Planificación de la vida útil de los moldes para fundición a presión
Cuántos disparos dará un molde es la primera pregunta que hace la mayoría de los compradores, y la sección de utillaje de las normas NADCA la responde con un método en lugar de un número. El método clasifica cada área de la pieza fundida según lo que tiene que hacer y según la vida útil esperada, convierte el par en un plan de inserción y registra cada inserto para que su historial quede archivado. Esta página expone las dos escalas de clasificación, el plan y la matriz de identificación que alimentan, las siete medidas que la norma enumera para aumentar la vida útil del molde y la gradación utilizada para decidir cuándo un área del molde está agotada.
Por qué la respuesta es un plan y no un número
La vida útil del molde es función de muchos factores. La sección comercial de las normas enumera el diseño de la pieza, la configuración de la pieza en el molde, la calidad esperada de la pieza, el tipo de acero para herramientas utilizado para el molde, el tratamiento térmico del molde y la aleación que se funde. Incluso cuando el fundidor hace todo lo posible por prolongar la vida útil, una falla temprana sigue siendo posible, y una vida útil inusualmente larga también es posible. La sección de utillaje plantea el mismo punto de otra manera. Los moldes para aluminio y cobre se desgastan porque el metal que se funde es agresivo y se funde a alta temperatura. Lo que un cliente y un fundidor pueden controlar es dónde recae ese desgaste y con qué economía se repara, y por eso la norma establece una forma de definir las áreas críticas de la pieza fundida antes de que comience el diseño del utillaje.
Las dos escalas de clasificación
La guía empareja dos clasificaciones. Una describe lo que tiene que hacer un área de la pieza. La otra describe la vida útil esperada de ella, expresada en disparos. Un área se clasifica según ambas, y el par decide dónde vale la pena planificar un inserto y con qué anticipación debe reemplazarse ese inserto.
| Consideración de la pieza | Qué significa la clase | Vida útil estimada del molde | Disparos |
|---|---|---|---|
| Clase A | Crítico para la función y para la estética | Clase 1 | Menos de 10,000 |
| Clase B | Estético, sin función | Clase 2 | 10,000 a 25,000 |
| Clase C | Crítico para la función | Clase 3 | 25,000 a 50,000 |
| Clase D | No crítico pero funcional | Clase 4 | 50,000 a 100,000 |
| Clase E | Sin función | Clase 5 | Más de 100,000 |
Las clases de consideración de la pieza y las clases de vida útil estimada del molde publicadas en la guía para aumentar la vida útil del molde. Se leen juntas, por lo que un área estética que se espera que supere los cien mil disparos y un área estética que se espera que dure veinte mil no se planifican de la misma manera.
Qué produce el plan
Con las clasificaciones hechas, el siguiente paso es un plan de inserción para la construcción de acero para herramientas, y el último paso es la matriz que comunica las necesidades de reemplazo y lleva el historial de cada inserto. La fuente imprime dos ejemplos de esa matriz, uno como se ve al inicio de un nuevo proyecto y otro como puede verse después del primer año de producción. La pieza de muestra utilizada con el método etiqueta sus áreas en el mismo lenguaje que la tabla de clasificación, separando esquinas agudas, superficies estéticas, superficies no funcionales, una superficie de sellado, una superficie de montaje, una superficie para O-ring y un radio.
La norma es explícita en que este es un enfoque sugerido y uno de varios posibles. Los moldes de fundición a presión se desgastan. Trazar el plan al inicio de un proyecto permite reemplazar un inserto antes de que falle y se pierda producción, y la matriz solo es útil cuando se escribe para la construcción real del utillaje y el uso anual real, pieza por pieza. El mismo razonamiento subyace a los materiales de los componentes del molde de fundición a presión, donde cada parte del molde se enumera con el material y la dureza que lleva.
Siete medidas que aumentan la vida útil del molde
La guía enumera las medidas que pueden tomarse antes de que comience el utillaje, y valora cada una en la moneda que le importa al cliente. Tres de ellas cambian el utillaje o la pieza y cuestan dinero. Una no cambia nada más que el diseño de la pieza. La última trata de la dureza que pierde un molde a medida que trabaja.
| Medida | Lo que la fuente dice que cuesta |
|---|---|
| Rediseñar la pieza para eliminar o reducir esquinas internas agudas y características que promueven el agrietamiento temprano del acero para herramientas | Sin costo de utillaje, pero es un cambio al diseño de la pieza |
| Utilice aceros para herramientas especiales en las zonas donde se espera un desgaste elevado | Aumenta el costo de la herramienta |
| Inserte las zonas de los bloques de cavidad para que puedan reemplazarse de forma más económica después de que se haya producido el desgaste | Puede aumentar el costo de la herramienta y adelanta el reemplazo |
| Aplique granallado a la superficie del acero para herramientas para ayudar a reducir el agrietamiento térmico y las fisuras | Aumenta el costo de la herramienta y deja una textura superficial en la pieza de fundición a presión |
| Agregue una operación vibratoria, de granallado o de desbarbado a la pieza | Costo agregado de la pieza |
| Agregue una operación de mecanizado para eliminar el agrietamiento térmico o las fisuras en las zonas críticas de la pieza | Aumenta el costo de la pieza |
| Recupere la dureza superficial cuando caiga de los 40 HRC a los 30 HRC altos | Requiere una ruta de nuevo tratamiento térmico para el molde, y se plantea como un objetivo más que como una certeza |
Las medidas enumeradas en la guía para aumentar la vida del molde, con el costo que conlleva cada una según lo indica la fuente.
Decidir cuándo una zona está agotada
El modo de falla para el cual existe la clasificación es el agrietamiento térmico, que la sección de utillaje también denomina fisuración por fatiga térmica. Un molde en servicio desarrolla pequeñas fisuras que forman una red y fisuras principales más grandes, y ambas importan para la vida del molde. La clasificación publicada utiliza dos escalas fotográficas, una para la red y otra para las fisuras principales, cada una de 1 a 10. La superficie del molde se compara con ambas, se clasifica en cada una y se suman las dos clasificaciones. La lectura combinada es el grado de agrietamiento térmico.
| Calificación combinada de agrietamiento térmico | Lo que la fuente indica hacer |
|---|---|
| Clasificación de las fisuras en red, de 1 a 10 | Compare la superficie del molde con la escala fotográfica para las pequeñas fisuras que forman una red |
| Clasificación de las fisuras principales, de 1 a 10 | Compárela con la escala para las fisuras principales más grandes, luego sume las dos clasificaciones |
| Una calificación combinada de seis | El punto en el cual podría detenerse un molde que produce una superficie crítica, una que va a ser pulida o cromada |
| Una calificación combinada superior a 14 | El límite dado para superficies que el usuario del producto terminado no ve, que pueden seguir funcionando mientras la calificación se acerca a él |
Cómo se aplica la clasificación publicada de agrietamiento térmico, y los dos puntos en los cuales la fuente indica que podría detenerse un molde para una clase de superficie dada. Las fotografías comparativas de la figura de la fuente se reproducen allí con permiso de Uddeholm y no se reproducen aquí.
La escala tiene un segundo uso. Proporciona una base concreta para comparar una herramienta con otra y para relacionar el estado de un molde con el número de ciclos que ha realizado, lo que convierte un informe verbal sobre el estado del molde en un número que puede ponerse junto a un costo de reemplazo. El agrietamiento en sí, y lo que lo provoca, se expone en la página de agrietamiento por fatiga térmica.
Quién repara qué
Un plan de vida del molde solo se sostiene si el lado de mantenimiento del contrato concuerda con él. La sección comercial expone la división habitual. El mantenimiento menor es el mantenimiento entre corridas de un molde en condiciones de servicio para mantener la producción en marcha, y normalmente lo proporciona el fundidor a presión. La reparación mayor y el reemplazo son normalmente del comprador, y abarcan reemplazar o reconstruir una cavidad de molde completa, una sección de molde o un corredera de núcleo compleja que constituye un porcentaje significativo del detalle de la pieza fundida, junto con el reacondicionamiento mayor del molde. A veces se solicita que el costo de reemplazo del molde se amortice en el precio por pieza.
Dos detalles deciden si el acuerdo funciona. Los componentes de desgaste rápido son reemplazados con frecuencia por el fundidor a presión, y la propiedad de esos componentes normalmente permanece con el fundidor a presión, por lo que el comprador debe leer la práctica de mantenimiento en lugar de suponerla. Y cuando un cliente espera algo específico, como un alivio de tensiones después de cierto número de ciclos, el fundidor a presión debe saberlo antes de la cotización para que pueda incluirse en los costos. La práctica de precalentamiento del molde, el diseño de la alimentación y el control de temperatura del molde se señalan como particularmente importantes para una larga vida del molde, que es el tema de la página de diseño de líneas de enfriamiento. El alivio de tensiones y la capa blanca que deja el EDM se ubican en las especificaciones que las mismas normas imponen al acero y su tratamiento, las cuales se exponen en la página de aceptación NADCA 229.
A dónde ir después
El grado que soporta las corridas más largas en aluminio y magnesio está en la página del acero para herramientas H13, y la elección de grado frente a cada metal fundido en la página de selección de acero para moldes de fundición a presión. Dónde necesita un molde un núcleo o un inserto de un material diferente está en la página de selección de machos e insertos, y cómo falla realmente un molde en la página de desgaste y falla del molde. La dureza que pierde un molde en servicio, y el nuevo tratamiento térmico que la recupera, están en la página de ablandamiento de moldes H13, la estructura que lo sustenta en la página de engrosamiento de carburos, y el tratamiento térmico de los grados para trabajo en caliente en el página de tratamiento térmico para trabajo en caliente. La tenacidad que determina cuánta fisuración puede soportar un molde antes de desprenderse está en el gráfico de resistencia al impacto.
Antes de usar esto como garantía de vida útil del molde
Esta página es un resumen de referencia de fuentes publicadas y no es una especificación de Aobo Steel, y nada aquí es un número garantizado de disparos. Las escalas de clasificación, las medidas y la clasificación se reproducen de las normas de especificación de producto de NADCA, que es un documento con derechos de autor publicado por la North American Die Casting Association, y la figura de clasificación que utiliza la norma pertenece a la empresa acreditada en ella. La vida útil del molde en un trabajo real depende de la pieza, la construcción del molde, el acero, el tratamiento, la máquina y la forma en que se opera el molde, por lo que el plan se acuerda entre el comprador y el fundidor a presión y el acero realmente suministrado se confirma en el trabajo.
Fuente, NADCA Product Specification Standards for Die Castings, secciones Tooling for Die Casting y Commercial Practices, North American Die Casting Association, 2009.