuestros materiales con un alto nivel de rectitud y planicidad, para que la cuchilla se pueda afilar con exactitud. Por otro lado, la rectitud sirve para optimizar el canteado de las líneas de corte en la posterior herramienta y, por tanto, también para un mejor resultado de corte, entre otros factores. Además, unas cuchillas óptimamente ajustadas permiten incrementar la durabilidad de las herramientas en su uso posterior».

«Se puede decir con toda seguridad que nuestro fleje de acero para líneas de corte, perforación y hendido es un material compuesto, ya que presenta diversas durezas dentro del grosor del fleje», afirma Nagel. «Nuestro know-how sobre fabricación y nuestro moderno parque de maquinaria permiten ajustar exactamente para el cliente el contenido de carbono adecuado en el lugar correcto del material, a fin de que pueda disponer de unas características de material óptimas para el procesamiento y el uso final».

En el vídeo adyacente encontrará una perspectiva de nuestro método especial de recocido de bobina abierta, con el que se produce fleje de acero con distintos grados de dureza. El proceso consta esencialmente de tres pasos:

1. Bobinado de alambre en la bobina
   La distancia generada por el alambre entre las capas de fleje permite una buena permeabilidad del vapor del agua durante el posterior recocido.
    
2. Recocido en campana del fleje de acero
   Durante el recocido, la superficie del material se descarburiza añadiendo vapor de agua y en consecuencia se ablanda, mientras que el núcleo se mantiene duro.
    
3. Prueba de flexión en el control de calidad
   Después del recocido de bobina abierta y de un temple y revenido bainítico, el fleje de acero se puede doblar más de 90 grados sin romperse.