Materiales y dureza para moldes de fundición a presión en miniatura
La fundición a presión en miniatura fabrica piezas pequeñas de zinc y de zinc-aluminio en máquinas que ciclan hasta alrededor de cien veces por minuto, manteniendo dimensiones por debajo de una milésima de pulgada. El molde no es un par de bloques. Es un conjunto de correderas, cada una formada por un molde y un vástago, y cada componente de ese conjunto tiene su propio material y su propia dureza. Esta página presenta la lista de componentes con el material y la dureza publicados para cada uno en las normas de utillaje de la NADCA, indica cuáles de esos grados son de trabajo en caliente y cuáles no, y explica para qué sirven los distintos niveles de dureza.
Cómo se ensambla un molde en miniatura
Un molde y un vástago juntos forman una corredera. Por lo tanto, un molde de cuatro correderas tiene cuatro de cada uno, dispuestos alrededor de la pieza fundida, y la propia ilustración del conjunto en la norma muestra la cabeza del molde en cada corredera, un bloque de pasadores de núcleo, una placa expulsora estacionaria y otra montada sobre el vástago, y el sistema de canales alimentado desde abajo. La máquina está programada para mover las correderas en secuencia. Después de rociar el molde con lubricante entra la corredera superior, luego la inferior, después las izquierda y derecha, y el metal se inyecta desde abajo según el principio de cámara caliente. Tras una breve solidificación las correderas salen en orden inverso y la pieza se desmolda y se sopla para limpiarla.
La eyección es una de las dos opciones que señala la norma. Una placa expulsora desprende la pieza del molde y no deja marca en ella, mientras que los pasadores expulsores estándar también son práctica común y tienden a dejar marcas en la pieza. La elección se hace en la etapa de diseño y no en el taller de utillaje. En cuanto a las cavidades, se prefieren los moldes de una sola cavidad para que todas las piezas sean idénticas, lo cual importa cuando aguas abajo hay equipos de ensamblaje automático, y los moldes de varias cavidades se usan cuando el volumen lo exige.
Material y dureza de los componentes
La tabla siguiente es la lista publicada para un molde en miniatura típico. Es corta, y conviene leer el patrón que muestra antes de los valores individuales. El H-13 aparece tres veces en tres niveles de dureza distintos, de modo que al mismo acero se le piden tres trabajos diferentes. Los dos componentes que reciben la carga de cierre son de S-7. La cabeza del molde se mantiene más dura que cualquier otra cosa del conjunto, aparte de la superficie de los pasadores expulsores.
| Componente | Material | Dureza y condición |
|---|---|---|
| Troquel | T-1 | 56 a 58 HRC |
| Inserciones y subinserciones | H-13 | 46 a 48 HRC |
| Vástago | S-7 | 54 a 56 HRC |
| Placa expulsora y portaplaca | S-7 | 54 a 56 HRC |
| Pasadores expulsores | H-13 | 65 a 74 HRC, cementado |
| Pasadores de núcleo | H-13 | 50 a 55 HRC, templado en toda la sección |
| Cruceta y bastidor | Fundición de hierro gris | No aplicable |
Materiales de construcción y requisitos de dureza para componentes típicos de moldes en miniatura, según lo publicado en la sección de fundición a presión en miniatura de las normas de especificación de producto de la NADCA. La fuente imprime los valores de dureza en la escala Rockwell C, y las designaciones de material son las designaciones de grado estadounidenses.
Los tres aceros de la lista
Dos de los tres materiales de esa tabla son aceros para herramientas de uso corriente en cualquier otra aplicación, y uno es de otra especie. El H-13 es el acero de trabajo en caliente con 5 por ciento de cromo usado en fundición a presión, forja y extrusión, y es el grado que enfrenta el metal fundido en este molde. El S-7 es un grado resistente al choque, formulado para herramientas que reciben impactos más que calor, por lo que aparece en el vástago y la placa expulsora donde la corredera cierra contra la máquina. El T-1 es un acero rápido de tipo tungsteno, un acero para herramientas de corte por origen, y aquí lleva la cabeza del molde porque la impresión es pequeña y tiene que mantener su forma.
| Grado | Qué es el grado | Qué hace en un molde en miniatura |
|---|---|---|
| H-13 | Un acero para herramientas de trabajo en caliente con 5 por ciento de cromo | Lleva las superficies de trabajo y los pasadores pequeños, en tres niveles de dureza distintos dentro del mismo molde |
| S-7 | Un acero para herramientas resistente al choque | Lleva los componentes que cierran contra la máquina, donde la tenacidad al impacto importa más que la dureza en caliente |
| T-1 | Un acero rápido de tipo tungsteno | Lleva la cabeza del molde, donde la impresión es pequeña y debe mantener su forma |
Los aceros para herramientas nombrados en la lista de componentes del molde en miniatura y la función que cumple cada uno en el conjunto.
Por qué las inserciones son más blandas que el vástago
Las inserciones y subinserciones se mantienen a 46 a 48 HRC y el vástago y la placa expulsora a 54 a 56 HRC, y la diferencia entre ellos es deliberada y no un error de la lista. Un acero de trabajo en caliente pierde tenacidad a medida que se le exige más dureza, y la inserción es el componente que ve el ciclado térmico del zinc y el rociado del molde. Mantenerla en la parte alta de los cuarenta conserva la tenacidad que resiste el agrietamiento por calor y deja un margen para retrabajar la impresión. El vástago y la placa expulsora no ven metal fundido en absoluto, solo la carga de cierre, por lo que pueden mantenerse más duros para resistir el desgaste y para la estabilidad dimensional. La misma lógica está detrás de los pasadores de núcleo a 50 a 55 HRC templados en toda la sección, que son una pieza de diámetro pequeño que debe resistir desgaste y flexión a la vez.
Los pasadores expulsores son la excepción y se les da una capa cementada. Mantenidos a 65 a 74 HRC en la superficie, un pasador resiste el desgaste de deslizarse contra el molde, mientras que el núcleo del pasador permanece lo bastante blando para sobrevivir al accionamiento. Esa combinación solo está disponible cuando la dureza se produce mediante un tratamiento superficial en lugar de templar todo el pasador en toda su sección. La disyuntiva está entre las dos propiedades, y se expone en la gráfico de resistencia al impacto y se explica para un acero de trabajo en caliente en la página de ablandamiento de moldes H13.
Grados y existencias
De los tres aceros de la lista de componentes, la línea H-13 es la que producimos y mantenemos en stock, en barra y placa forjadas, y cubre las inserciones, los pasadores de núcleo y el material de pasadores expulsores de la lista. La página del H-13 contiene el análisis y las formas de suministro, y la alternativa para un molde que está resultando sensible al agrietamiento está en la página de H11. El S-7 también es una línea de stock, porque los grados resistentes al choque se buscan en los mismos talleres de utillaje, y su rango de dureza y tratamiento están en la Página del acero para herramientas S-7 y la Tabla de dureza del S-7. El T-1 es un acero rápido al tungsteno y no un acero para trabajo en caliente; queda fuera de nuestro rango de stock estándar, y cuando se especifica un cabezal de matriz en T-1, el bloque normalmente se suministra según el plano.
A dónde ir después
Los grados para trabajo en caliente se describen en la página del acero para herramientas H13, y los materiales utilizados en los componentes de un molde de fundición a presión convencional se enumeran en la página de materiales de componentes de moldes de fundición a presión. La selección de grado según el metal fundido está en la página de selección de acero para moldes de fundición a presión y la selección de núcleo e inserto en la página de selección de machos e insertos. El lado del zinc del proceso, que es donde se ubica principalmente la fundición a presión en miniatura, se cubre en la página de materiales para fundición a presión de zinc y magnesio. Cómo fallan realmente estos moldes está en la página de agrietamiento por fatiga térmica, y cómo se confirma un grado contra su certificado en la página de verificación de calidad.
Materiales y dureza para fundición a presión en miniatura, PDF imprimible
La lista de componentes con sus valores de material y dureza, cómo se ensambla y secuencia un molde en miniatura de corredera múltiple, por qué los insertos son más blandos que el vástago, y cuáles de los grados tenemos en stock, en una hoja de referencia con nuestros datos de contacto.
Antes de usar esto como especificación de molde
Esta página es un resumen de referencia de una fuente publicada y no es una especificación de Aobo Steel. La lista de componentes, los materiales y los valores de dureza 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 el razonamiento ofrecido en torno a las cifras es práctica general de aceros para herramientas y no un requisito de ese documento. Los rangos de dureza en un molde en funcionamiento los establece el fabricante del molde según la pieza, la máquina y la producción, y el grado realmente suministrado se confirma en el trabajo.
Fuente: NADCA Product Specification Standards for Die Castings, sección Engineering and Design, Miniature Die Casting, North American Die Casting Association, 2009.