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Aceros de muelles, resortes, ballestas…

Para la fabricación de muelles se emplean diversa calidades de aceros, buscando un alto límite elástico, siendo fundamental que durante el funcionamiento del muelle no se sobrepase su limite elástico. En la práctica suele oscilar entre 90 y 180 kgf/mm², según sea la utilización que se va a dar al muelle y según sea también su tamaño, medidas, la composición del acero y el tratamiento térmico.

Con estos aceros que podemos reciclar, podemos fabricarnos buenas herramientas para la forja, incluso herramientas de corte de calidad.

No es fácil determinar que acero es el de un muelle, ballesta o resorte que hemos podido conseguir en el desguace. Pero espero que conociendo un poco más los diferentes aceros con los que se fabrican éstos elementos elásticos, podamos acotar entre todas las posibilidades y poder darle las mejores propiedades mecánicas a nuestras herramientas.

ACEROS AL CARBONO:

Antiguamente los muelles y resortes se fabricaban exclusivamente con ACEROS AL CARBONO de 0.50 a 1.20%C y 0.50 a 0.80% de manganeso, que generalmente se utilizaban después de ser templados y revenidos. Entre estos aceros al carbono se pueden señalar tres tipos muy utilizados:

1.- Los aceros de mas bajo contenido de carbono (0.40 a 0.60%C) y 0,50-1,00% de manganeso. Como el F-1420 de entre 0.4 y 0.5% de carbono. Muy parecido al F-1140 (0.35 – 0.45%C), F-1150 (0.45 – 0.55%C) o AISI 1045 (0.4 – 0.5%C) El F-1140 que compro, según el certificado metalográfico tiene un 0.43% de carbono. Por lo que los porcentajes de carbono andan por ahí, pero el F-1420 tiene más manganeso. Templado generalmente al agua.

2.- Los aceros con 0.60 a 0.80% de carbono como el F-1410 (SAE 1070) de temple en aceite.

De forma general se puede decir que la posibilidad de templar en agua o en aceite los aceros elásticos, depende de la templabilidad o penetración del temple del acero. El acero al carbono tiene menos templabilidad que el acero aleado. Esta característica es importante a la hora de templar piezas de geometría complicada, como puede ser una hoja de un cuchillo, o una pieza de grandes dimensiones como un martillo. Si templando en aceite conseguimos las propiedades mecánicas que deseamos, pues para que arriesgarnos a que se agriete en el temple. Pero si lo que queremos es conseguir las mejores propiedades mecánicas de un acero, entonces tenemos que conocerlo y tratarlo bien, para poderle sacar el mayor partido.

Cuchillos de cocina con F-1410 (SAE 1070) de 0,7%C denominado ACERO AL CARBONO DE TEMPLE AL ACEITE PARA MUELLES consiguiendo un templado al agua sin grietas. Forjado por Victor Manuel Acosta Aparicio.

3.- Los aceros con 0.80% a 1% de carbono empleados para la fabricación de muelles, construidos con varillas o alambres, que en la actualidad se suelen templarse en aceite, principalmente para evitar deformaciones debido a su geometría compleja.

Actualmente podríamos decir que si son muelles o resortes de pequeñas dimensiones, pueden ser de acero al carbono. Para saber si tiene más o menos carbono, podríamos realizar un examen de chispas, comparando con otros aceros conocidos.

ACEROS MANGANO-SILICIOSOS

Para la fabricación de muelles y ballestas con espesores superiores a 10 mm, es difícil conseguir un buen temple con los aceros al carbono corrientes que acabamos de señalar, ya que estos aceros por su baja templabilidad o penetración de temple no se alcanzan las características requeridas.

Se ensayaron numerosas composiciones, habiéndose consagrado desde hace mucho años como aceros para muelles clásicos, los aceros mangano-silicioso. La presencia de manganeso sirve para aumentar la templabilidad del material, y el silicio, además de favorecer la templabilidad, mejora el límite de elasticidad y la resistencia a la fatiga.

De ésta clase de aceros se suelen fabricar varias calidades:

1.- El F-1450 (SAE 9250) con 0.4 a 0.5% de carbono, 1.70 a 2% de silicio y 0.6 a 0.9% de Manganeso denominado ACERO MANGANO SILICIOSO DE TEMPLE AL AGUA.

Herramientas de corte en frío, tenazas y trazador forjados con acero F-1450 de temple al agua (SAE 9250) por David Correa.

2.- El F-1440 (SAE 9255-9260) de 0,5 a 0,6% de carbono, 1.7 a 2% de silicio y 0,7 a 1% de manganeso se templa generalmente en aceite, denominado ACERO MANGANO SILICIOSO DE TEMPLE AL ACEITE.

La posibilidad de temple al agua o en aceite depende de la composición y del tamaño o espesor del muelle.

ACEROS ALEADOS

Para piezas de gran responsabilidad interesa, en general, utilizar aceros aleados que por su gran templabilidad pueden ser templados fácilmente en aceite, evitándose con ello, el peligro de grietas, deformaciones, temples imperfectos, etc…Para esas aplicaciones se emplean numerosos tipos de aceros al manganeso, cromo-manganeso, cromo-silicio, cromo-vanadio que se diferencian de los mangano-siliciosos, por su mayor aptitud de temple. El empleo de estos aceros es también interesante en el caso de perfiles gruesos que, fabricados con los aceros al carbono o de baja aleación son difíciles de templar.

Estos aceros y los cromo-vanadio tienen la gran ventaja de sufrir pocas descarburaciones en los tratamientos térmicos y aumentar la templabilidad.

Los mangano-siliciosos, por ser de bajo precio y tener relativamente buenas combinaciones de características mecánicas, han sido los mas utilizados en todo el mundo para la fabricación de ballestas. Actualmente han sido desplazados por otros aceros debido a descarburizan con facilidad durante la forja y el tratamiento térmico.

Hoy es frecuente la utilización de aceros cromo-manganeso o cromo-vanadio para la fabricación de ballestas destinadas a ferrocarriles y automóviles, etc., mientras que para las ballestas auxiliares todavía se sigue empleando el acero mangano-silicioso de mas bajo precio.

Entre estos aceros se pueden señalar los aceros al manganeso con 0,5 a 0,7% de carbono y 0,80 a 1,20% de manganeso, y aceros al cromo-manganeso como el F-1431 (SAE 5160) parecidos al anterior con menos porcentaje de manganeso y 1% de cromo.

En la fabricación de muelles de gran responsabilidad de la industria del automóvil, aviación, etc., se emplean aceros cromo-silicio como el F-1442 (SAE 9262) y de cromo-molibdeno como el F-1252 (SAE 4140) y cromo-vanadio como el F-1430 (SAE 6150) de precios mas elevados, con los cuales se consiguen con simples tratamientos en aceite, elevadas resistencias a fatiga y altos límites elásticos que en casos especiales se exigen a los mulles, resortes y ballestas. En ocasiones para estos usos también se emplean los aceros mangano-siliciosos.