Fatiga en aceros de trabajo en caliente

La fatiga térmica es una falla frecuente en los procesos de trabajo en caliente: forja, laminación, extrusión, embutición e inyección. ¿Cómo evitarla en los procesos de fabricación de moldes de inyección de metales no ferrosos? Manufactura industrial.


La fatiga térmica se produce en los metales que están sometidos a ciclos térmicos de calentamiento y enfriamiento no homogéneos. El calentamiento o el enfriamiento rápido de una pieza metálica introduce grandes gradientes térmicos que provocan dilataciones y contracciones irregulares que terminan por formar fisuras superficiales, que aumentan gradualmente en cantidad y en tamaño.

Este fenómeno ocurre a escala microscópica, en una capa superficial muy fina, pero que progresa con el tiempo, o mejor con los ciclos de trabajo. La realidad de esto es que las tensiones de la superficie se alivian con la formación de pequeñas grietas.


En la fatiga térmica, las grietas son causadas por una combinación de esfuerzos cíclicos que se producen por calentamiento y enfriamiento no homogéneo en la superficie, tensiones de tracción y deformación plástica. Si cualquiera de estas no está presente, ninguna grieta de fatiga térmica se iniciará o se extenderá.

Factores que favorecen la aparición de fatiga térmica en los moldes de inyección: la temperatura de precalentamiento, la temperatura superficial, el tiempo de sostenimiento a la temperatura máxima y la velocidad de enfriamiento.

La temperatura de precalentamiento

Es importante que la diferencia de temperatura entre la superficie del molde y el metal fundido que se inyecta no sea demasiado grande. Es por esta razón que el precalentamiento por llama presenta un riesgo grande para los moldes.

La temperatura superficial

En los aceros de trabajo en caliente (aceros tipo H), que son los indicados para la fabricación de moldes de inyección, una temperatura superficial manejable es de 600 °C, pues a este nivel de calentamiento, la expansión térmica y las tensiones son moderadas. Pero cuando la temperatura supera este valor, el riesgo de fatiga térmica es muy significativo.

El control de la temperatura superficial se logra con:

Precalentamiento que evite un sobrecalentamiento del metal de inyección

Diseño adecuado de la pieza inyectada y del molde mismo, que incluye una adecuada refrigeración

Control de temperatura del metal inyectado

El tiempo de sostenimiento a la máxima temperatura

Si este es muy largo, la resistencia mecánica puede bajar por efecto de sobre-revenido. Por tanto, la resistencia en caliente también disminuye y pueden presentarse deformaciones plásticas.

La velocidad de enfriamiento

Es importante en cuanto a que, si el enfriamiento de la capa superficial es muy rápido, se da lugar a mayores tensiones que vencen la resistencia superficial del acero y la probabilidad de aparición de grietas en fases tempranas del proceso de inyección.


Adaptado por: Ing. Jose Domingo Guerra, para TRATAR SAS


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