Selección de acero para herramientas para matrices de fundición a presión a baja presión

La fundición a presión a baja presión (LPDC) es un proceso controlado de llenado por el fondo en el que el metal fundido es empujado hacia la cavidad de la matriz mediante presión de gas. El comportamiento de llenado estable reduce la turbulencia y la porosidad, pero no reduce la carga térmica y química sobre la matriz.

Las matrices de LPDC operan bajo calentamiento y enfriamiento cíclicos. El contacto con aluminio o magnesio fundido eleva rápidamente la temperatura superficial, seguido de enfriamiento durante la solidificación y la eyección de la pieza. Este ciclo repetido conduce a fatiga térmica (agrietamiento por calor). Al mismo tiempo, el flujo continuo de metal causa erosión superficial e interacción química, como el soldado, especialmente en aleaciones de aluminio.

Factores de selección

La selección se centra en la resistencia a la fatiga térmica, la propagación de grietas, el ablandamiento y la transferencia de calor en condiciones cíclicas.

Resistencia a la fatiga térmica (agrietamiento por calor)
La fatiga térmica es el modo principal de falla en las matrices de LPDC. Es impulsada por cambios repetidos de temperatura y no solo por la temperatura máxima. El acero debe resistir la iniciación de grietas y ralentizar el crecimiento de grietas bajo tensión cíclica. Esto requiere resistencia y tenacidad estables a la temperatura de operación.

Equilibrio entre tenacidad y resistencia al desgaste
Aumentar la dureza mejora la resistencia a la erosión y al flujo de metal, pero reduce la resistencia a la fractura. En las matrices de LPDC, la falla a menudo ocurre por agrietamiento en lugar de desgaste uniforme. Las matrices con esquinas afiladas, secciones delgadas o concentración de tensiones requieren mayor tenacidad. Las geometrías más simples y las grandes superficies de contacto pueden priorizar la resistencia al desgaste.

Dureza en caliente (resistencia al revenido)
La exposición térmica repetida puede reducir la dureza en el acero que carece de resistencia al revenido. La pérdida de dureza conduce a deformación plástica, inestabilidad dimensional y daño superficial acelerado. El material debe mantener la dureza bajo calentamiento cíclico.

Conductividad térmica
La conductividad térmica afecta los gradientes de temperatura internos. Una mayor conductividad reduce la tensión térmica y ralentiza la formación de grietas por agrietamiento por calor, especialmente en matrices refrigeradas por agua.

Aceros para herramientas recomendados

Tabla resumen