Aceros para moldes de plástico

Introducción a los aceros para moldes

Qué es el acero para moldes

El acero para moldes es un acero para herramientas diseñado para la fabricación de moldes, que tiene propiedades como alta dureza, resistencia al desgaste, tenacidad, estabilidad térmica, resistencia a la corrosión, maquinabilidad y pulibilidad. Los distintos tipos (por ejemplo, P20, P4, P6, P21 y aceros para moldes resistentes a la corrosión) son adecuados para aplicaciones industriales específicas, como el moldeo por inyección de plásticos, la fundición a presión, etc., en función de su composición y del proceso de tratamiento térmico. Estos aceros, cuyas propiedades se optimizan mediante procesos de cementación, temple y revenido para satisfacer las exigencias de los entornos de alta presión, alta temperatura y corrosión, son materiales indispensables para la fabricación moderna de moldes.

Principales propiedades del acero para moldes

Las propiedades de los aceros para matrices les permiten satisfacer los exigentes requisitos de la fabricación de moldes. A continuación se enumeran sus propiedades clave:

1. Dureza y resistencia al desgaste

Los aceros para moldes requieren una dureza elevada para resistir el desgaste y garantizar que el molde mantenga su forma y estabilidad dimensional durante largos periodos de tiempo. Por ejemplo, tras el carburizado, el acero para moldes P20 tiene una dureza superficial de 65 HRC.

2. Dureza

Los aceros para moldes deben ser lo suficientemente resistentes como para soportar las tensiones mecánicas y los choques del proceso de moldeo para evitar que se agrieten o fracturen. Esto es especialmente importante para la resistencia a la manipulación mecánica y al choque térmico.

3. 3. Estabilidad térmica

En entornos de alta temperatura (por ejemplo, procesos de fundición a presión), los aceros para matrices deben mantener sus propiedades y no reblandecerse debido a las elevadas temperaturas. Por ejemplo, el P20 tiene una baja resistencia al reblandecimiento cuando se templa, similar a la del acero al carbono ordinario.

4. Resistencia a la corrosión

La resistencia a la corrosión es fundamental para los moldes que entran en contacto con materiales corrosivos (por ejemplo, plásticos de PVC) o que se utilizan en entornos húmedos. Los aceros inoxidables martensíticos para moldes con alto contenido en cromo (por ejemplo, 13% Cr) se utilizan habitualmente para este tipo de aplicaciones.

5. Maquinabilidad

El acero para moldes debe poder mecanizarse fácilmente para darle la forma deseada y reducir así los costes de fabricación. Por ejemplo, el acero para moldes P6 puede recocido a una dureza baja (por ejemplo, 180 HB) para facilitar el mecanizado.

6. Pulibilidad

Para los moldes que requieren un alto acabado superficial (por ejemplo, moldes de moldeo de plástico transparente), el acero para moldes debe tener una buena capacidad de pulido, estar libre de inclusiones y ser química y estructuralmente homogéneo. Por ejemplo, el acero para moldes P21 se utiliza habitualmente en este tipo de moldes debido a su excelente capacidad de pulido.

Tipos y aplicaciones del acero para moldes

El acero para moldes se clasifica en varios tipos según su composición química y su aplicación, a continuación se presentan los principales tipos y sus características:

1. Acero para moldes P20

Características: templabilidad media, normalmente templado en aceite, dureza en estado de tratamiento térmico de unos 300 HB, dureza superficial de carburación de hasta 65 HRC, pero la resistencia al revenido es baja.

Aplicaciones: Se utiliza para matrices de fundición a presión y moldeo de plásticos de aleaciones de bajo punto de fusión.

2. Acero para moldes P4 y P6

P4: Con alto contenido de cromo y molibdeno, acero de endurecimiento profundo, la deformación de temple es pequeña, dureza hasta 95-125 HB, con excelente resistencia al desgaste y tenacidad.

P6: Contiene aproximadamente 3,5% de níquel, se puede recocer a 180 HB, tiene buena templabilidad y es adecuado para el mecanizado de cavidades de moldes.

Aplicaciones: P4 se utiliza para moldes que requieren alta tenacidad y resistencia al desgaste, y P6 se utiliza para moldes que requieren el mecanizado de cavidades complejas.

3. Acero para moldes P21

Características: Contiene carbono 0.80%, aleado con níquel y aluminio, carburizado a una dureza superficial de 65-66 HRC, profundidad superficial de 0.035-0.043 pulgadas, excelente pulibilidad.

Aplicaciones: Se utiliza en matrices de moldeo por inyección de plástico donde se requiere un acabado superficial elevado.

4. Aceros para moldes resistentes a la corrosión

Características: Acero inoxidable típicamente martensítico con alto contenido en cromo (por ejemplo, 13% Cr) para una resistencia a la corrosión superior a la de los aceros al carbono de baja aleación.

Aplicación: Se utiliza para moldear plásticos corrosivos (por ejemplo, PVC).

5. Acero para matrices de grado de estampación (grados de cubo)

Características: acero para moldes con bajo contenido en carbono, baja dureza de recocido (por ejemplo, inferior a 150 HB), fácil de prensar (hubbing) para formar cavidades en el molde, dureza superficial carburada.

Aplicación: Se utiliza para la fabricación de moldes de varias cavidades o moldes de formas simples.

Requisitos de rendimiento de los aceros para moldes

Los aceros para moldes están diseñados para cumplir requisitos de rendimiento específicos para distintas aplicaciones:

• Hubbabilidad: Baja dureza de recocido para una estampación económica. Por ejemplo, los aceros P1 son los más adecuados para la estampación, pero se utilizan menos debido a su baja templabilidad.
• Resistencia al desgaste: Resistencia a la abrasión cuando el material fluye dentro de la matriz. Por ejemplo, el acero P4 tiene una excelente resistencia al desgaste debido a su alto contenido en cromo.
• Una elevada dureza superficial impide que la cavidad de la matriz se "hunda" bajo alta presión. Por ejemplo, el acero P5 tiene una dureza de 65 HRC tras el carburizado.
• Tenacidad: Es resistente a los choques mecánicos y térmicos; por ejemplo, los núcleos endurecidos de P20 y P21 proporcionan una gran tenacidad.
• El bajo cambio dimensional durante el enfriamiento mantiene la precisión dimensional del molde. Por ejemplo, el acero P4 presenta una distorsión mínima cuando se templa en aceite o aire.
• Resistencia a la corrosión: adecuado para entornos corrosivos, por ejemplo, aceros para moldes de acero inoxidable con 13% Cr.
• Baja pérdida de dureza en el revenido: mantiene la dureza a altas temperaturas, por ejemplo, el acero P4 pierde dureza lentamente en el revenido.