Aços para moldes de plástico

Introdução aos aços para moldes

O que é aço para moldes

O aço para moldes é um aço para ferramentas projetado para a fabricação de moldes, que possui propriedades como alta dureza, resistência ao desgaste, tenacidade, estabilidade térmica, resistência à corrosão, usinabilidade e polibilidade. Diferentes tipos (por exemplo, P20, P4, P6, P21 e aços para matrizes resistentes à corrosão) são adequados para aplicações industriais específicas, como moldagem por injeção de plástico, fundição sob pressão, etc., dependendo de sua composição e processo de tratamento térmico. Esses aços, cujas propriedades são otimizadas por processos de cementação, têmpera e revenimento para atender às demandas de ambientes de alta pressão, alta temperatura e corrosão, são materiais indispensáveis para a fabricação moderna de moldes.

Principais propriedades do aço para moldes

As propriedades dos aços para matrizes permitem que eles atendam aos exigentes requisitos da fabricação de moldes. A seguir, suas principais propriedades:

1. Dureza e resistência ao desgaste

Os aços para moldes exigem alta dureza para resistir ao desgaste e garantir que o molde mantenha sua forma e estabilidade dimensional por longos períodos. Por exemplo, após a cementação, o aço para matriz P20 apresenta uma dureza superficial de 65 HRC.

2. Resistência

Os aços para moldes devem ser suficientemente tenazes para suportar as tensões e choques mecânicos do processo de moldagem, evitando rachaduras ou fraturas. Isso é particularmente importante para a resistência à manipulação mecânica e ao choque térmico.

3. Estabilidade térmica

Em ambientes de alta temperatura (por exemplo, processos de fundição sob pressão), os aços para matriz precisam manter suas propriedades e não amolecer devido a temperaturas elevadas. Por exemplo, o P20 apresenta baixa resistência ao amolecimento quando revenido, semelhante ao aço carbono comum.

4. Resistência à corrosão

A resistência à corrosão é fundamental para moldes que entram em contato com materiais corrosivos (p. ex., plásticos de PVC) ou são utilizados em ambientes úmidos. Aços inoxidáveis martensíticos para moldes com alto teor de cromo (p. ex., 13% Cr) são comumente utilizados para tais aplicações.

5. Usinabilidade

O aço para moldes deve ser facilmente usinado no formato desejado para reduzir os custos de fabricação. Por exemplo, o aço para moldes P6 pode ser recozido até uma dureza baixa (por exemplo, 180 HB) para facilitar a usinagem.

6. Polibilidade

Para moldes que exigem um alto acabamento superficial (por exemplo, moldes de moldagem de plástico transparente), o aço do molde deve ter boa polibilidade, estar livre de inclusões e ser química e estruturalmente homogêneo. Por exemplo, o aço para moldes P21 é comumente usado nesses moldes devido à sua excelente polibilidade.

Tipos e aplicações de aço para moldes

O aço para moldes é classificado em vários tipos de acordo com sua composição química e aplicação. A seguir estão os principais tipos e suas características:

1. Aço para molde P20

Características: temperabilidade média, geralmente temperado em óleo, dureza no estado de tratamento térmico de cerca de 300 HB, dureza superficial de cementação de até 65 HRC, mas a resistência ao revenimento ao amolecimento é baixa.

Aplicações: Usado para fundição sob pressão e matrizes de moldagem de plástico de ligas de baixo ponto de fusão.

2. Aço para moldes P4 e P6

P4: Aço com alto teor de cromo e molibdênio, endurecimento profundo, pequena deformação por têmpera, dureza de até 95-125 HB, com excelente resistência ao desgaste e tenacidade.

P6: Contém cerca de 3,5% de níquel, pode ser recozido a 180 HB, tem boa temperabilidade e é adequado para usinagem de cavidades de moldes.

Aplicações: P4 é usado para moldes que exigem alta tenacidade e resistência ao desgaste, e P6 é usado para moldes que exigem usinagem de cavidades complexas.

3. Aço para molde P21

Características: Contém carbono 0,80%, ligado com níquel e alumínio, cementado com uma dureza superficial de 65-66 HRC, profundidade de superfície de 0,035-0,043 polegadas, excelente polibilidade.

Aplicações: Usado em matrizes de moldagem por injeção de plástico onde é necessário um alto acabamento superficial.

4. Aços para moldes resistentes à corrosão

Características: Aço inoxidável tipicamente martensítico com alto teor de cromo (por exemplo, 13% Cr) para resistência superior à corrosão em aços de baixo carbono.

Aplicação: Utilizado para moldagem de moldes plásticos corrosivos (ex.: PVC).

5. Aço para matriz de grau de estampagem (graus de cunhagem)

Características: aço de baixo carbono para matriz, baixa dureza recozida (por exemplo, menos de 150 HB), processo de fácil prensagem (cubagem) para formar cavidades de molde, dureza de superfície cementada.

Aplicação: Utilizado para fabricação de moldes multicavidades ou moldes de formatos simples.

Requisitos de desempenho para aços de molde

Os aços para moldes são projetados para atender a requisitos de desempenho específicos para diferentes aplicações:

• Capacidade de usinagem: Baixa dureza recozida para estampagem econômica. Por exemplo, os aços P1 são mais adequados para estampagem, mas são menos utilizados devido à sua baixa temperabilidade.
• Resistência ao desgaste: Resistência à abrasão quando o material flui para dentro da matriz. Por exemplo, o aço P4 apresenta excelente resistência ao desgaste devido ao seu alto teor de cromo.
• A alta dureza superficial impede que a cavidade da matriz "afunde" sob alta pressão. Por exemplo, o aço P5 tem uma dureza de 65 HRC após a cementação.
• Tenacidade: É resistente a choques mecânicos e térmicos; por exemplo, os núcleos endurecidos de P20 e P21 proporcionam alta tenacidade.
• A baixa variação dimensional durante a têmpera mantém a precisão dimensional do molde. Por exemplo, o aço P4 apresenta distorção mínima quando temperado em óleo ou ar.
• Resistência à corrosão: adequada para ambientes corrosivos, por exemplo, aços para moldes de aço inoxidável com 13% Cr.
• Baixa perda de dureza no revenimento: mantém a dureza em altas temperaturas, por exemplo, o aço P4 perde dureza lentamente no revenimento.