Melhores aços para moldes de fundição sob pressão
O aço ferramenta mais recomendado para a maioria dos moldes de fundição de alumínio e magnésio é Aço ferramenta H13. Oferece o melhor equilíbrio prático entre dureza a quente, tenacidade, resistência à fadiga térmica, resistência à erosão, estabilidade no tratamento térmico e custo. A seleção grau a grau para moldes e insertos está em guia de seleção de moldes e insertos para fundição sob pressão.
Para matrizes que necessitam de maior resistência e melhor resistência ao choque térmico, H11 é uma alternativa forte. Para matrizes expostas a maior erosão, abrasão ou lavagem, o H12 pode ser considerado. Para fundição sob pressão de latão e cobre, os aços para trabalho a quente com cromo 5% padrão podem amolecer muito rapidamente, portanto, aços de liga mais alta, como H21, H19, H14 e H10A são opções melhores. Para fundição sob pressão de zinco, chumbo e estanho, Aço para moldes P20 muitas vezes é a opção mais econômica porque esses metais podem ser fundidos em temperaturas mais baixas. As diretrizes de trabalho para esses moldes estão em Aplicações do aço para ferramentas P20 guia.
Use H13 para alumínio e magnésio, P20 para aplicações em baixas temperaturas com zinco, chumbo ou estanho, e H21, H19, H14 ou H10A para latão e cobre.
Aços para ferramentas recomendados pela fundição de metais e risco de falha
| Fundição de metal | Primeira escolha | Escolha alternativa | Principal risco de falha | Lógica de Seleção |
|---|---|---|---|---|
| Alumínio | H13 | H11, H12 | Verificação térmica, soldagem, erosão | H13 oferece o melhor equilíbrio entre dureza a quente, tenacidade e resistência à fadiga térmica. H11 melhora a tenacidade. H12 melhora a resistência à abrasão e à lavagem. |
| Magnésio | H13 | H11, H12 | Fadiga térmica, fissuras | A fundição de magnésio sob pressão tem requisitos de aço ferramenta semelhantes aos da fundição de alumínio sob pressão. |
| Zinco | P20 | H11, H13 | Desgaste em longos períodos de produção | O P20 é econômico para tiragens de curta a média duração. O H11 ou o H13 são melhores quando se exige uma vida útil mais longa do chip. |
| Chumbo/Estanho | P20 | H13 se for necessária uma maior vida útil da ferramenta. | Desgaste em baixas temperaturas | A temperatura de fundição mais baixa nem sempre exige aço de alta qualidade para trabalho a quente. |
| Latão | H21 | H19, H14 | Amolecimento em alta temperatura, lavagem, rachaduras térmicas | A adição de tungstênio e cobalto à liga melhora a dureza a quente e a resistência ao desgaste. |
| Ligas de cobre | H10A | H19, H21 | Estresse térmico severo, amolecimento a quente, erosão | Aços para trabalho a quente com maior teor de liga retêm melhor a dureza em temperaturas elevadas. |
A escolha do aço varia porque cada metal de fundição cria diferentes condições térmicas e de erosão. O zinco não apresenta a mesma demanda térmica que o alumínio. O alumínio, por sua vez, não apresenta o mesmo risco de amolecimento em altas temperaturas que o latão ou o cobre. É por isso que um aço universal para matrizes não é a melhor solução.
H13: Opção padrão para moldes de fundição de alumínio e magnésio.
O H13 é o aço padrão para fundição sob pressão de alumínio e magnésio, pois combina dureza a quente, tenacidade, temperabilidade e resistência à fadiga térmica em uma única classe. Pertence à família de aços ferramenta para trabalho a quente com cromo 5% e apresenta bom desempenho sob ciclos repetidos de aquecimento e resfriamento.
Na fundição sob pressão de alumínio, a superfície do molde está sujeita a trincas térmicas, ataque do alumínio fundido, erosão e soldagem. O H13 resiste melhor a esses riscos do que os aços-liga comuns porque mantém resistência útil em temperaturas elevadas e tem tenacidade suficiente para reduzir trincas. Máquinas de baixa pressão preenchem mais lentamente e operam com paredes mais finas, então o equilíbrio entre carga térmica e erosão é diferente; esse caso é abordado em guia de seleção de aço para matrizes de fundição sob pressão de baixa pressão.
Para moldes de fundição de alumínio, o aço H13 é comumente utilizado, com uma dureza em torno de 42–48 HRC. Alguns componentes do molde podem exigir uma dureza maior, mas atingir valores próximos a 50–52 HRC aumenta o risco de fissuras caso o molde apresente cantos vivos, grandes variações de seção transversal, desequilíbrio no sistema de refrigeração ou choque térmico intenso.
O H13 é a opção inicial mais segura quando o comprador precisa de um aço para matrizes balanceado para matrizes, insertos e componentes de cavidade de alumínio ou magnésio.
H11 e H12: Alternativas quando a resistência ou a resistência à erosão são importantes
H11 e H12 não substituem H13 em todos os moldes de fundição. São alternativas quando o risco de falha se altera.
O H11 é mais indicado quando a matriz exige maior tenacidade. Possui menor teor de vanádio que o H13, resultando geralmente em uma resistência ao desgaste em altas temperaturas ligeiramente inferior, porém com melhor ductilidade e resistência ao choque. Isso torna o H11 útil para matrizes grandes, formatos complexos e projetos sensíveis a trincas. Também é adequado para matrizes de fundição de alumínio, magnésio e zinco quando a principal preocupação é a ocorrência de trincas significativas ou choque térmico.
O H12 é mais adequado quando a erosão, a abrasão ou a lavagem se tornam mais importantes. Ele contém tungstênio, o que melhora a dureza a quente e a resistência à abrasão em comparação com o H11. Isso torna o H12 útil em aplicações onde a velocidade do metal fundido é alta ou a superfície da matriz está sujeita a uma ação de lavagem mais intensa.
| Aço | Melhor quando | Motivo principal |
|---|---|---|
| H11 | A matriz é grande, complexa ou sensível a rachaduras. | Maior resistência e melhor resistência ao choque térmico |
| H12 | Erosão, abrasão ou erosão superficial são mais severas. | O tungstênio melhora a dureza a quente e a resistência ao desgaste. |
| H13 | O aplicativo precisa do melhor equilíbrio geral. | Equilíbrio entre dureza a quente, tenacidade e resistência à fadiga térmica. |
Para fundição de alumínio sob pressão, geralmente são utilizados os materiais H11 e H12 com dureza em torno de 42–50 HRC, dependendo se a prioridade é a tenacidade ou a resistência ao desgaste.
H21, H19, H14 e H10A: Melhores opções para fundição sob pressão de latão e cobre.
A fundição sob pressão de latão e cobre requer uma lógica de aço diferente da fundição sob pressão de alumínio e magnésio. Esses metais expõem o molde a temperaturas muito mais altas. O aço H13 padrão pode perder dureza muito rapidamente ou sofrer fissuras térmicas severas e desgaste por inércia.
Para latão e cobre, o aço para matrizes precisa de maior dureza a quente, melhor resistência ao revenido e melhor resistência à erosão em altas temperaturas. É por isso que aços para trabalho a quente de alta liga, como H21, H19, H14 e H10A, são recomendados.
| Aço | Recurso principal | Lógica de melhor uso |
|---|---|---|
| H21 | Alto teor de tungstênio | Boa resistência ao amolecimento em altas temperaturas e à lavagem do latão. |
| H19 | Tungstênio mais cobalto | Melhor resistência a altas temperaturas, ao desgaste e à fissuração térmica. |
| H14 | Cromo mais tungstênio | Melhor dureza a quente do que as classes de cromo padrão 5%. |
| H10A | Balanço de molibdênio e vanádio | Boa retenção de dureza sob alta tensão térmica, especialmente em fundição de cobre. |
O aço H21 é uma escolha comum para moldes de fundição de latão, pois o tungstênio ajuda o aço a resistir ao amolecimento e à erosão. Uma dureza de trabalho típica para aplicações de fundição de latão é de cerca de 38 a 42 HRC. O aço H19 pode ser usado quando o molde precisa de maior resistência à fissuração térmica e ao desgaste em altas temperaturas. Uma dureza de trabalho típica para o H19 em aplicações de latão é de cerca de 38 a 44 HRC.
Esses aços exigem cuidado no manuseio. Os aços com alto teor de tungstênio resistem a altas temperaturas, mas geralmente apresentam menor tenacidade do que os aços H13 ou H11. Requerem pré-aquecimento adequado e resfriamento controlado. O resfriamento excessivo pode aumentar o risco de fissuras.
P20: Opção econômica para fundição de zinco e fundição sob pressão em baixas temperaturas.
O aço P20 é adequado para aplicações de fundição sob pressão de zinco, chumbo, estanho e outros metais em baixas temperaturas, pois esses metais não apresentam a mesma demanda térmica que o alumínio, o latão ou o cobre. O P20 geralmente é fornecido pré-endurecido, o que reduz os custos de usinagem e evita distorções causadas pelo endurecimento final após a usinagem da cavidade.
O aço P20 é geralmente fornecido com dureza entre 28 e 32 HRC, aproximadamente 300 HB. Essa dureza é suficiente para muitas produções de fundição de zinco de curta a média duração. A principal vantagem não é a dureza máxima a quente, mas sim a produção econômica, a boa usinabilidade e a estabilidade dimensional após a usinagem.
| Condições de uso | Escolha recomendada | Razão |
|---|---|---|
| Produção de fundição de zinco sob pressão em lotes de curta a média duração. | P20 | Custo mais baixo, boa usinabilidade, sem distorção de têmpera final. |
| Longos períodos de fundição de zinco | H11 ou H13 | Melhor resistência ao desgaste e maior vida útil da matriz. |
| Fundição de chumbo ou estanho | P20 | Baixa temperatura de fundição e menor demanda térmica |
O P20 não deve ser apresentado como equivalente ao H13 para cavidades severas em fundição de alumínio. Sua principal vantagem reside na fundição a baixa temperatura e no controle de custos.
Lista de verificação rápida para escolher o aço para moldes de fundição.
Antes de selecionar o aço ferramenta para um molde de fundição, verifique primeiro o metal de fundição, o volume de produção e o principal risco de falha.
| Ponto de seleção | Recomendação prática |
|---|---|
| Fundição de alumínio ou magnésio | Comece com H13 em torno de 42–48 HRC. Use H11 se o risco de fissuras for maior. Use H12 se a erosão ou o desgaste forem mais severos. |
| Fundição sob pressão de zinco, chumbo ou estanho | Use P20 para tiragens curtas a médias. Atualize para H11 ou H13 quando o volume de produção ou a demanda por desgaste aumentarem. |
| Fundição em latão ou cobre | Utilize os aços H21, H19, H14 ou H10A. Esses aços oferecem maior dureza a quente e melhor resistência ao amolecimento em altas temperaturas. |
| Seleção de dureza H13 | Não aumente demais a dureza sem considerar a geometria da matriz, o equilíbrio do resfriamento e o risco de fissuras. |
| H21 ou H19 usar | Pré-aqueça com cuidado e evite choques térmicos bruscos. Alta dureza a quente geralmente implica menor resistência a choques. |
| Seleção P20 | Utilize-o para moldes sensíveis a baixas temperaturas e custos, não para cavidades de fundição de alumínio, latão ou cobre com condições severas. |
Uma boa escolha de aço para moldes de fundição deve especificar a classe e explicar as condições de trabalho para as quais é adequado. Para a maioria dos moldes de alumínio e magnésio, o H13 continua sendo a opção mais segura. Para fundição de zinco em baixa temperatura, o P20 pode reduzir custos. Para moldes de latão e cobre, geralmente são necessários aços para trabalho a quente com maior liga.
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Antes de usar isto como especificação de aço para matriz
Esta página é um resumo de seleção para compradores, não uma especificação da Aobo Steel. A dureza de trabalho e a escolha do grau também dependem do projeto da ferramenta, da prensa, do material conformado e do tratamento térmico, e o grau final para um trabalho é confirmado junto com o fabricante do aço e o fabricante da ferramenta.
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