Los aceros para herramientas más recomendados para matrices de fundición a presión
El acero para herramientas más recomendado para la mayoría de los moldes de fundición a presión de aluminio y magnesio es Acero para herramientas H13. Ofrece el mejor equilibrio práctico entre dureza en caliente, tenacidad, resistencia a la fatiga térmica, resistencia a la erosión, estabilidad al tratamiento térmico y coste.
Para matrices que necesitan mayor tenacidad y mejor resistencia al choque térmico, H11 es una alternativa sólida. Para matrices expuestas a una erosión, abrasión o lavado más intensos, se puede considerar el H12. Para la fundición a presión de latón y cobre, los aceros de trabajo en caliente de cromo 5% estándar pueden ablandarse demasiado rápido, por lo que se recomiendan aceros de aleación más alta como H21, H19, H14 y H10A son mejores opciones. Para fundición a presión de zinc, plomo y estaño, Acero para moldes P20 Suele ser la opción más económica porque estos metales se pueden fundir a temperaturas más bajas.
Utilice H13 para aluminio y magnesio, P20 para aplicaciones de baja temperatura con zinc, plomo o estaño, y H21, H19, H14 o H10A para latón y cobre.
Aceros para herramientas recomendados según el metal de fundición y el riesgo de fallo.
| Fundición de metales | Primera opción | Opción alternativa | Riesgo principal de fallo | Lógica de selección |
| Aluminio | H13 | H11, H12 | Comprobación por calor, soldadura, erosión | H13 ofrece el mejor equilibrio entre dureza en caliente, tenacidad y resistencia a la fatiga térmica. H11 mejora la tenacidad. H12 mejora la resistencia a la abrasión y al lavado. |
| Magnesio | H13 | H11, H12 | fatiga térmica, agrietamiento | La fundición a presión de magnesio tiene requisitos de acero para herramientas similares a los de la fundición a presión de aluminio. |
| Zinc | P20 | H11, H13 | Desgaste en series de producción largas | El P20 es económico para tiradas cortas o medianas. El H11 o el H13 son mejores cuando se requiere una mayor vida útil del troquel. |
| Plomo / Estaño | P20 | H13 si se necesita una mayor vida útil de la herramienta. | Desgaste a bajas temperaturas | Una temperatura de fundición más baja no siempre requiere un acero de trabajo en caliente de primera calidad. |
| Latón | H21 | H19, H14 | Suavizado a alta temperatura, lavado, control de calor | La aleación de tungsteno y cobalto mejora la dureza en caliente y la resistencia al desgaste por altas temperaturas. |
| Aleaciones de cobre | H10A | H19, H21 | Estrés térmico severo, reblandecimiento por calor, erosión | Los aceros para trabajo en caliente con mayor aleación conservan mejor su dureza a temperaturas elevadas. |
La elección del acero varía porque cada metal de fundición genera diferentes condiciones térmicas y erosivas. El zinc no genera la misma demanda térmica que el aluminio. El aluminio no genera el mismo riesgo de reblandecimiento a altas temperaturas que el latón o el cobre. Por eso, un acero universal para matrices no es la mejor solución.
H13: Opción estándar para matrices de fundición a presión de aluminio y magnesio.
El acero H13 es el acero estándar para moldes de aluminio y magnesio, ya que combina dureza en caliente, tenacidad, templabilidad y resistencia a la fatiga térmica en una sola calidad. Pertenece a la familia de aceros para herramientas de trabajo en caliente al cromo 5% y ofrece un buen rendimiento bajo ciclos repetidos de calentamiento y enfriamiento.
En la fundición de aluminio a presión, la superficie del molde está expuesta a agrietamiento por calor, ataque del aluminio fundido, erosión y soldadura. El acero H13 resiste mejor estos riesgos que los aceros aleados comunes, ya que mantiene su resistencia útil a altas temperaturas y posee la tenacidad suficiente para reducir el agrietamiento.
Para los moldes de fundición de aluminio, se suele utilizar H13, con una dureza de entre 42 y 48 HRC. Algunos componentes del molde pueden requerir una dureza mayor, pero aumentarla hasta 50-52 HRC incrementa el riesgo de agrietamiento si el molde presenta esquinas afiladas, grandes cambios de sección, un equilibrio de refrigeración deficiente o un fuerte choque térmico.
El acero H13 es la opción inicial más segura cuando el comprador necesita un acero para matrices equilibrado para matrices, insertos y componentes de cavidades de aluminio o magnesio.
H11 y H12: Alternativas cuando la dureza o la resistencia a la erosión son importantes.
Los troqueles H11 y H12 no sustituyen al H13 en todos los moldes de fundición a presión. Son alternativas cuando cambia el riesgo de fallo.
El H11 es mejor cuando el molde requiere mayor tenacidad. Tiene menor contenido de vanadio que el H13, por lo que generalmente ofrece una resistencia al desgaste a altas temperaturas ligeramente inferior, pero mayor ductilidad y resistencia al impacto. Esto hace que el H11 sea útil para moldes grandes, formas complejas y diseños sensibles al agrietamiento. También es adecuado para moldes de fundición a presión de aluminio, magnesio y zinc cuando el agrietamiento excesivo o el choque térmico son la principal preocupación.
El H12 es superior cuando la erosión, la abrasión o el lavado adquieren mayor importancia. Contiene tungsteno, lo que mejora la dureza en caliente y la resistencia a la abrasión en comparación con el H11. Esto hace que el H12 sea útil en aplicaciones donde la velocidad del metal fundido es alta o la superficie del molde está sometida a un lavado más intenso.
| Acero | Mejor cuando | Razón principal |
| H11 | El troquel es grande, complejo o susceptible a agrietarse. | Mayor tenacidad y mejor resistencia al choque térmico. |
| H12 | La erosión, la abrasión o el lavado son más graves. | El tungsteno mejora la dureza en caliente y la resistencia al desgaste. |
| H13 | La aplicación necesita el mejor equilibrio general. | Dureza en caliente, tenacidad y resistencia a la fatiga térmica equilibradas. |
Para la fundición de aluminio a presión, generalmente se utilizan las aleaciones H11 y H12 con una dureza aproximada de 42 a 50 HRC, dependiendo de si la prioridad es la tenacidad o la resistencia al desgaste.
H21, H19, H14 y H10A: Mejores opciones para la fundición a presión de latón y cobre.
La fundición a presión de latón y cobre requiere una composición de acero diferente a la de la fundición a presión de aluminio y magnesio. Estos metales exponen el molde a temperaturas mucho más elevadas. El acero H13 estándar puede perder dureza con demasiada rapidez o sufrir agrietamiento y desgaste severos por el calor.
Para el latón y el cobre, el acero para matrices requiere mayor dureza en caliente, mejor resistencia al revenido y mayor resistencia a la erosión por altas temperaturas. Por ello, se recomiendan aceros para trabajo en caliente de alta aleación como el H21, el H19, el H14 y el H10A.
| Acero | Característica principal | Lógica de mejor uso |
| H21 | Alto contenido de tungsteno | Buena resistencia al ablandamiento por altas temperaturas y al lavado del latón. |
| H19 | Tungsteno más cobalto | Mayor resistencia a altas temperaturas, resistencia al desgaste y resistencia al agrietamiento por calor. |
| H14 | Cromo más tungsteno | Mayor dureza en caliente que los grados de cromo estándar 5%. |
| H10A | Equilibrio entre molibdeno y vanadio | Buena retención de la dureza bajo altas tensiones térmicas, especialmente en la fundición de cobre. |
El acero H21 es una opción común para moldes de latón fundido a presión, ya que el tungsteno ayuda al acero a resistir el ablandamiento y el desgaste. La dureza de trabajo típica para aplicaciones de fundición de latón a presión es de aproximadamente 38 a 42 HRC. El acero H19 se puede usar cuando el molde requiere mayor resistencia al agrietamiento por calor y al desgaste a altas temperaturas. La dureza de trabajo típica para el acero H19 en aplicaciones de latón es de aproximadamente 38 a 44 HRC.
Estos aceros requieren un uso cuidadoso. Los aceros con alto contenido de tungsteno resisten altas temperaturas, pero suelen tener menor tenacidad que los aceros H13 o H11. Requieren un precalentamiento adecuado y un enfriamiento controlado. Un enfriamiento excesivo puede aumentar el riesgo de agrietamiento.
P20: Opción económica para fundición a presión de zinc y a baja temperatura.
El P20 es adecuado para aplicaciones de fundición a presión de zinc, plomo, estaño y otros metales a baja temperatura, ya que estos metales no generan la misma demanda térmica que el aluminio, el latón o el cobre. El P20 se suele suministrar pretemplado, lo que reduce los costes de mecanizado y evita la deformación causada por el endurecimiento final tras el mecanizado de la cavidad.
El P20 se suele suministrar con una dureza de entre 28 y 32 HRC, aproximadamente 300 HB. Esta dureza es suficiente para muchas series de fundición de zinc de longitud corta a media. Su principal ventaja no reside en la máxima dureza en caliente, sino en la producción económica, la buena maquinabilidad y la estabilidad dimensional tras el mecanizado.
| Condiciones de uso | Opción recomendada | Razón |
| Series cortas a medianas de fundición a presión de zinc | P20 | Menor coste, buena maquinabilidad, sin distorsión por endurecimiento final. |
| Largas series de fundición a presión de zinc | H11 o H13 | Mayor resistencia al desgaste y mayor vida útil del troquel. |
| Fundición a presión de plomo o estaño | P20 | Baja temperatura de fundición y menor demanda térmica |
El P20 no debe considerarse equivalente al H13 en cavidades de fundición de aluminio severas. Su principal valor reside en la fundición a baja temperatura y el control de costes.
Lista de verificación rápida para elegir acero para matrices de fundición a presión
Antes de seleccionar el acero para herramientas para un molde de fundición a presión, primero verifique el metal de fundición, el volumen de producción y el principal riesgo de falla.
| Punto de selección | Recomendación práctica |
| Fundición a presión de aluminio o magnesio | Comience con H13 a una dureza de aproximadamente 42–48 HRC. Use H11 si el riesgo de agrietamiento es mayor. Use H12 si la erosión o el desprendimiento son más severos. |
| Fundición a presión de zinc, plomo o estaño | Utilice P20 para tiradas cortas o medianas. Actualice a H11 o H13 cuando aumente el volumen de producción o la demanda de desgaste. |
| Fundición a presión de latón o cobre | Utilice aceros H21, H19, H14 o H10A. Estos aceros ofrecen mayor dureza en caliente y mejor resistencia al ablandamiento a altas temperaturas. |
| Selección de dureza H13 | No aumente demasiado la dureza sin tener en cuenta la geometría del troquel, el equilibrio de la refrigeración y el riesgo de agrietamiento. |
| Uso de H21 o H19 | Precaliente con cuidado y evite choques térmicos bruscos. Una alta dureza en caliente suele ir acompañada de una menor resistencia a los choques. |
| Selección P20 | Úselo para matrices de baja temperatura y sensibles al costo, no para cavidades de fundición a presión de aluminio, latón o cobre que requieran un uso intensivo. |
Para elegir un buen acero para moldes de fundición a presión, es importante especificar el grado y explicar las condiciones de trabajo para las que es adecuado. Para la mayoría de los moldes de aluminio y magnesio, el H13 sigue siendo la opción más segura. Para la fundición a presión de zinc a baja temperatura, el P20 puede reducir los costos. Para moldes de latón y cobre, generalmente se requieren aceros para trabajo en caliente de mayor aleación.