La única guía sobre barras de perforación que necesitará

La barra de perforación es un término común en las industrias de maquinaria y fabricación. Puede utilizar barras de perforación para fabricar diversas herramientas, como cortadores, herramientas para trabajo en caliente, piezas de máquinas, punzones, limas y mucho más. Pero, ¿sabemos cómo elegir la barra de perforación adecuada para nuestras necesidades?

Las barras de perforación se diferencian en cuanto a tenacidad, durabilidad, resistencia a la temperatura y aplicaciones. Con tantos grados de material y tipos diferentes entre los que elegir, ¿cómo nos aseguramos de elegir la barra de perforación correcta?

Aquí es donde entramos nosotros: esta es la única guía que necesitará sobre las barras de perforación, sus usos y aplicaciones. Esta guía es adecuada tanto para principiantes absolutos como para profesionales del sector.

¡Veamos algunas de las preguntas más frecuentes sobre el tema de las barras de perforación!

¿Qué es una barra de perforación?

En pocas palabras, una barra de perforación es una pieza de acero de mayor longitud, fabricada con acero para herramientas fácil de moldear, que puede utilizarse para mecanizar y producir diferentes herramientas y piezas.

Por lo general, las barras de perforación son redondas. Sin embargo, existen algunas cuadradas, como los kellys cuadrados que verá a continuación. Las barras de perforación suelen ser lo suficientemente blandas como para mecanizarse hasta su forma final.

Las barras de perforación deben tener una superficie limpia y lisa. Para fabricarlas de esta manera, normalmente utilizamos rectificado de precisión.

¿Para qué se utiliza una barra de perforación?

Las barras de perforación tienen muchas aplicaciones diferentes. Los productores suelen utilizarlas para fabricar brocas, ejes, pasadores de fijación, escariadores, punzones, machos de roscar, martillos, limas, herramientas de corte, herramientas para trabajo en caliente, etc.

Los distintos grados de barras de perforación son más adecuados para usos específicos. Por ejemplo:

• W1 es adecuado para herramientas de trabajo en frío, herramientas manuales, herramientas de corte, punzones, matrices, etc.;
• el grado O1 es el mejor para punzones, matrices y calibres;
• A2 y D2 pueden ser adecuados para fresas madre, rodillos, moleteados, matrices de acuñación, punzones, matrices, etc.;
• el grado S7 es perfecto para pasadores de expulsión, pasadores de deriva, estampas, mordazas, herramientas de vía, juegos de remachado, mandriles, cortadores de tubos circulares y mucho más;
• H13 (o V44) es adecuado para herramientas de trabajo en caliente, moldes de plástico, herramientas de fundición a presión, pasadores de núcleo, pasadores eyectores y mucho más;

Tipos de barras de perforación según el proceso de fabricación

Según el proceso de fabricación al que se someten, existen tres tipos diferentes de barras de perforación: de temple al aire, de temple en agua y de temple en aceite. Cada una de estas barras de perforación tiene diversos usos y aplicaciones. Expliquemos algo sobre cada uno de estos diferentes tipos de procesos de fabricación y de barras de perforación.

Temple al aire

Empezamos por la categoría más resistente del acero para herramientas: la barra de perforación de temple al aire. El acero templado al aire tiene más aleación, y esto es lo que lo hace tan duro y resistente. Tras el tratamiento térmico, puede dejar que los tipos de barras de perforación de temple al aire se endurezcan en aire quieto.

Las barras de perforación de temple al aire tienen una maquinabilidad y una resistencia al desgaste superiores en comparación con las barras de temple en aceite o en agua. Además, el temple al aire es más seguro que el temple en agua o en aceite en cuanto a distorsión y estabilidad dimensional.

Temple en aceite

Las barras de perforación de temple en aceite ocupan el segundo lugar en cuanto a dureza y durabilidad. Aunque las barras de temple en aceite tienen menos aleación que las de temple al aire, siguen siendo lo suficientemente ricas para soportar la soldadura. Además, el acero de temple en aceite es adecuado para el mecanizado.

Si no está seguro de qué significa el término «temple en aceite», implica calentar la barra hasta que brille al rojo vivo y luego sumergirla en un baño de aceite caliente. Con esto, el acero se endurece y queda listo para el mecanizado o la soldadura.

Temple en agua

Y, por último, tenemos las barras de perforación de temple en agua, que presentan el menor contenido de aleación pero son excelentes para el mecanizado. Sin embargo, tienen un contenido de aleación deficiente, lo que significa que no son estructuralmente adecuadas para fines de soldadura.

Para endurecer una barra de perforación con agua, primero calentamos el acero hasta que brille al rojo vivo y luego la sumergimos en un baño de agua para que se enfríe. Una vez que el metal está duro, se puede mecanizar fácilmente, pero no soldar. Normalmente, las barras de perforación de temple en agua se pueden utilizar para la fabricación de limas o martillos.

Tipos de barras de perforación según las diferentes roscas

Podemos clasificar las barras de perforación en tres tipos diferentes según las distintas roscas: barras de perforación ordinarias, barras kelly cuadradas y tubos de perforación de gran peso.

La barra de perforación ordinaria

Podemos reconocer fácilmente la barra de perforación ordinaria, ya que es la parte central o básica de la sarta de perforación. En la parte superior, la barra de perforación ordinaria se conecta a la barra kelly cuadrada (que se explica más abajo) y, en la parte inferior, se une al collarín de perforación.

En la excavación de pozos, la función de la barra de perforación ordinaria es profundizar el agujero, transmitir el par de torsión y desplazar el taladro hacia arriba y hacia abajo.

La barra kelly cuadrada

Como mencionamos anteriormente, la barra kelly cuadrada se encuentra en la parte superior del taladro, donde transmite el par de torsión y soporta parte del peso del mismo. El término barra kelly cuadrada proviene del hecho de que estas piezas suelen tener forma cuadrada.

• La parte motriz: normalmente cuadrada, aunque puede ser hexagonal;
• La junta superior: rosca a la izquierda;
• La junta inferior: rosca a la derecha;

El tubo de perforación de gran peso

Mencionamos anteriormente que la barra de perforación base se une a un collarín de perforación en la parte inferior. Entre estas dos piezas se encuentra el tubo de perforación de gran peso. El tubo de perforación de gran peso (o HWDP, por sus siglas en inglés) es la pieza de transición entre la barra de perforación ordinaria y el collarín de perforación situado en la parte inferior.

La función del tubo de perforación de gran peso es proporcionar soporte y estabilidad a la sarta de perforación y aumentar su resistencia al desgaste.

¿De qué están hechas las barras de perforación?

Puede fabricar una barra de perforación con diferentes grados y tipos de acero para herramientas recocido. El término acero para herramientas abarca diversos tipos de acero al carbono y acero aleado adecuados para la fabricación de herramientas.

Fabricamos barras de perforación con aceros para herramientas debido a sus propiedades de dureza y su resistencia a los choques térmicos, la deformación y la abrasión. En términos generales, estos materiales de acero para herramientas son altamente resistentes al desgaste.

Puede utilizar muchos grados diferentes de acero para herramientas para fabricar barras de perforación: W1, O1, A2, D2, S7, M2 y V44. Cada uno de estos grados tiene sus características y propiedades distintivas que lo hacen superior para una aplicación específica. Según el tipo, algunos aceros para herramientas son acero inoxidable, mientras que otros son semioxidables.

¿Cuál es la dureza de una barra de perforación?

La dureza de una barra de perforación depende del acero para herramientas que hayamos utilizado para fabricarla. Puede determinar y comunicar la dureza de un material con la ayuda de dos escalas diferentes: la escala de dureza Brinell y la escala de dureza Rockwell.

Según la escala de dureza Brinell, los aceros para herramientas deben tener una dureza que oscile entre 207 y 341. Según las medidas Rockwell, los mismos materiales deben situarse en el rango entre 96 y 110Rb.

La maquinabilidad de una barra de perforación está estrechamente relacionada con la dureza. Los diferentes grados de acero para herramientas tienen distinta capacidad de mecanizado.

En comparación con el acero al carbono de 1,0 %, esta es la facilidad de mecanizado de los diferentes grados de acero para herramientas:

Grado de acero para herramientas	Porcentaje de maquinabilidad
W1	100 %
O1	95 %
A2	65 %
D2	50 %
S7	95 %
M2	65 %
H13	75 %

Procesos de fabricación de barras de perforación

En general, existen dos tipos principales de fabricación de barras de perforación: el temple en agua y el temple en aceite.

Para crear una barra de perforación, primero se calienta el acero para herramientas hasta que adquiere un color rojo incandescente. Una vez que se vuelve rojo, debe enfriarse para que se endurezca y conserve su forma. Este enfriamiento puede realizarse sumergiendo la barra de perforación en agua o en aceite caliente. Veamos las diferencias entre ambos procesos.

Fabricación de barras de perforación templadas en agua

Las barras de perforación templadas en agua son exactamente lo que su nombre indica: barras de perforación endurecidas sumergiéndolas en agua. Primero, el acero para herramientas se calienta hasta que adquiere un color rojo incandescente. Después, se sumerge en un baño de agua para que se enfríe y se endurezca.

Una barra de perforación templada en agua tiene un bajo contenido de aleación, lo que la hace ideal para el mecanizado, pero no lo suficientemente resistente para la soldadura. Las barras de perforación templadas en agua son las más adecuadas para quienes buscan piezas y herramientas económicas y altamente mecanizables.

Fabricación de barras de perforación templadas en aceite

Un proceso de fabricación con temple en aceite implica un acero que ha sido tratado térmicamente y se sumerge en aceite caliente para enfriarse.

Las barras de taladrar templadas en aceite tienen un mayor contenido de aleación, por lo que son aptas tanto para el mecanizado como para la soldadura. En cuanto a su dureza, las barras templadas en aceite se sitúan mucho más alto en la escala. Gracias a su tenacidad, son más duraderas y resistentes a temperaturas extremas.

¿Cuál es la longitud de una barra de taladrar?

La longitud de una barra de taladrar promedio es de 3 pies (36″) o 12 pies (144″). Algunos fabricantes de barras de taladrar aceptan cortar las barras de 12 pies en dos barras de 6 pies, que son más fáciles de manejar y manipular.

En el sistema métrico, una barra de 36″ equivale a 91,44 cm, y 144″ son 3,6 metros.

¿Qué tan recta es una barra de taladrar?

En lo que respecta a la tolerancia de rectitud de una barra de taladrar, encontramos dos cifras distintas: una en pulgadas y otra en milímetros.

Para el acero para herramientas recocido de 36, 72 o 144 pulgadas de longitud, la tolerancia es de +0/+0,125″, y la rectitud debe ser de ±0,005″ máx. T.I.R. por cada 12″.

Las medidas en milímetros son las siguientes:

• Una tolerancia de -0,60/+2,60 mm;
• Una rectitud de ±0,13 mm máx. T.I.R. por cada 300 mm;

¿Se puede soldar una barra de taladrar?

La respuesta breve es sí: puede soldar barras de taladrar. No obstante, tenga en cuenta que el tratamiento térmico derivado del proceso de soldadura revenirá el acero para herramientas y lo endurecerá. Con ello, el material resultará más difícil de trabajar y manipular.

Por lo tanto, al soldar barras de taladrar, hágalo siempre siguiendo las mejores prácticas de soldadura para evitar obtener un material demasiado duro de manejar.

Además, la mayoría de las barras de taladrar templadas en aceite y al aire son aptas para la soldadura, mientras que el acero templado en agua no lo es. Téngalo en cuenta al preparar el proceso de fabricación.

¿De qué grado de acero es una barra de taladrar?

Podemos utilizar varios grados distintos de acero para herramientas en la fabricación de barras de taladrar: W1, O1, A2, D2, S7, M2 y V44. Veamos para qué es mejor cada uno de ellos.

Acero para herramientas W1

Hemos decidido hablar primero del acero para herramientas W1 debido a lo ampliamente utilizadas y económicas que resultan estas barras de taladrar. Sin embargo, el bajo precio conlleva una menor tenacidad de este material. El acero W1 tiene un contenido de aleación menor que el acero templado al aire o en aceite. Menos aleación significa que este material es perfecto para el mecanizado, pero no lo bastante duro para la soldadura.

Teniendo todo esto en cuenta, recomendamos las barras de taladrar W1 templadas en agua para aplicaciones que no requieran resistencia y dureza adicionales.

Acero para herramientas O1

El acero para herramientas O1 presenta una tenacidad notable si se considera su precio moderado. Los fabricantes suelen utilizar barras de taladrar O1 como sustituto superior de las barras W1 en aplicaciones que exigen mayor tenacidad y resistencia al desgaste.

Con todas sus fantásticas propiedades, estas barras O1 ofrecen una excelente relación precio-valor. El mayor contenido de aleación del acero templado en aceite lo convierte en una alternativa mucho mejor que el acero para herramientas templado en agua, como el W1.

Acero para herramientas A2

Las barras de taladrar A2 se templan al aire, lo que se traduce en buenas características de mecanizado y soldadura. Los tipos de acero para herramientas templados al aire adquieren su dureza simplemente enfriándose en aire en reposo. Dado que hablamos de un acero aleado con cromo de calidad superior, el acero para herramientas A2 presenta características de temple profundo, alta resistencia a la compresión y una estabilidad sobresaliente tras el temple.

En comparación con el O1, el A2 puede servir como un sustituto más sofisticado que aporta mayor resistencia, resistencia al desgaste y estabilidad estructural.

Acero para herramientas D2

El acero para herramientas D2 es un material singular con un alto contenido de carbono y cromo. Los niveles de cromo y carbono son superiores a los del acero A2, lo que lo hace más duradero y resistente al desgaste.

No sorprende que las barras de taladrar D2 se encuentren normalmente entre las más caras que se pueden encontrar. Debido a su alta resistencia y longevidad, puede utilizar barras D2 para líneas de trefilado y forja.

Acero para herramientas S7

La barra de taladrar S7 tiene un contenido de carbono menor que otros tipos de acero, lo que la hace increíblemente resistente a los impactos. Por eso las barras S7 también se conocen como barras de taladrar superresistentes a los impactos.

Al someterla a tratamiento térmico, el S7 alcanza un alto nivel de dureza. Normalmente utilizamos barras de taladrar S7 para piezas que deben resistir impactos a temperaturas extremadamente bajas y altas.

Acero para herramientas M2

La barra de taladrar M2 es el grado más utilizado en la fabricación de herramientas de corte y otras brocas. Como tal, el M2 es algo así como el estándar de referencia para el acero para herramientas de alta velocidad.

El M2 presenta una excelente dureza y resistencia al desgaste. En el pasado, solíamos utilizar T1 para aplicaciones de alta velocidad. Sin embargo, debido a sus características y propiedades superiores, el M2 ha sustituido al T1 a gran escala.

Acero para herramientas V44 (H13)

El Viscount 44 es un acero totalmente precalentado acero para herramientas H13. El proceso de preendurecimiento del V44 lo hace muy adecuado para matrices de trabajo en caliente. Al utilizar V44, podemos reducir el riesgo de distorsión o cambios de tamaño durante los tratamientos térmicos.

Los usos y aplicaciones más comunes del V44 incluyen herramientas de extrusión, matrices de forja, moldes de plástico y muchas otras herramientas de trabajo en caliente.

¿Cuál es la dureza Rockwell de una barra de taladro?

La dureza Rockwell es una escala basada en la dureza a la penetración de diferentes materiales. Los distintos valores tienen códigos de letra/dígito variables según su nivel de dureza.

Como hemos mencionado antes, fabricamos barras de taladro con acero para herramientas recocido, que tiene una dureza Rockwell que va de 96Rb a 110Rb.

Tipo de material	Diámetro de precisión	Dureza Brinell	Dureza Rockwell
Acero para herramientas	0,000″ – 0,124″	341	110Rb
Acero para herramientas	0,125″ – 0,249″	275	104Rb
Acero para herramientas	0,250″ – 0,875″	241	101Rb
Acero para herramientas	0,876″ +	207	96Rb

En resumen

Por último, pero no menos importante, nos gustaría volver a la importancia de que las barras de taladro tengan acabados superficiales lisos, libres de cualquier error o imperfección. Además, asegúrese de que el acero para herramientas que utilice sea de alta calidad. Puede lograrlo colaborando con un fabricante de mecanizado de calidad y comunicándole sus requisitos.

En definitiva, esperamos sinceramente haber logrado explicarle qué es una barra de taladro, cómo la producimos y todos sus diferentes usos. Elegir el grado de acero para herramientas adecuado según la aplicación de la barra de taladro es algo que debe practicar. Con esta guía sobre la fabricación de barras de taladro, puede tomar una decisión informada.