Seleção de aço ferramenta para matrizes e insertos de fundição sob pressão

Em cada ciclo de fundição, a superfície da matriz é aquecida pelo metal líquido e depois resfriada novamente, de modo que a superfície trabalha sob tensão térmica cíclica. A fadiga térmica, uma rede de trincas superficiais, é o resultado. Alta pressão de injeção e fluxo rápido de metal adicionam erosão e deformação local, e o contato contínuo com a liga promove a soldagem, especialmente na fundição de alumínio.

Na fundição sob pressão de alumínio e magnésio, as matrizes geralmente falham por fadiga térmica e não por desgaste. Quando as trincas se iniciam cedo e crescem rapidamente, aumentar a dureza não resolve o problema: o que importa é a resistência à tensão cíclica e o crescimento lento de trincas, o que exige tenacidade e uma microestrutura estável sob aquecimento repetido. Variantes mais limpas, como graus ESR melhoram ainda mais a resistência à iniciação de trincas ao reduzir defeitos internos, o que importa em longas corridas de produção.

Quando a temperatura de fundição aumenta, como no caso de latão e ligas de cobre, o modo de falha muda. Em vez de trincar, a matriz amolece, deforma e perde estabilidade dimensional, de modo que a resistência ao amolecimento (resistência ao revenimento) se torna mais crítica que a tenacidade. O oposto ocorre no zinco e em outros trabalhos a baixa temperatura, onde a carga térmica é baixa e o custo, a usinagem e o prazo de entrega orientam a escolha.

Dureza e tenacidade são inversamente proporcionais, razão pela qual a maioria moldes para fundição sob pressão é operada na faixa de 42-50 HRC: abaixo dela a deformação torna-se mais provável, acima dela a trinca tende a acelerar. Quando um molde falha por trinca precoce, reduzir a dureza ou selecionar um grau mais tenaz geralmente é mais eficaz do que aumentar ainda mais a dureza.