Materiales de troquel para fundición a presión de zinc y magnesio
El zinc y el magnesio son las dos aleaciones de fundición a presión que se vierten a las temperaturas de troquel más bajas, y el material del troquel se deriva de ello. La práctica publicada para cada aleación se expone a continuación, porque el mismo troquel que produce un millón de piezas en zinc estaría muy sobredimensionado para otra aleación y subdimensionado para una tercera.
Por qué las dos aleaciones se tratan conjuntamente
Las aleaciones de zinc se funden a temperaturas relativamente bajas y las aleaciones de zinc fundido no atacan rápidamente a los metales ferrosos, por lo que los requisitos de material para los troqueles y para las piezas de máquina en contacto con el baño fundido son menos rigurosos que para el aluminio o el cobre. El magnesio se vierte más caliente que el zinc y ataca al troquel mucho menos que el aluminio, y la comparación publicada sitúa la vida de un troquel de magnesio en dos a tres veces la de un troquel de aluminio.
Fundición a presión de zinc
En la fundición a presión de aleaciones de zinc la temperatura del troquel es relativamente baja, normalmente de 160 a 245 °C (325 a 475 °F). Por lo tanto, generalmente no se requieren aceros para herramientas de trabajo en caliente para los troqueles. Sin embargo, para series extremadamente largas y para alta precisión dimensional, un acero para herramientas de trabajo en caliente como el H13 proporcionará una vida óptima del troquel.
La dureza del troquel en la fundición de aleaciones de zinc es menos crítica que para aleaciones de mayor temperatura de fundición, y generalmente pueden usarse aceros preendurecidos por el fabricante hasta cualquier dureza máxima compatible con una maquinabilidad razonable. La dureza típica es de 29 a 34 HRC (280 a 320 HB).
Los machos y las correderas siguen la misma lógica. A menudo se usan aceros inoxidables endurecibles como el tipo 440B para los machos, y un acero para herramientas de trabajo en caliente como el H13 puede usarse tanto para machos como para correderas. Debido a que estos aceros para herramientas responden fácilmente a la nitruración, pueden endurecerse selectivamente, de modo que la parte principal de un macho o corredera puede nitrurarse para resistencia al desgaste mientras que las partes extremas se enmascaran para resistir la nitruración y conservar su resistencia al agrietamiento térmico y al desprendimiento. La lubricación de las correderas y los machos con disulfuro de molibdeno o grafito coloidal en aceite mantiene suave la acción y minimiza el desgaste.
Los expulsores de acero para herramientas H11 nitrurado o acero aleado 7140 están disponibles como artículos de stock para insertarlos en los troqueles. Del lado de la máquina, los crisoles, los cuellos de ganso y otros componentes que contactan con el metal fundido son generalmente de fundición gris o dúctil, y pueden ser de acero fundido. Las camisas y los asientos de boquilla reciben alto desgaste y se han fabricado de acero aleado nitrurado, acero para herramientas de trabajo en caliente como el H13, acero rápido para herramientas y acero inoxidable, y con frecuencia se hacen reemplazables para permitir una reparación económica.
La vida del troquel para fundir aleaciones de zinc es generalmente mucho mayor que para fundir aluminio, magnesio o aleaciones de cobre, y no es inusual que los troqueles duren 1.000.000 de piezas. La vida útil de un troquel está directamente relacionada con la temperatura del metal que se funde, los gradientes térmicos dentro del troquel y la frecuencia de exposición a alta temperatura. La vida máxima del troquel depende en gran medida de troqueles bien diseñados, operadores capacitados y un programa de mantenimiento de máquina y troquel aplicado rigurosamente.
Fundición a presión de magnesio
Los materiales usados para los troqueles de magnesio son similares a los usados para el aluminio. Los troqueles y machos son típicamente aceros para herramientas de trabajo en caliente como el H11 y el H13, tratados térmicamente a 44 a 48 HRC, y a menudo se realiza la nitruración de las superficies del troquel. La vida del troquel puede alargarse apreciablemente si la superficie del troquel se acaba a 0,38 µm (15 µin.). A veces se realiza el alivio de tensiones y el repulido de la superficie del troquel después de aproximadamente 25.000 piezas para conservar la vida.
El magnesio trabaja más caliente que el zinc en el troquel. El rango óptimo de temperatura del troquel es de 260 ± 14 °C (500 ± 25 °F), y después de precalentar los troqueles dentro de ese rango, el calor suministrado por la fundición repetida normalmente es suficiente para mantenerlo. Generalmente existe la necesidad de enfriar el troquel para mantenerse dentro del rango, por lo que los troqueles llevan un medio para enfriamiento por agua, y el control de la temperatura del troquel es necesario para mantener la calidad de la fundición. Si la temperatura del troquel es demasiado baja, es probable que se produzcan faltas de llenado.
La ventaja que el magnesio tiene sobre el aluminio está en la forma en que el baño fundido se comporta en la superficie del troquel. El magnesio fundido no se suelda al troquel de la misma manera que el aluminio, por lo que los costosos troqueles duran mucho más, y la cifra publicada es de dos a tres veces la vida de un troquel de aluminio.
Las dos aleaciones lado a lado
La tabla reúne en un solo lugar el material del troquel, la dureza, la práctica de machos y correderas, el acabado superficial y la vida típica del troquel para ambas aleaciones.
| Artículo | Aleaciones de zinc | Aleaciones de magnesio |
|---|---|---|
| Temperatura de trabajo del troquel | 160 a 245 °C (325 a 475 °F) | 260 ± 14 °C (500 ± 25 °F) |
| Material del troquel y del macho | Acero para herramientas de trabajo en caliente como el H13 cuando la serie es larga o la precisión es alta. En otros casos no se requiere acero para herramientas de trabajo en caliente | Acero para herramientas de trabajo en caliente como el H11 o el H13 |
| Dureza de trabajo | 29 a 34 HRC (280 a 320 HB) | 44 a 48 HRC |
| Machos y correderas | Inoxidable endurecible como el tipo 440B, o H13, nitrurado selectivamente | Los mismos aceros para herramientas de trabajo en caliente que los troqueles |
| Acabado superficial del troquel | No se especifica en esta sección | Un acabado de 0,38 µm (15 µin.) alarga la vida del troquel |
| Mantenimiento del troquel | Un programa riguroso de mantenimiento de máquina y troquel mantiene la vida útil | Aliviar tensiones y repulir después de aproximadamente 25.000 piezas |
| Vida típica del troquel | No es inusual que los troqueles alcancen 1.000.000 de piezas | Dos a tres veces la vida de un troquel de aluminio |
Materiales y práctica de troqueles para la fundición a presión de zinc y magnesio, reproducido de los artículos Zinc and Zinc Alloys y Magnesium and Magnesium Alloys del ASM Handbook, Volumen 15, Casting. Las dos aleaciones se sitúan en el extremo inferior del rango de temperatura de fundición a presión y se tratan conjuntamente sobre esa base.
Grados y existencias
Los grados para trabajo en caliente designados para estas dos aleaciones se tratan en la página del acero para herramientas H11 y en la página del acero para herramientas H13. La nitruración selectiva de núcleos y correderas se detalla en la guía de nitruración de acero para herramientas.
El grado de núcleo inoxidable designado para zinc se trata en la página del acero inoxidable 440B, que presenta la práctica de temple y revenido para ese grado.
Los materiales de los componentes de la máquina de fundición a presión, incluida la camisa de inyección y las demás piezas que están en contacto con el metal fundido, se enumeran en la página de materiales de componentes de matrices de fundición a presión. La selección grado por grado para el mismo proceso se detalla en la página de acero para herramientas para matrices e insertos de fundición a presión.
Antes de usar estos valores
Esta página es un resumen de referencia de la práctica publicada y no es una especificación de Aobo Steel. Los materiales de las matrices, las durezas y las cifras de vida útil se reproducen de los artículos de origen, y una forma de pieza fundida, un espesor de pared o una serie de producción diferentes los modificarán. La selección final se realiza según el plano de la pieza fundida y la máquina en la que se monta la matriz.
Fuente: ASM Handbook, Volumen 15, Casting (9th Edition Metals Handbook), ASM International, 1988.