Materiais e Dureza de Moldes de Fundição sob Pressão em Miniatura

A fundição sob pressão em miniatura produz peças pequenas de zinco e zinco-alumínio em máquinas que ciclam até cerca de cem vezes por minuto, mantendo dimensões abaixo de um milésimo de polegada. O molde não é um par de blocos. É um conjunto de slides, cada um sendo um molde e uma haste, e cada componente desse conjunto tem seu próprio material e sua própria dureza. Esta página apresenta a lista de componentes com o material e a dureza publicados para ele nas normas de ferramental da NADCA, define quais desses graus são de trabalho a quente e quais não são, e explica para que servem os diferentes níveis de dureza.

Como um molde em miniatura é montado

Um molde e uma haste juntos formam um slide. Um molde de quatro slides, portanto, tem quatro de cada, dispostos ao redor da peça fundida, e a própria ilustração da montagem na norma mostra a cabeça do molde em cada slide, um bloco de pinos de macho, uma placa ejetora estacionária e uma montada na haste, e o sistema de canais alimentado por baixo. A máquina é programada para mover os slides em sequência. Após o molde ser pulverizado com lubrificante, o slide superior entra, depois o slide inferior, depois os slides esquerdo e direito, e o metal é injetado por baixo pelo princípio de câmara quente. Após uma breve solidificação, os slides ciclam para fora na ordem inversa e a peça fundida é extraída e soprada para limpeza.

A ejeção é uma das duas opções que a norma indica. Uma placa ejetora retira a peça fundida do molde e não deixa marca nela, enquanto pinos ejetores padrão também são prática comum e tendem a deixar marcas na peça fundida. A escolha é feita na fase de projeto, e não na ferramentaria. Quanto às cavidades, moldes de cavidade única são preferidos para que cada peça seja idêntica, o que importa onde há equipamento de montagem automática a jusante, e moldes de múltiplas cavidades são usados onde o volume exige.

Material e dureza dos componentes

A tabela abaixo é a lista publicada para um molde em miniatura típico. É curta, e o padrão nela vale a pena ser lido antes dos valores individuais. O H-13 aparece três vezes em três níveis diferentes de dureza, portanto o mesmo aço está sendo solicitado a desempenhar três funções diferentes. Os dois componentes que recebem a carga de fechamento são o S-7. A cabeça do molde é mantida mais dura do que qualquer outra coisa no conjunto, exceto a superfície dos pinos ejetores.

Componente	Material	Dureza e condição
Molde	T-1	56 a 58 HRC
Insertos e subinsertos	H-13	46 a 48 HRC
Haste	S-7	54 a 56 HRC
Placa ejetora e suporte	S-7	54 a 56 HRC
Pinos extratores	H-13	65 a 74 HRC, cementado
Pinos de núcleo	H-13	50 a 55 HRC, temperado em toda a seção
Cruzeta e estrutura	Ferro fundido cinzento	Não aplicável

Materiais de construção e requisitos de dureza para componentes típicos de moldes em miniatura, conforme publicado na seção de fundição sob pressão em miniatura das normas de especificação de produto da NADCA. A fonte apresenta os valores de dureza na escala Rockwell C, e as designações de material são as designações de grau americanas.

Os três aços da lista

Dois dos três materiais dessa tabela são aços ferramenta em serviço comum em todos os outros lugares, e um é de outra natureza. O H-13 é o aço de trabalho a quente com 5 por cento de cromo usado em fundição sob pressão, forjamento e extrusão, e é o grau que enfrenta o metal fundido neste molde. O S-7 é um grau resistente ao choque, formulado para ferramentas que recebem impactos em vez de calor, razão pela qual aparece na haste e na placa ejetora, onde o slide fecha contra a máquina. O T-1 é um aço rápido do tipo tungstênio, um aço para ferramenta de corte por origem, e está sustentando a cabeça do molde aqui porque a impressão é pequena e precisa manter sua forma.

Grau	O que é o grau	O que ele faz em um molde em miniatura
H-13	Um aço ferramenta de trabalho a quente com 5 por cento de cromo	Sustenta as superfícies de trabalho e os pinos pequenos, em três níveis diferentes de dureza no mesmo molde
S-7	Um aço ferramenta resistente ao choque	Sustenta os componentes que fecham contra a máquina, onde a tenacidade ao impacto importa mais do que a dureza a quente
T-1	Um aço rápido do tipo tungstênio	Sustenta a cabeça do molde, onde a impressão é pequena e deve manter sua forma

Os aços ferramenta nomeados na lista de componentes de moldes em miniatura e o papel que cada um desempenha na montagem.

Por que os insertos são mais macios que a haste

Os insertos e subinsertos são mantidos a 46 a 48 HRC e a haste e a placa ejetora a 54 a 56 HRC, e a diferença entre eles é deliberada, e não um erro na lista. Um aço de trabalho a quente perde tenacidade à medida que é levado a durezas mais altas, e o inserto é o componente que sofre o ciclismo térmico do zinco e da pulverização do molde. Mantê-lo na faixa superior dos quarenta mantém a tenacidade que resiste à fissuração térmica e preserva uma margem para retrabalhar a impressão. A haste e a placa ejetora não veem metal fundido algum, apenas a carga de fechamento, portanto podem ser mantidas mais duras para desgaste e para estabilidade dimensional. A mesma lógica está por trás dos pinos de macho a 50 a 55 HRC temperados em toda a seção, que é uma peça de pequeno diâmetro que precisa resistir ao desgaste e à flexão ao mesmo tempo.

Os pinos ejetores são a exceção e recebem uma camada. Mantidos a 65 a 74 HRC na superfície, um pino resiste ao desgaste de deslizar contra o molde, enquanto o núcleo do pino permanece macio o suficiente para sobreviver ao acionamento. Essa combinação só está disponível onde a dureza é produzida por um tratamento superficial em vez de temperar o pino inteiro em toda a seção. O compromisso é entre as duas propriedades, e está apresentado na gráfico de tenacidade ao impacto e explicado para um aço de trabalho a quente na página de amolecimento de molde H13.

Graus e estoque

Dos três aços na lista de componentes, a linha H-13 é a que produzimos e mantemos em estoque, em barra e chapa forjadas, e cobre os insertos, os pinos de macho e o estoque de pinos ejetores da lista. A página do H-13 traz a análise e as formas de fornecimento, e a alternativa para um molde que está se mostrando sensível a trincas está na página do H11. O S-7 também é uma linha de estoque, porque os graus resistentes ao choque são desejados nas mesmas ferramentarias, e sua faixa de dureza e tratamento estão na página do aço ferramenta S-7 e o gráfico de dureza do S-7. O T-1 é um aço rápido ao tungstênio e não um aço para trabalho a quente, está fora da nossa faixa de estoque padrão, e quando um cabeçote de matriz é especificado em T-1 o bloco é normalmente fornecido conforme o desenho.

Para onde ir em seguida

Os próprios graus para trabalho a quente são descritos na página do aço ferramenta H13, e os materiais usados nos componentes de uma matriz de fundição sob pressão convencional estão listados na página de materiais de componentes de moldes de fundição sob pressão. A escolha do grau por metal fundido está na página de seleção de aço para moldes de fundição sob pressão e a escolha de núcleo e inserto na página de seleção de machos e insertos. O lado do zinco do processo, que é onde a fundição sob pressão em miniatura se concentra principalmente, é abordado na página de materiais de fundição de zinco e magnésio. Como essas matrizes realmente falham está na página de trinca por fadiga térmica, e como um grau é confirmado em relação ao seu certificado na página de verificação de qualidade.

Antes de usar isto como especificação de matriz

Esta página é um resumo de referência de uma fonte publicada e não é uma especificação da Aobo Steel. A lista de componentes, os materiais e os valores de dureza são reproduzidos das normas de especificação de produto da NADCA, que é um documento protegido por direitos autorais publicado pela North American Die Casting Association, e o raciocínio apresentado em torno dos números é prática geral de aço para ferramentas e não um requisito daquele documento. As faixas de dureza em uma matriz em operação são definidas pelo fabricante da matriz em função da peça, da máquina e da produção, e o grau efetivamente fornecido é confirmado no trabalho.

Fonte, NADCA Product Specification Standards for Die Castings, seção Engineering and Design, Miniature Die Casting, North American Die Casting Association, 2009.