En la superficie de las piezas obtenidas por estampado en frío aparecen marcas de rayado, y en el taller a menudo se plantea una solicitud: "Para el próximo lote de material, que la capa de fosfatado sea un poco más gruesa".
¿Es acertada esta apreciación? Sí lo es. Una capa insuficiente puede reducir efectivamente la resistencia al desgaste por adherencia. Sin embargo, si se atribuyen todos los casos de rayado simplemente a una "capa demasiado delgada", es posible que los ajustes realizados terminen siendo contraproducentes.
Lo fundamental no es cuánto recubrimiento llevaba el material al salir de fábrica, sino cuánta protección eficaz queda en la superficie cuando llega a la etapa de proceso donde es más fácil que aparezcan los rayones.
I. ¿Cómo ocurre realmente el rayado?
Por ello, lo primero que hay que preguntarse no es "qué grosor tiene la capa", sino: ¿por qué falló primero la protección en ese punto específico? La capa lubricante en el forjado en frío debe reducir la fricción y, al mismo tiempo, adherirse al material para soportar las deformaciones posteriores. Investigación sobre el rendimiento de las capas lubricantes en el forjado en frío
II. El fosfatado y la capa lubricante no son lo mismo
Aquí se analiza el sistema común de fosfatado y saponificación del alambre de acero.
El fosfatado forma una capa convertida que sirve como base para la adhesión de la lubricación posterior y ayuda a aislar el material del troquel; mientras que la saponificación genera jabones metálicos y una capa adherida de jabón que contribuye a disminuir la fricción. Ambos trabajan en conjunto y no se puede evaluar solo uno de ellos.
Hacer el fosfatado más grueso no implica necesariamente una saponificación adecuada; y tener mucha capa de jabón en la superficie tampoco garantiza que permanezca durante la deformación. Además, investigaciones relacionadas señalan que una capa de jabón demasiado gruesa puede acumularse en el troquel, afectando la precisión dimensional. Por lo tanto, "hacerla un poco más gruesa" no es una solución sin límites. Investigación sobre el sistema de fosfatado-saponificación
III. Aunque el peso de la película cumple con las especificaciones, ¿por qué aún pueden aparecer rayones?
Primero hay que distinguir: el peso de la película se refiere a la masa de la capa por unidad de área, generalmente expresado en g/m²; mientras que el espesor de la película es la medida geométrica, normalmente dada en μm. Ambos están relacionados, pero no son el mismo indicador.
Un único resultado de peso de la película no puede responder simultáneamente a las siguientes tres preguntas:
Por lo tanto, para verificar la calidad del fosfatado, es necesario considerar también la uniformidad de la cobertura, la morfología cristalina y el comportamiento de adhesión, en lugar de limitarse a comparar un solo valor numérico. Estudio sobre la evaluación de las capas de fosfatado en conformado en frío
- ¿La cobertura es uniforme? Un peso medio suficiente no significa que todas las zonas estén completamente recubiertas.
- ¿La adhesión es firme? Que haya capa no implica que no se desprenda durante las deformaciones posteriores.
- ¿La capa lubricante es efectiva? El hecho de que el fosfatado cumpla las especificaciones no asegura que la saponificación y la lubricación funcionen adecuadamente juntas.
IV. Lo más fácil de pasar por alto es la diferencia entre el estado en el momento de la inspección y el estado durante el uso
Si el alambre, después del fosfatado y la saponificación, todavía debe someterse a trefilado, entonces el peso de la película medido tras estos tratamientos no representa directamente el estado superficial cuando entra en la máquina de estampado en frío.
Asimismo, el estampado en frío en múltiples estaciones no completa toda la deformación en una sola operación. En la etapa anterior ya se ha producido expansión superficial y daño en la capa protectora, y en las siguientes etapas continúa la compresión y el deslizamiento. Que no haya aparecido ningún rayado en la primera etapa no significa que en las siguientes siga habiendo suficiente protección.
Esta es también la razón por la cual, con el mismo tratamiento superficial, fabricar cierto tipo de pieza resulta satisfactorio, pero al cambiar a otra pieza con mayor expansión superficial y mayores distancias de deslizamiento, puede resultar insuficiente. Las investigaciones dedicadas a evaluar el rendimiento lubricante en procesos multietapa conectan específicamente la expansión superficial en las primeras etapas con la resistencia al rayado en las últimas. Evaluación de la lubricación en el forjado en frío multietapa
V. ¿Es realmente útil el espesor adicional de la película?
Es útil, pero solo si el problema efectivamente radica en una capa protectora insuficiente. No podemos, en nombre de oponernos a la “teoría del espesor único”, afirmar que el espesor no importa.
Un ensayo realizado por Nippon Steel reveló que, bajo sus condiciones de prueba, una película residual de fosfatado más gruesa presenta una mejor resistencia al agarrotamiento; sin embargo, el coeficiente de fricción no disminuye significativamente con el aumento del espesor, y la temperatura de contacto así como la rugosidad superficial de la herramienta también influyen notablemente en el desempeño.
Esto demuestra que “menor tendencia al desgarro” no es lo mismo que “menor fricción”, y que el espesor no es el único factor determinante. Estos resultados experimentales no pueden extrapolarse directamente para establecer requisitos universales de espesor aplicables a todos los alambres y todas las piezas. Informe técnico sobre forjado en frío de Nippon Steel, sección 4.
VI. Ante la aparición de rayaduras, ¿cómo debe investigar el proveedor de materiales?
Se recomienda centrar la verificación en tres etapas específicas, en lugar de simplemente prolongar el tiempo de fosfatado:
Etapa de verificación Qué aspectos deben aclararse
Hilo en línea de producción En condiciones reales de uso, verificar si el peso de la película de fosfatado, el estado de la capa de jabón, la cobertura y la adherencia son anómalos
Muestras de cada estación Determinar en qué etapa comienzan las rayaduras y qué deformaciones ha sufrido la pieza antes de esa etapa
Lotes normales y lotes defectuosos Identificar, bajo condiciones de procesamiento comparables, qué diferencias reproducibles existen en el estado del tratamiento superficial
Si se detecta una falta localizada de recubrimiento, primero debe resolverse el problema de cobertura; si la película se desprende con facilidad, primero debe revisarse la calidad del pretratamiento y de la formación de la película; si el estado de la capa de jabón es anómalo, debe ajustarse el correspondiente proceso. Solo cuando las evidencias apunten claramente a un espesor insuficiente de la película, debe priorizarse la verificación del aumento del peso de la película.
La validación tampoco puede limitarse a observar si “al probar unas pocas piezas salen bien”. Bajo condiciones comparables, debe registrarse el momento de aparición de las rayaduras durante el procesamiento continuo, la proporción de piezas defectuosas y el grado de adherencia en los moldes, para confirmar que la mejora sea sostenible.
Conclusión
En el caso del trefilado en frío, una película de fosfatado insuficientemente gruesa puede ser una causa posible de las rayaduras, pero no constituye una conclusión automática ante su aparición.
Como proveedores de materiales, debemos ofrecer no solo un valor aceptable de peso de la película, sino un estado del tratamiento superficial que se ajuste a los requisitos de conformado del cliente y que pueda desempeñarse de manera estable.
Cuando sea necesario aumentar el espesor de la película, hagámoslo; cuando haya que resolver problemas de cobertura, adherencia o lubricación, abordemos esos problemas específicos. La película debe estar correctamente diseñada, no solo ser gruesa.