El S355 es un acero estructural muy utilizado en maquinaria industrial, estructuras metálicas y grandes conjuntos soldados. Ofrece un límite elástico relativamente alto, al tiempo que mantiene un equilibrio práctico entre tenacidad al impacto, soldabilidad y coste de fabricación. Entre sus aplicaciones más habituales se incluyen bases de máquinas, placas de montaje, soportes de carga, componentes de unión y grandes estructuras, muchas de las cuales requieren una precisión Mecanizado del acero S355 después del corte o la soldadura.
Sin embargo, el S355 no es un material único con propiedades totalmente fijas. Los distintos sufijos indican requisitos específicos de resistencia al impacto o condiciones de suministro, mientras que el espesor del material también influye en el límite elástico mínimo garantizado. Por este motivo, la selección del material, el diseño estructural y Proceso CNC En la planificación se debe tener en cuenta el grado exacto del S355, su espesor y las condiciones de entrega, en lugar de basarse únicamente en la designación general.
¿Qué es el acero S355?
El S355 es un tipo de acero estructural definido en la norma europea EN 10025 sistema estándar.
- S significa «acero estructural».
- 355 indica un grado mínimo de límite elástico de aproximadamente 355 MPa dentro del rango de espesor especificado.
El S355 se clasifica generalmente como un acero estructural al carbono y manganeso. Sus normas regulan principalmente el límite elástico mínimo, la resistencia a la tracción, la ductilidad y la tenacidad al impacto requeridas para cada calidad. En lugar de basarse en una alta dureza para proporcionar capacidad de carga, el S355 utiliza una composición química controlada, procesos de laminación y una microestructura que permiten equilibrar la resistencia, la tenacidad y la soldabilidad.
Es importante tener en cuenta que 355 MPa no es un límite elástico fijo para todos los espesores. En el caso de algunas chapas de acero S355, el límite elástico mínimo puede ser de 355 MPa para espesores de hasta 16 mm, descender a 345 MPa entre 16 y 40 mm, y reducirse aún más hasta 335 MPa entre 40 y 63 mm. Siempre se deben consultar la norma aplicable al producto y el certificado del material para conocer los requisitos reales.
Composición química del acero S355
El S355 es un acero principalmente a base de hierro, con cantidades controladas de carbono, manganeso, silicio y elementos residuales que se utilizan para alcanzar las prestaciones requeridas. Los límites químicos varían en función del grado, el espesor y las condiciones de suministro. Los siguientes valores ofrecen una visión general de la composición habitual y la función de cada elemento.
| Elemento | Rango de control típico | Efecto principal sobre las propiedades de los materiales |
|---|---|---|
| Carbono, C | Normalmente, no más de 0,20%–0,24% | Aumenta la resistencia y la dureza, pero un exceso de carbono reduce la soldabilidad y la tenacidad |
| Manganeso, Mn | Normalmente, no más de 1,60% | Mejora la resistencia, la tenacidad y la estabilidad microestructural |
| Silicio, Si | Normalmente, no más de 0,55% | Se utiliza para la desoxidación y aporta cierto refuerzo por solución sólida |
| Fósforo, P | Normalmente, no más de 0,025%–0,035% | Un exceso de fósforo reduce la ductilidad y la tenacidad a bajas temperaturas |
| Azufre, S | Normalmente, no más de 0,025%–0,035% | Un exceso de azufre puede aumentar el riesgo de fracturas por calor y de agrietamiento |
| Cobre, Cu | No más de 0,551 TP3T en algunas calidades | Puede aportar una mejora limitada en la resistencia a la corrosión atmosférica |
| Nitrógeno, N | No más de 0,0121 TP3T en algunos grados | Debe controlarse para limitar los efectos adversos sobre el envejecimiento y la tenacidad. |
Algunos grados de S355 de grano fino también contienen pequeñas cantidades de niobio, vanadio o titanio. Estos elementos de microaleación refinan la estructura del grano o forman precipitados finos, lo que mejora la resistencia y la tenacidad sin necesidad de aumentar excesivamente el contenido de carbono.
La composición química real debe evaluarse siempre en función del tipo específico, como S355JR, S355J2, S355N o S355M.
¿Por qué se utiliza tanto el S355?
La principal ventaja del S355 es su rendimiento general equilibrado.
En comparación con los aceros estructurales de menor resistencia, el S355 puede soportar cargas más elevadas, lo que permite a los diseñadores reducir el tamaño de determinadas secciones o aumentar la capacidad de carga de un componente. En comparación con los aceros templados y los aceros de alta aleación, ofrece una mejor soldabilidad, conformabilidad y rentabilidad en la fabricación.
El S355 es especialmente adecuado para:
- Bases para máquinas y plataformas de montaje
- Soportes de alta resistencia y placas de unión que soportan carga
- Puentes y estructuras de acero
- Equipos de elevación y sistemas de transporte
- Estructuras soldadas de gran tamaño
- Componentes de chapa gruesa que requieren superficies de montaje y orificios mecanizados con precisión
Estas aplicaciones requieren que el material resista cargas estáticas y, al mismo tiempo, siga siendo apto para la soldadura, el corte, el taladrado, el fresado y el montaje. En tales casos, las propiedades equilibradas del S355 suelen ser más valiosas que la mera dureza elevada.
Calidades habituales de la norma S355
S355JR
La norma S355JR exige una energía mínima de impacto Charpy con muesca en V de 27 J a 20 °C. Se utiliza habitualmente para estructuras de edificios, bastidores de equipos, soportes en general y componentes mecánicos que funcionan a temperaturas ambientales normales.
S355J0
La norma S355J0 exige una energía de impacto mínima de 27 J a 0 °C. En comparación con el S355JR, resulta más adecuado para equipos de exterior y aplicaciones estructurales expuestas a temperaturas moderadamente más bajas.
S355J2
La norma S355J2 exige una energía de impacto mínima de 27 J a −20 °C. Es adecuado para entornos a baja temperatura, estructuras soldadas pesadas y componentes en los que la resistencia a la fractura frágil es más importante.
S355K2
La norma S355K2 exige una energía de impacto mínima de 40 J a −20 °C. Su resistencia al impacto a baja temperatura es superior a la del S355J2, lo que lo hace adecuado para estructuras críticas que soportan cargas y para condiciones de impacto más exigentes.
S355N y S355NL
Se trata de aceros estructurales de grano fino normalizados o laminados normalizados. Su microestructura y sus propiedades mecánicas son, en general, más uniformes, lo que los hace adecuados para chapas gruesas, componentes soldados de gran tamaño y aplicaciones que requieren una tenacidad fiable a bajas temperaturas.
S355M y S355ML
Los aceros S355M y S355ML se fabrican mediante laminación termomecánica. El control de la temperatura de laminación y de la deformación permite obtener una microestructura de grano fino con buena soldabilidad y tenacidad.
Estos grados se utilizan habitualmente en puentes, grandes estructuras de acero y equipos de elevación. El acero S355 suministrado en el estado +N o +M suele ofrecer una tenacidad más uniforme que el material básico recién laminado.
Principales propiedades mecánicas del acero S355
Los siguientes valores describen el comportamiento típico del S355. Los resultados reales varían en función del tipo específico, el espesor del producto, las condiciones de laminación y la dirección de muestreo.
| Propiedad | Valor típico o especificado | Importancia desde el punto de vista de la ingeniería |
|---|---|---|
| Límite elástico | Mínimo de aproximadamente 355 MPa para secciones más delgadas | Determina la carga a partir de la cual comienza la deformación permanente |
| Resistencia a la tracción | Normalmente, entre 470 y 630 MPa | Indica la tensión máxima que el material puede soportar antes de romperse por tracción. |
| la conductividad eléctrica | Normalmente, entre 20% y 22% | Indica la capacidad del material para sufrir deformación plástica |
| Energía de impacto según el método Charpy | 27 J o 40 J | Indica la capacidad del material para absorber la energía de impacto a una temperatura determinada |
| Módulo elástico | Aproximadamente 210 GPa | Determina la deformación elástica bajo carga |
| Dureza Brinell | Normalmente, entre 150 y 200 HB | Un factor general que influye en la fuerza de corte y el desgaste de la herramienta |
| Densidad | Aproximadamente 7,85 g/cm³ | Se utiliza para calcular el peso de los componentes, las cargas de transporte y los requisitos de sujeción |
Algunas chapas de S355 con un espesor comprendido entre 5 y 16 mm pueden ofrecer un límite elástico mínimo de 355 MPa, una resistencia a la tracción de entre 470 y 630 MPa y un alargamiento mínimo de aproximadamente 21%–22%. Sin embargo, el límite elástico mínimo garantizado puede disminuir a medida que aumenta el espesor.
Comprender las diferentes propiedades de resistencia del acero S355
“La ”resistencia» no es una única propiedad del material. La resistencia al límite elástico, la resistencia a la tracción, la tenacidad al impacto, la dureza y la rigidez describen cómo responde el material bajo diferentes condiciones de carga.
Límite elástico: mínimo de aproximadamente 355 MPa
El límite elástico es la tensión a la que un material comienza a sufrir una deformación permanente.
Cuando la base de una máquina, un soporte o una placa de unión se somete a una carga inferior a su límite elástico, normalmente recupera su forma original una vez que se retira la carga. Si se supera el límite elástico, el componente puede sufrir una deformación permanente por flexión o una distorsión dimensional.
El límite elástico del acero S355 se debe a varios mecanismos de refuerzo:
- Fortalecimiento por solución sólida a partir del manganeso y otros elementos
- Fortalecimiento de la precipitación a partir de niobio, vanadio o titanio
- Fortalecimiento de los límites de grano mediante el refinamiento del grano
- Una microestructura de ferrita-perlita relativamente uniforme obtenida mediante laminado o normalización
Estos mecanismos aumentan la resistencia sin depender exclusivamente de un mayor contenido en carbono, lo que, de otro modo, reduciría la soldabilidad.
Desde el punto de vista del mecanizado CNC, un límite elástico más alto significa que se necesita más fuerza para formar y separar la viruta. Si la máquina, la herramienta o el sistema de sujeción de la pieza carecen de la rigidez suficiente, pueden producirse desviaciones de la herramienta, marcas de vibración y variaciones dimensionales.
Resistencia a la tracción: aproximadamente entre 470 y 630 MPa
La resistencia a la tracción es la tensión máxima que el material puede soportar durante un ensayo de tracción antes de romperse.
Dado que la resistencia a la tracción es superior al límite elástico, el acero S355 puede seguir soportando carga adicional una vez que comienza la deformación plástica. Sin embargo, la resistencia a la tracción no suele utilizarse como límite de trabajo admisible en el diseño estructural, ya que se produce una deformación permanente significativa antes de alcanzar este valor.
La resistencia a la tracción es especialmente relevante para:
- Placas de unión sometidas a una carga de tracción
- Estructuras de elevación y izado
- Zonas sometidas a carga cerca de uniones soldadas
- Componentes de soporte utilizados en la construcción y la maquinaria pesada
En el mecanizado, una mayor resistencia a la tracción suele aumentar la carga mecánica sobre el filo de corte. Deben evitarse las cargas de corte instantáneas excesivas durante el fresado de ranuras profundas, el corte a ancho completo y el desbaste pesado.
Resistencia al impacto: 27 J o 40 J
La energía de impacto no es una medida de la resistencia estática. Representa la cantidad de energía que un material puede absorber bajo una carga repentina a una temperatura determinada.
Una de las principales diferencias entre los aceros S355JR, J0, J2 y K2 es la temperatura requerida para el ensayo de impacto y la energía mínima absorbida. Por ejemplo, el S355J2 debe proporcionar al menos 27 J a −20 °C, lo que lo hace más adecuado que el S355JR para entornos fríos o estructuras expuestas a impactos repentinos.
La resistencia al impacto depende de:
- Contenido de fósforo, azufre e inclusiones no metálicas
- Tamaño del grano
- La forma y la distribución de la ferrita y la perlita
- Procesos de laminación y normalización
- La microestructura de la zona afectada por el calor de la soldadura
Por lo general, los granos finos mejoran tanto la resistencia como la tenacidad, mientras que los granos gruesos, las impurezas y las microestructuras no uniformes pueden aumentar el riesgo de fractura frágil.
La resistencia al impacto no determina directamente la velocidad de corte de la misma forma que la dureza, pero es importante a la hora de seleccionar el material. Un componente para bajas temperaturas seleccionado únicamente en función de su límite elástico de 355 MPa podría no cumplir los requisitos de funcionamiento si no se tiene en cuenta el grado de resistencia al impacto requerido.
Dureza: normalmente entre 150 y 200 HB aproximadamente
La dureza indica la resistencia de un material a la indentación, al rayado y a la deformación plástica localizada.
El S355 es un acero estructural cuyas normas garantizan principalmente el límite elástico, la resistencia a la tracción y la tenacidad, más que un valor fijo de dureza. Por lo tanto, el rango de 150-200 HB debe considerarse como un rango de referencia típico, y no como un requisito de aceptación universal para todos los productos de S355.
La dureza del S355 depende principalmente de:
- Contenido en carbono
- Manganeso y elementos de microaleación
- La proporción de ferrita y perlita
- Tamaño del grano
- Velocidad de enfriamiento y ciclos térmicos localizados
Un mayor contenido de perlita suele aumentar la resistencia y la dureza. El refinamiento del grano también puede aumentar la resistencia, al tiempo que se mantiene una tenacidad relativamente buena.
Los bordes cortados con soplete o soldados se someten a un calentamiento y enfriamiento rápidos, lo que puede alterar localmente la microestructura y producir una zona afectada por el calor más dura que el material base. Esta es una de las razones por las que las herramientas de corte pueden desgastarse rápidamente o astillarse al mecanizar bordes cortados térmicamente.
Rigidez: módulo de elasticidad de aproximadamente 210 GPa
La rigidez describe la resistencia de un componente a la deformación elástica. La propiedad del material relevante es el módulo de elasticidad.
El S355 tiene un módulo de elasticidad de aproximadamente 210 GPa, que viene determinado principalmente por las características de enlace atómico de los materiales a base de hierro. El contenido de carbono y manganeso, el tamaño del grano y las microestructuras de laminación normal pueden influir significativamente en la resistencia y la dureza, pero solo tienen un efecto limitado sobre el módulo de elasticidad.
Esto significa que, aunque el S355 tiene un límite elástico más alto que el S235, ambos materiales no presentarán una diferencia igualmente grande en la deflexión elástica cuando las dimensiones del componente y la carga aplicada sean las mismas.
La rigidez de los componentes se mejora principalmente mediante:
- Aumentar el espesor de la chapa o las dimensiones de la sección transversal
- Incorporación de nervaduras de refuerzo
- Reducción de la longitud sin apoyo o en voladizo
- Optimización de la geometría de la sección transversal
- Mejorar las condiciones de apoyo y conexión
Por lo tanto, cuando la base de una máquina o un soporte largo sufre una deflexión elástica excesiva, es posible que la simple sustitución de un acero de menor resistencia por acero S355 no resuelva el problema. También es necesario revisar las dimensiones estructurales y la disposición de los soportes.
Condiciones de entrega habituales del S355
+AR: Estado tal y como se ha laminado
La indicación «+AR» significa que el acero se suministra en estado de laminado. Por lo general, resulta económico y adecuado para placas de montaje estándar, bastidores generales y componentes estructurales que no requieran una alta tenacidad a bajas temperaturas.
En el caso de las placas grandes mecanizadas con precisión, las tensiones residuales y las variaciones microestructurales del material tal y como sale del laminador pueden aumentar el riesgo de deformación tras el mecanizado.
+N: Estado normalizado o normalizado-laminado
+N indica una condición de suministro normalizado o normalizado y laminado. El calentamiento, el laminado y el enfriamiento controlados refinan la estructura del grano y mejoran la uniformidad de las propiedades mecánicas.
El S355J2+N se utiliza habitualmente para chapas gruesas, estructuras a baja temperatura y componentes que requieren una mejor soldabilidad y estabilidad dimensional.
Es importante distinguir entre las siguientes denominaciones:
- S355N es un tipo específico de acero estructural de grano fino.
- S355J2+N ¿El S355J2 se suministra en estado normalizado o laminado normalizado?.
No se deben considerar estas dos denominaciones como sinónimos.
+M: Estado de laminado termomecánico
+M indica laminado termomecánico. Este proceso controla con precisión la temperatura de deformación y el enfriamiento para producir una microestructura de grano fino, lo que a menudo permite alcanzar la resistencia requerida con un equivalente de carbono relativamente bajo.
Estos materiales son adecuados para grandes estructuras soldadas, puentes y componentes en los que las propiedades de la zona afectada por el calor de la soldadura son importantes.
Las calidades estándar de la norma S355 no suelen requerir un proceso de temple y revenido para alcanzar las propiedades mecánicas especificadas. Se puede considerar la aplicación de un tratamiento de alivio de tensiones en conjuntos soldados de gran tamaño o en componentes mecanizados de precisión, pero es necesario controlar la temperatura para evitar que se altere la microestructura original y el comportamiento mecánico.
Soldabilidad del S355
El S355 presenta, en general, una buena soldabilidad y puede unirse mediante procesos habituales como la soldadura MAG/MIG, la soldadura por arco con electrodo revestido, la soldadura por arco con alambre tubular y la soldadura por arco sumergido.
Los aceros al carbono-manganeso y los de grano fino S355 suelen poder soldarse mediante procedimientos convencionales. Los materiales suministrados en el estado +N o +M también pueden ofrecer una tenacidad más uniforme.
La necesidad de precalentamiento no debe determinarse únicamente en función de la denominación “S355”. Es necesario evaluar otros factores, entre ellos:
- Espesor del material
- Equivalente de carbono
- Restricción articular
- Contenido de hidrógeno del metal de aportación
- Temperatura ambiente
- Aporte de calor y temperatura entre pasadas
Las secciones delgadas, los equivalentes de bajo carbono y las uniones con poca restricción suelen ser más fáciles de soldar. Las chapas gruesas, los ensamblajes con mucha restricción y la soldadura en entornos fríos pueden requerir un precalentamiento y un control más estricto de la temperatura entre pasadas.
Cuando una estructura soldada requiere además mecanizado CNC, la soldadura, el enderezado y cualquier tratamiento de alivio de tensiones necesario deben realizarse normalmente antes de proceder al mecanizado de acabado de las superficies de montaje, los orificios de posicionamiento y los ajustes críticos. Esta secuencia reduce el efecto de la deformación por soldadura en la precisión dimensional final.
Clases aproximadas de S355 en otros países
Los materiales que se ajustan a normas diferentes no deben considerarse totalmente equivalentes basándose únicamente en el límite elástico. Los siguientes grados pueden utilizarse para una comparación preliminar, pero antes de realizar cualquier sustitución es necesario comprobar la composición química, el espesor aplicable, la temperatura de ensayo de impacto, el estado de suministro y la norma del producto.
| País o región | Calificación aproximada o comparable histórica | Notas |
|---|---|---|
| Alemania | St52-3 | Una norma DIN más antigua que suele compararse con la S355 |
| Francia | Serie E36 | Debe seleccionarse en función del grado de impacto y las condiciones de entrega. |
| Reino Unido | Serie BS 4360 Grado 50 | Una calificación aproximada según la antigua norma británica |
| Italia | Serie Fe510 | Una denominación anterior del sistema UNI |
| Polonia | 18G2A | Se utiliza principalmente para comparaciones históricas o con estándares heredados |
| República Checa | ČSN 11 523 | Una calificación equivalente del antiguo sistema ČSN |
| Estados Unidos | ASTM A572 50.º curso | Nivel de límite elástico similar, pero no directamente equivalente |
| China | Serie Q355 | Se deben comprobar el grado de calidad, la temperatura de impacto y la norma aplicable. |
| Japón | Serie SM490 | El nivel de resistencia es similar, pero los requisitos en cuanto a composición e impacto pueden variar |
Las referencias históricas sobre la conversión de calidades deben considerarse meramente aproximadas. Un material descrito como el “equivalente más cercano” puede presentar diferencias en cuanto a composición química, propiedades de impacto, limitaciones de espesor o condiciones de suministro.
Mecanizabilidad CNC del acero S355
El S355 se puede fresar, tornear, taladrar, mandrinar y roscar mediante CNC utilizando herramientas convencionales diseñadas para el acero.
Su dificultad de mecanizado suele ser mayor que la del acero dulce de menor resistencia, pero menor que la del acero templado o del acero para herramientas de alta aleación. Entre las características habituales de su mecanizado se incluyen:
- Fuerzas de corte relativamente elevadas
- Aumento de la carga del husillo durante el desbaste
- Desgaste acelerado de las herramientas provocado por la cascarilla de laminación
- Posible endurecimiento localizado a lo largo de los bordes cortados térmicamente
- Deformación de placas de gran tamaño al liberarse la tensión residual
- Inestabilidad dimensional en componentes soldados en función de la secuencia de soldadura
El S355 en sí mismo no suele considerarse un material difícil de mecanizar. En la producción, muchos problemas de mecanizado no se deben al propio tipo de acero, sino al estado de la pieza en bruto, a las superficies afectadas térmicamente, a una rigidez insuficiente de la sujeción de la pieza o a una secuencia de mecanizado inadecuada.
Parámetros generales de fresado CNC para el acero S355
Al mecanizar acero S355 con fresas de metal duro recubiertas, se pueden utilizar los siguientes valores como ajustes iniciales en condiciones estables y de uso general.
| Parámetros de mecanizado | Rango inicial recomendado |
|---|---|
| Velocidad de corte | 180–280 m/min |
| Alimentación por diente | 0,05–0,18 mm/diente |
| Profundidad de corte axial | Entre 0,3 y 1,0 veces el diámetro de la herramienta |
| Ancho radial de corte | 10%–40% del diámetro de la herramienta |
La velocidad de corte puede aumentarse durante el fresado lateral estable, cuando se utiliza un contacto radial menor o cuando se mecaniza con herramientas recubiertas de alto rendimiento.
Al cortar cascarilla de laminación, bordes cortados con soplete, ranuras profundas, superficies discontinuas o componentes con rigidez limitada, puede ser necesario reducir la velocidad de corte a aproximadamente 120-180 m/min.
Estos valores no son normas fijas para la norma S355. La velocidad de corte y el avance deben ajustarse en función de la dureza del material, las condiciones de suministro, el material de la herramienta, la geometría de la fresa, el método de refrigeración y la estabilidad de sujeción de la pieza.
Selección de herramientas y refrigeración
Herramientas de metal duro diseñadas para Acero ISO P Por lo general, se prefieren estos materiales para el mecanizado del S355.
Las herramientas de desbaste deben cumplir los siguientes requisitos:
- Cuchillas de gran resistencia
- Buena resistencia al astillamiento
- Retirada adecuada de virutas
- Recubrimientos resistentes al desgaste
Las herramientas de acabado deben dar prioridad a:
- Cantos de corte afilados
- Baja excentricidad de la herramienta
- Alta rigidez del soporte
- Coherencia dimensional
Los recubrimientos como el TiCN, el TiAlN y el AlTiN pueden mejorar la resistencia al desgaste y el rendimiento a altas temperaturas. No obstante, la elección definitiva debe basarse en el fabricante de la herramienta, la operación de mecanizado, las condiciones de corte y la estrategia de refrigeración.
El líquido refrigerante ayuda a controlar la temperatura de corte, mejorar la lubricación y eliminar las virutas. Durante el taladrado de agujeros profundos, el fresado de ranuras estrechas o las operaciones de gran arranque de material, el líquido refrigerante debe llegar de forma eficaz al filo de corte para evitar la acumulación de virutas y el sobrecalentamiento localizado.
Problemas habituales en el mecanizado del acero S355
Desgaste de las herramientas provocado por la cascarilla de laminación
Las piezas en bruto laminadas en caliente suelen presentar una capa de cascarilla de laminación. Esta superficie puede ser más dura y más abrasiva que el acero subyacente.
La primera pasada de corte debe penetrar por debajo de la escama, en lugar de permitir que el filo roce continuamente a lo largo de la superficie.
Endurecimiento localizado a lo largo de los bordes cortados térmicamente
El corte con soplete y el corte por plasma generan una zona afectada por el calor. Un enfriamiento rápido y localizado puede alterar la microestructura y aumentar la dureza de los bordes, lo que provoca un desgaste prematuro de la herramienta, astillamientos o un corte inestable.
Siempre que sea posible, se debe limpiar el borde de corte antes del mecanizado, o bien se debe incluir un margen de mecanizado suficiente al elaborar el presupuesto y planificar el proceso.
Vibraciones y marcas en la superficie
Un saliente excesivo de la herramienta, un apoyo inadecuado de la pieza de trabajo o un contacto radial excesivo pueden provocar vibraciones.
La estabilidad del mecanizado puede mejorarse acortando el saliente de la herramienta, aumentando el apoyo de la pieza de trabajo, ajustando la velocidad del husillo o reduciendo la anchura radial de corte.
Formación de Burr
Las rebabas suelen formarse en las salidas de los taladros, a lo largo de los bordes de las chapas finas y alrededor de los orificios que se cruzan.
Unas herramientas afiladas, unas velocidades de avance adecuadas y unas operaciones de biselado planificadas pueden reducir la cantidad de desbarbado manual necesario.
Deformación de la pieza de trabajo
Las placas grandes, los componentes largos y las estructuras soldadas pueden deformarse a medida que se liberan las tensiones residuales durante el proceso de arranque de material.
Entre los métodos de control habituales se incluyen:
- Retirar material de forma simétrica por ambos lados
- Dejar un margen suficiente para el acabado
- Volvemos a fijar la pieza tras el mecanizado en bruto
- Separación de las operaciones de desbaste y acabado
- Dejar para el final el mecanizado de las superficies de montaje y los orificios críticos
- Evaluar los tratamientos para aliviar el estrés cuando sea necesario
Componentes habituales de acero S355 mecanizados con CNC
El acero S355 se utiliza habitualmente para fabricar:
- Bases para máquinas y plataformas de montaje
- Placas de conexión grandes
- Soportes de carga
- Bridas y alojamientos de cojinetes
- Componentes de equipos de elevación
- Soportes para sistemas de transporte
- Superficies de montaje en bastidores soldados
- Marcado y taladrado de agujeros en placas de acero de gran espesor
Estos componentes suelen tener requisitos simultáneos en cuanto a resistencia a la carga, soldadura y montaje. Por lo tanto, la calidad del mecanizado debe tener en cuenta no solo las dimensiones individuales, sino también la separación entre orificios, la planitud, la perpendicularidad y la coherencia de los puntos de referencia.
En el caso de los bastidores soldados, un procedimiento práctico consiste en realizar primero la soldadura y el enderezado, y a continuación mecanizar las superficies de montaje, los orificios de fijación y las zonas de ajuste. Esta secuencia compensa los cambios dimensionales provocados por el calor de la soldadura.
¿Qué hay que especificar al comprar piezas mecanizadas de S355?
Por lo general, no basta con indicar simplemente “S355” en un plano. Las solicitudes de presupuesto y los documentos de compra deben incluir la siguiente información siempre que sea posible:
| Artículo | Información recomendada |
|---|---|
| Calidad del material | S355JR, S355J2, S355N u otro tipo específico |
| Condiciones de entrega | +AR, +N o +M |
| Espesor del material | Requisitos necesarios para determinar el límite mínimo de elasticidad y los requisitos de la norma aplicable |
| Tipo de espacio en blanco | Chapa, barra, perfil estructural o conjunto soldado |
| Certificación de materiales | Si se requiere un certificado EN 10204 3.1 |
| Tolerancias críticas | Posición de los orificios, planitud, perpendicularidad y dimensiones de ajuste |
| Requisitos de superficie | Rugosidad superficial, chaflanes, desbarbado y tratamiento superficial |
| Requisitos especiales | Ensayo de resistencia al impacto a baja temperatura, equivalente de carbono o tratamiento posterior a la soldadura |
Si se permiten piezas en bruto cortadas con soplete o con plasma, también deben especificarse el margen de mecanizado necesario y la calidad de los bordes.
El corte térmico puede reducir los costes de preparación del material y de mecanizado de desbaste, pero la zona afectada por el calor puede aumentar las cargas de corte y el desgaste de la herramienta.
Cómo mecaniza Weldo los componentes de S355
Antes de desarrollar el proceso de fabricación, Weldo El mecanizado permite confirmar el tipo específico de acero S355, el espesor de la chapa, el estado de suministro, el tipo de pieza en bruto y las tolerancias críticas. A continuación, se planifican las secuencias de corte, sujeción y mecanizado en función de la geometría del componente.
Los componentes de placas estándar pueden prepararse mediante corte con sierra, oxicorte o corte por plasma, seguido de fresado frontal, taladrado, mandrinado y mecanizado de contornos. Las bases de máquinas de gran tamaño y los bastidores soldados suelen soldarse y enderezarse primero, y posteriormente se mecanizan las superficies de montaje, los orificios de posicionamiento y los puntos de referencia críticos.
Entre los controles clave del proceso se incluyen:
- Ajuste de los parámetros de la primera pasada para la cascarilla de laminación y los bordes cortados térmicamente
- Selección de herramientas de metal duro adecuadas para aceros ISO P
- Separación de las operaciones de desbaste, semirrefino y acabado
- Retirada simétrica de material de placas de gran tamaño
- Reajuste o inspección del componente tras el mecanizado en bruto
- Dejar para el final el mecanizado de los orificios críticos y las superficies de montaje
- Fijación de una base de proceso temporal en piezas complejas y su retirada mediante electroerosión por hilo tras el mecanizado
- Comprobación de la separación entre orificios, la planitud y la ubicación de los puntos de referencia
Una base de proceso temporal puede mejorar la rigidez de sujeción de piezas complejas. Una vez finalizadas las operaciones principales de mecanizado, la base puede separarse mediante electroerosión por hilo, lo que reduce las repetidas configuraciones y el tiempo necesario para eliminar el exceso de material mediante fresado convencional.
Conclusión
El S355 es un acero estructural europeo que ofrece un equilibrio práctico entre resistencia, tenacidad, la soldabilidad y el coste de mecanizado. Se utiliza ampliamente para bases de máquinas, placas de unión, soportes de carga y grandes conjuntos soldados. Para que la selección del material y el mecanizado CNC sean satisfactorios, es necesario definir claramente el tipo específico, el espesor y las condiciones de suministro, mientras que el utillaje, la sujeción de la pieza y las secuencias de desbaste y acabado deben planificarse en función de la resistencia del material, el estado de la pieza en bruto y la tensión residual, con el fin de controlar el desgaste de las herramientas, la deformación de la pieza y la precisión dimensional final.
