01 · STD
Aceros de muelle estándar
Norma DIN 2093 / DIN EN 16983
Acero al carbono y cromo-vanadio
- T°
- −40 °C / +200 °C
Gran mayoría de aplicaciones industriales generales
Materiales para muelles
de platillo y arandelas belleville
Desde aceros al carbono y cromo-vanadio estándar hasta superaleaciones de níquel —Inconel 718 o Nimonic 90— para cubrir rangos de −260 °C a +700 °C, entornos corrosivos y aplicaciones no magnéticas. La elección del material determina el módulo de elasticidad, las tensiones permisibles y la vida útil del muelle.
Rango total
−260 °C / +800 °C
No magnéticos
Inconel · Nimonic · Ti
Asesoramiento
Sin coste · desde 1974
01
¿Qué materiales se usan en los muelles de platillo?
Los muelles de platillo —también llamados arandelas belleville o muelles de disco— son elementos de alta precisión que trabajan bajo cargas dinámicas exigentes. Su material no es una elección secundaria. En la terminología técnica internacional, estos componentes se denominan disc springs o Belleville washers, y los criterios de selección de material (spring steel, stainless, high-temperature alloy, nickel superalloy) son los mismos en cualquier mercado.
Determina el módulo de elasticidad utilizado en el cálculo, las tensiones permisibles máximas, el rango de temperatura de trabajo y la resistencia a la corrosión o al magnetismo.
Existen cuatro grandes familias de materiales, ordenadas de menor a mayor especificidad. La gran mayoría de aplicaciones industriales generales se cubren con los aceros de muelle estándar definidos por DIN 2093; las superaleaciones de níquel y los no ferrosos se reservan a condiciones extremas.
02 · INOX
Aceros inoxidables
Austenítico y endurecido por precipitación
1.4310 · 1.4401 · 1.4568 · 1.4122
- T°
- −240 °C / +350 °C
Humedad · ácidos suaves · entornos corrosivos
03 · HOT
Aceros para alta temperatura
Aceros aleados al Cr-Mo-V / W-Cr-V
1.2323 · 1.2567 · 1.4923 · X35CrMo17
- T°
- hasta +500 °C
Trabajo continuado > 200 °C
04 · SUPER
Aleaciones especiales
Superaleaciones · no ferrosos
Inconel · Nimonic · TiAl6V4 · CuBe2
- T°
- −260 °C / +800 °C
Criogenia · no magnético · corrosión severa
02
Aceros estándar · DIN 2093 / DIN EN 16983
Son los materiales base definidos por la norma DIN 2093 / DIN EN 16983 para la fabricación de muelles de platillo. La elección entre uno u otro depende del espesor de la pieza.
Se utilizan con un grado de pureza muy superior al exigido por la norma: contenido de azufre ≤ 0,016 % y de fósforo ≤ 0,020 %. Este control de impurezas es fundamental para garantizar la vida en fatiga y la repetibilidad de las propiedades elásticas a lo largo del tiempo.
| Material | Designación · Nº mat. | Equivalencia | Aplicación |
|---|---|---|---|
| Acero al carbono | CK67 / 1.1231 |
SAE 1070 | Espesores < 1,25 mm |
| Acero cromo-vanadio | 51CrV4 / 1.8159 |
SAE 6150 | Espesores ≥ 1,25 mm |
03
Aceros inoxidables para muelles de platillo
Norma de referencia · DIN 17.224
Se utilizan cuando el entorno de trabajo implica presencia de humedad, agentes corrosivos o condiciones de interior/exterior que harían inadecuado el acero de muelle estándar incluso con recubrimiento.
El módulo de elasticidad del inoxidable austenítico es aproximadamente un 15-20 % inferior al del acero al carbono o cromo-vanadio. A igual geometría, el muelle generará menos fuerza — es imprescindible incorporar este valor al cálculo.
— Para espesores hasta 2 mm
| Material | Designación · Nº mat. | AISI | Nota |
|---|---|---|---|
| Acero inox austenítico | X10CrNi18-8 / 1.4310 |
AISI 301 | Estándar para espesores ≤ 2 mm |
| Acero inox con molibdeno | X5CrNiMo17-12-2 / 1.4401 |
AISI 316 | Mejor frente a cloruros · ligeramente magnético |
— Para espesores mayores · endurecidos por precipitación
| Material | Designación · Nº mat. | AISI | Nota |
|---|---|---|---|
| Acero inox endurecido por precipitación | X7CrNiAl17-7 / 1.4568 |
AISI 631 / 17-7 PH | −240 °C a +300 °C · apto criogenia |
| Acero inox martensítico | X39CrMo17-1 / 1.4122 |
— | Para alta resistencia mecánica |
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04
Aceros para alta temperatura
Cuando la temperatura de trabajo supera los 200–250 °C, los aceros estándar pierden propiedades mecánicas. El módulo de elasticidad desciende con la temperatura en todos los materiales, lo que puede provocar una relajación del muelle por encima de los ratios permitidos. En estos casos puede ser necesario un rediseño del muelle.
En el dimensionado con estos materiales, las tensiones de trabajo del muelle deben calcularse en relación con la menor resistencia que ofrecen estos aceros a las temperaturas más altas. De lo contrario, se producirá una relajación del muelle superior a los ratios permitidos.
| Material | Nº de material | Temperatura máxima |
|---|---|---|
48CrMoV6-7 |
1.2323 | hasta 300 °C |
X7CrNiAl17-7 (17-7 PH) |
1.4568 | hasta 350 °C |
X30WCrV5-3 |
1.2567 | hasta 400 °C |
X39CrMo17-1 (X35CrMo17) |
1.4122 | hasta 450 °C |
X22CrMoV12-1 |
1.4923 | hasta 500 °C |
05
Aleaciones especiales · alta temperatura · criogenia · no magnéticas
Para condiciones extremas que ningún acero inoxidable puede cubrir, se recurre a superaleaciones base níquel y aleaciones no ferrosas. Son la referencia para aplicaciones con alta temperatura, atmósferas muy corrosivas y requisito estricto de no magnetismo — esenciales en aplicaciones electrotécnicas.
— Superaleaciones base níquel (Inconel · Nimonic)
| Material | Designación / Norma | Temp. máx. |
|---|---|---|
| Nimonic 90 (NiCr20Co18Ti) | 2.4632 / AMS 5829 |
hasta 800 °C |
| Inconel 718 (NiCr19NbMo) | 2.4668 / AMS 5596 / DIN 65021 |
hasta 700 °C |
| Inconel X750 (NiCr15Fe7TiAl) | 2.4669 / AMS 5598 |
hasta 600 °C |
| Duratherm 600 | Co 40 · Ni 26 · Cr 12 + Mo, W, Ti, Al, Fe |
hasta 500 °C |
— Materiales no ferrosos · no magnéticos y criogénicos
CuBe2
Cobre de berilio
CuBe2 / 2.1247
Material no ferroso con módulo de elasticidad considerablemente inferior al acero de muelles. Destaca por su excelente conductividad eléctrica y su comportamiento a temperaturas muy bajas. Habitual en conexiones eléctricas y entornos criogénicos.
+ A favor
- Conductor eléctrico
- Apto criogenia (< −200 °C)
- No magnético
− En contra
- Módulo E inferior
- Coste elevado
TiAl6V4
Titanio TiAl6V4
TiAl6V4 / 3.7165
Aleación de titanio Grado 5 con elevada relación resistencia / peso. Biocompatible y altamente resistente a la corrosión, incluida agua de mar. Habitual en aplicaciones aeroespaciales, médicas y marinas.
+ A favor
- Alta relación resistencia/peso
- Biocompatible · grado médico
- Resistente a NaCl marino
- No magnético
− En contra
- Módulo E inferior al acero
- Coste muy elevado
06
Cómo elegir el material · 4 criterios
La selección del material depende de cuatro criterios principales. En todos los casos, el módulo de elasticidad del material elegido debe incorporarse a los cálculos del muelle, ya que varía significativamente entre grupos de materiales y desciende al aumentar la temperatura.
01
Temperatura de trabajo
¿Cuál es la temperatura máxima (y mínima) en servicio?
Aceros estándar tienen un límite práctico de ~200 °C; por encima se necesitan aceros especiales o superaleaciones.
02
Resistencia a la corrosión
¿El entorno es corrosivo (humedad, ácidos, salinidad)?
Los aceros inoxidables cubren la mayoría de casos; para corrosión severa o ácidos agresivos, superaleaciones de níquel.
03
Magnetismo
¿Aplicación electrotécnica o ausencia de campo magnético?
Las superaleaciones base níquel (Inconel, Nimonic) y el titanio son no magnéticos.
04
Espesor del muelle
¿Cuál es el espesor de la pieza?
Inoxidables austeníticos limitados a ≤ 2 mm. Mayor espesor: 17-7 PH, 1.4122 o aceros especiales.
— Tabla de decisión orientativa
| Situación | Material recomendado | Nota |
|---|---|---|
| Temperatura de trabajo > 200 °C | Aceros para alta temperatura (1.2323 → 1.4923) | Recalcular E y σ a la T° real |
| Temperatura de trabajo > 500 °C | Superaleaciones base níquel (Inconel · Nimonic) | Hasta +800 °C con Nimonic 90 |
| Criogenia profunda (< −200 °C) | Inconel 718 · CuBe2 | Mantienen tenacidad |
| Entorno corrosivo con humedad | Acero inoxidable austenítico (1.4310 / 1.4401) | Limitado a t ≤ 2 mm |
| Espesor > 2 mm con resistencia a corrosión | 17-7 PH (1.4568) · 1.4122 | Endurecidos por precipitación |
| Atmósfera muy corrosiva · gas ácido | Inconel 718 / X750 | Por encima del inoxidable |
| Requisito no magnético estricto | Inconel · Nimonic · TiAl6V4 | Aplicaciones electrotécnicas · MRI |
| Conducción eléctrica + muelle | Cobre de berilio CuBe2 | Conexiones eléctricas |
— Módulo de elasticidad por temperatura
Módulo E por temperatura · materiales habituales
Valores orientativos del módulo E (kN/mm²) a distintas temperaturas de servicio. El módulo desciende con la temperatura — utilizar el valor correspondiente a la temperatura real de trabajo en el dimensionado del muelle.
| Material recomendado | 20 °C | 100 °C | 200 °C | 300 °C | 400 °C | 500 °C | 600 °C | 700 °C |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1.4310 (AISI 301) | 190 | 185 | — | — | — | — | — | — |
| 1.4568 (17-7 PH) | 200 | 195 | 185 | 175 | 165 | — | — | — |
| 2.4668 (Inconel 718) | 200 | 195 | 190 | 184 | 178 | 172 | 167 | 160 |
— Tablas técnicas completas
Composición química y propiedades físicas
Tablas completas de composición química y propiedades mecánicas de todos los materiales disponibles, incluyendo módulo de elasticidad, límite elástico y rango térmico de servicio.
— Complemento al material
Recubrimientos anticorrosión
Como complemento al material, o en ocasiones como alternativa, es posible aplicar recubrimientos superficiales que amplían la resistencia a la corrosión de cualquier muelle: fosfatado · galvanizado · Geomet · poliamida · Ni-P.
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07
Preguntas frecuentes
01 ¿Qué material debo usar para un muelle de platillo que trabaje a más de 400 °C?
Para temperaturas entre 400 °C y 500 °C, los materiales habituales son el X22CrMoV12-1 (1.4923) o el X39CrMo17-1 (1.4122). Por encima de 500 °C es necesario recurrir a superaleaciones base níquel como el Inconel 718 (hasta 700 °C) o el Nimonic 90 (hasta 800 °C). En cualquier caso, el dimensionado debe recalcular las tensiones permisibles y el módulo de elasticidad a la temperatura de trabajo real, ya que ambos disminuyen con la temperatura.
02 ¿El acero inoxidable es adecuado para muelles de platillo criogénicos?
Sí. Los aceros inoxidables austeníticos como el AISI 301 (1.4310) y el 17-7 PH (1.4568) mantienen sus propiedades mecánicas hasta −240 °C, y el Inconel 718 trabaja desde −240 °C. Para temperaturas por debajo de −200 °C (criogenia profunda), el Inconel 718 o el CuBe2 (cobre-berilio) son las opciones más indicadas.
03 ¿Cuándo es necesario un muelle de platillo no magnético?
Los muelles no magnéticos son necesarios en aplicaciones electrotécnicas, equipos de resonancia magnética (MRI), instrumentación de precisión, sensores y entornos con campos magnéticos que no puedan interferir con el componente. Las superaleaciones de níquel (Inconel 718, Inconel X750, Nimonic 90) y el titanio son los materiales no magnéticos habituales para estas aplicaciones.
04 ¿Por qué el acero inoxidable tiene un módulo de elasticidad diferente al acero de muelle estándar?
El módulo de elasticidad (módulo de Young) del acero inoxidable austenítico es aproximadamente un 15-20 % inferior al del acero al carbono o cromo-vanadio estándar. Esto significa que, a igual geometría, un muelle de acero inoxidable generará menos fuerza que uno de acero estándar. Por ello es imprescindible utilizar el módulo de elasticidad correcto del material seleccionado en todos los cálculos de diseño del muelle.
05 ¿Se puede fabricar un muelle de platillo en un material no incluido en estas listas?
Sí. Además de los materiales listados, pueden fabricarse muelles de platillo en materiales especiales bajo consulta: A286, Custom 450, 17-4 PH, Waspaloy, bronce fosforoso (510), acero H-13 y otros, según requerimientos del proyecto. Estas fabricaciones no son estándar — implican producción específica con plazos de entrega más largos y coste superior, por lo que se justifican solo cuando los materiales estándar no cubren los requisitos de la aplicación. Contacta con nuestro equipo técnico para estudiar la viabilidad y condiciones.
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