Por qué el acero para moldes necesita tratamiento térmico
El acero en su estado blando y mecanizable es fácil de cortar en la forma precisa de su cavidad. Pero el acero blando también se desgasta rápidamente. En cada ciclo, el plástico fundido fluye a través de la superficie de la cavidad, las piezas rozan contra él durante la expulsión y, durante miles de ciclos, esa fricción desgasta la superficie.
El tratamiento térmico endurece el acero para que resista ese desgaste. El proceso implica calentar el acero a una temperatura específica y luego enfriarlo de forma controlada, lo que cambia la estructura interna del acero y lo hace mucho más duro. Un molde adecuadamente endurecido mantiene su superficie y dimensiones por mucho más tiempo que uno blando.
Los fabricantes de acero como Uddeholm y Bohler publican datos detallados que muestran cómo la dureza prolonga drásticamente la vida útil de la herramienta contra el desgaste. La versión corta es simple: para cualquier molde que necesite fabricar muchas piezas, el tratamiento térmico del acero para moldes no es opcional.
Dureza y por qué es importante
La dureza se mide en la escala Rockwell C, escrita como HRC. Los números más altos significan acero más duro. Una guía aproximada:
Alrededor de HRC 30 es relativamente blando, adecuado para moldes de prototipos o de bajo volumen-
Alrededor de HRC 38 a 42 son adecuados para volúmenes de producción moderados.
Alrededor de HRC 48 a 54 está endurecido para producción de alto-volumen
Por encima de HRC 56 es muy duro y se utiliza donde la resistencia al desgaste es crítica.
La dureza adecuada del molde de inyección depende de cuántas piezas necesita fabricar el molde y del material que está moldeando. Un molde de copa de gran-volumen vive en el extremo más duro, porque tiene que sobrevivir millones de ciclos sin que la cavidad se desgaste.
Sin embargo, existe una compensación-. El acero más duro resiste el desgaste pero es más frágil y difícil de mecanizar. El arte es igualar la dureza del trabajo, no simplemente esforzarse lo más posible.
Aceros para moldes comunes y su tratamiento térmico
Los diferentes aceros están diseñados para diferentes funciones y responden al tratamiento térmico de manera diferente. Aquí hay una comparación práctica:
| Acero | Dureza típica | Mejor para | Notas |
|---|---|---|---|
| P20 | HRC 28-32 (preendurecido) | Volumen bajo a medio | Fácil de mecanizar, no necesita endurecimiento adicional |
| H13 | HRC 48-52 (endurecido) | Alto volumen, uso rudo | Excelente tenacidad y resistencia al calor. |
| S136 / 420 | HRC 48-54 (endurecido) | Piezas transparentes y cosméticas. | Resistente a la corrosión-, requiere un alto pulido |
| 718 | HRC 33-38 (preendurecido) | Moldes grandes y de volumen medio. | Buen equilibrio entre maquinabilidad y vida útil. |
por unMolde de inyección de vasos de plástico PSAl utilizar vasos transparentes o brillantes a gran volumen, el S136 endurecido a alrededor de HRC 48 a 52 es una opción común y sensata. Resiste el desgaste del volumen, adquiere el alto brillo que necesitan los vasos transparentes y resiste la corrosión que puede surgir de ciertos plásticos con el tiempo.
Cómo el tratamiento térmico cambia el diseño
Aquí está la parte que muchos compradores no se dan cuenta: el tratamiento térmico puede distorsionar ligeramente el acero. Cuando se calienta acero hasta la temperatura de endurecimiento y se templa, la pieza puede moverse, deformarse o cambiar de dimensión ligeramente.
Esto significa que el molde no puede simplemente mecanizarse hasta alcanzar el tamaño final y luego endurecerse, o las dimensiones se saldrían de la tolerancia. en cambio, buenoselección de acero para moldesy el procesamiento sigue una secuencia planificada:
Mecanice el acero hasta darle forma, dejando material sobrante.
Tratamiento térmico hasta la dureza objetivo.
Termine la máquina y muela hasta las dimensiones finales después del endurecimiento.
Pulir la superficie endurecida hasta obtener el acabado requerido.
Diseñar el molde significa anticiparse a esto. El ingeniero deja la cantidad adecuada de material adicional para el acabado post-endurecimiento y tiene en cuenta cualquier distorsión predecible. Si omite esta planificación, obtendrá un molde endurecido del tamaño incorrecto, lo cual es un error costoso de corregir.
Compensación entre dureza y maquinabilidad-
Hay una razón por la que no todos los moldes están hechos del acero más duro disponible. El acero duro es difícil y lento de mecanizar, y el acero muy duro puede ser lo suficientemente frágil como para agrietarse bajo la tensión del moldeo.
El enfoque práctico equilibra tres cosas:
Dureza suficiente para sobrevivir al volumen de producción.
Suficiente dureza para resistir el agrietamiento bajo estrés de moldeo.
Maquinabilidad razonable para que el molde pueda construirse de manera eficiente
He aquí un escenario que vemos a menudo. Un cliente pide el acero más duro posible; pensar más siempre significa mejor. De no ser por su volumen moderado, un acero resistente pre-templado habría sido más barato de mecanizar, rápido de entregar y más que duradero. Analizamos el volumen real y elegimos el acero que encaja, en lugar de endurecerlo demasiado por precaución.
Moldes de copa de PS: alto volumen significa alta dureza
La producción de vasos desechables es un juego de gran-volumen. un soloMolde de inyección de vasos de plástico PSpuede funcionar continuamente, produciendo enormes cantidades a lo largo de su vida. Ese volumen impone exigencias reales al acero.
La superficie de la cavidad debe permanecer lisa disparo tras disparo, porque cualquier desgaste se manifiesta directamente en la superficie transparente de la copa en forma de rayones o neblina. El molde también ejecuta ciclos rápidos, por lo que sufre mucha tensión térmica y mecánica. Esta combinación es la razón por la que los moldes de copa de alto-volumen necesitan acero endurecido adecuadamente de una buena fuente, tratado térmicamente correctamente y terminado después del endurecimiento.
Si se realiza el tratamiento térmico correcto, el molde funcionará durante toda su vida útil y producirá tazas limpias. Si lo hace mal, volverá al problema de desgaste de 200.000 disparos.
Cómo adaptamos el acero y el tratamiento térmico a su volumen
Nuestro enfoque comienza con su volumen de producción real, porque ese número determina la elección del acero y el objetivo de dureza. Seleccionamos el grado de acero, planificamos el tratamiento térmico para lograr la dureza adecuada y diseñamos la secuencia de mecanizado para que el molde alcance las dimensiones finales después del endurecimiento, no antes.
Para trabajos de gran-volumen, como moldes de copa, documentamos el grado del acero y la dureza medida como parte de la aceptación del molde, para que tenga pruebas de que la herramienta fue construida para durar el volumen por el que está pagando. Este certificado de dureza es un seguro barato contra un fallo por desgaste prematuro.
Preguntas frecuentes
P: ¿Por qué los moldes de inyección necesitan tratamiento térmico?
R: Porque el acero blando se desgasta rápidamente bajo la fricción del moldeado y la expulsión. El tratamiento térmico endurece el acero para que la superficie y las dimensiones de la cavidad sobrevivan miles o millones de ciclos. Para cualquier molde de producción que necesite fabricar muchas piezas, el tratamiento térmico del acero para moldes es lo que le da a la herramienta su vida útil.
P: ¿Qué dureza debe tener un molde de inyección?
R: Depende del volumen de producción y de la pieza. Los moldes de bajo-volumen pueden procesar acero más blando alrededor de HRC 30, mientras que los moldes de producción de alto-volumen generalmente se endurecen a HRC 48 o superior. Un molde de inyección de vasos de plástico PS que ejecuta millones de disparos necesita el extremo más duro. La dureza adecuada del molde de inyección equilibra la resistencia al desgaste con la tenacidad y la maquinabilidad.
P: ¿Cómo afecta el tratamiento térmico a la vida útil del molde?
R: Dramáticamente. Un molde más duro y tratado térmicamente-adecuadamente resiste el desgaste de la superficie que degrada la calidad de la pieza con el tiempo. Un molde blando produce buenas muestras tempranas y luego se desgasta, rayando las piezas y perdiendo precisión dimensional. Hacer coincidir la dureza con el volumen es uno de los factores más importantes para que un molde alcance la vida prometida.
P: ¿El tratamiento térmico cambia las dimensiones del molde?
R: Sí, un poco. Calentar y templar el acero puede causar pequeñas distorsiones o cambios dimensionales. Esta es la razón por la que los moldes se mecanizan en desbaste, luego se endurecen, luego se mecanizan y se rectifican hasta alcanzar el tamaño final. Buenos planes de diseño para esta secuencia, dejando material extra para el acabado después del endurecimiento.
P: ¿Dónde puedo encontrar un fabricante de moldes de inyección de copa PS que realice el tratamiento térmico adecuado?
R: Busque un proveedor que seleccione el grado de acero en función de su volumen real, documente la dureza como parte de la aceptación y termine el molde después del endurecimiento. Una fábrica seria de moldes para vasos de plástico le explicará su elección de acero y le proporcionará un certificado de dureza, que es su prueba de que el molde fue construido para durar.
Construya un molde que dure toda su vida
Si está comprando un molde de inyección de vasos de plástico PS o cualquier herramienta de producción de alto-volumen, la calidad del acero y el tratamiento térmico deben adaptarse a su volumen desde el principio. Díganos cuántas piezas necesita durante la vida útil del molde y le recomendaremos el acero y la dureza adecuados.
