Optimización de Superficies de Moldes: Técnicas Avanzadas de Acabado para Rendimiento Superior

Este artículo presenta las tecnologías de acabado superficial de moldes comúnmente usadas desde tres aspectos: método físico de acabado superficial, método químico de acabado superficial y método de recubrimiento superficial.

Breve Introducción al Molde

Los moldes son diversas herramientas usadas en producción industrial para obtener productos deseados mediante moldeo por inyección, soplado, fundición a presión, forjado, fundición, estampado y otros métodos. Un molde es una herramienta para fabricar un artículo con forma. Está compuesto de varias partes y realiza el procesado de la forma del objeto mediante el cambio de estado físico del material a conformar.

El molde da al bloque una forma y tamaño específicos mediante fuerza externa. Se usa ampliamente en extrusión, fundición a presión, prensado de piezas de metalurgia de polvos, y moldeo por compresión o inyección de cerámica, caucho y otros productos.

Proceso de Acabado Superficial y Molde

En la producción moderna, los moldes se usan ampliamente. Como equipos de proceso importantes, son esenciales para producir diversos productos industriales. Con el desarrollo de industrias como aeroespacial y automoción, los requisitos de tecnología de procesado de moldes aumentan. En fabricación de moldes, la tecnología de acabado superficial se usa ampliamente. Mediante el proceso de acabado, se compensan deficiencias del material del molde, orientándolo hacia direcciones más diversificadas.

En el proceso de acabado superficial del molde, las propiedades del material pueden cambiarse por métodos físicos, químicos, de recubrimiento, etc. El material y rendimiento superficial del molde mejoran sustancialmente. La aplicación de diversas tecnologías cambia el rendimiento, composición y estructura de la capa superficial, logrando mejora y optimización sustancial del rendimiento superficial. Por ejemplo: mejora fricción, aislamiento térmico, desmoldeo, resistencia al desgaste, dureza, resistencia a agarrotamiento, oxidación y corrosión. La vida útil del molde aumenta considerablemente. La tecnología de acabado es significativa para reducir costes, mejorar calidad y extender vida útil, además de mejorar eficiencia productiva y aprovechar el potencial del material.

Procesos Comunes de Acabado Superficial de Moldes

1. Acabado Superficial Físico

Principalmente tres aspectos: temple superficial de alta frecuencia, tecnología de recubrimiento superficial y temple superficial por llama.

• Temple de Alta Frecuencia

Consiste en colocar el molde en campo magnético alterno para calentarlo. Tras el temple en tratamiento superficial, la superficie tiene mayor dureza, 2-3 HRC más que temple general, y es relativamente frágil, mejorando significativamente la resistencia a fatiga del molde.

Se usa mayormente para temple superficial de piezas metálicas industriales. Método de tratamiento térmico que genera corriente inducida en la superficie, calentando rápidamente y templando rápido. El temple por inducción no es adecuado para moldes de formas complejas.

• Tecnología de Recubrimiento Superficial

Usa principalmente las propiedades del recubrimiento externo para procesar el molde.

• Proceso de Temple Superficial por Llama

Tratamiento térmico donde se rocía llama de combustión de acetileno y oxígeno sobre la superficie, calentando rápidamente a temperatura de temple. Inmediatamente se rocía agua sobre la superficie. Adecuado para producción unitaria o en pequeños lotes, piezas grandes de acero al carbono medio y aleado que requieren superficies duras, resistentes al desgaste y que soporten cargas de impacto.

2. Acabado Superficial Químico

Consiste en colocar el molde en un medio activo a cierta temperatura para mantenimiento térmico, infiltrando uno o más elementos en la superficie. Objetivo: cambiar la estructura y composición química de la superficie.

Penetra diferentes elementos según la superficie para mejorar resistencia al desgaste y corrosión. Los métodos se distinguen por los elementos infiltrados: boruración, nitruración, cementación, carbonitruración, vanadización, aluminización, etc. La resistencia a corrosión, desgaste, oxidación y fatiga de la superficie mejora considerablemente.

• Boruración

Muchos métodos: boruración en baño de sales, sólida, gaseosa. Internacionalmente más comunes: sólida y baño de sales.

Principalmente para resistencia al desgaste y cierta resistencia a corrosión. Mejora dureza superficial, resistencia al desgaste, calor y corrosión.

• Cementación

Mayormente aceros de bajo carbono o baja aleación. Busca alta dureza y resistencia al desgaste en capa superficial, manteniendo tenacidad y plasticidad del núcleo. Material de grado inferior reemplaza al superior mediante cementación y temple, reduciendo coste de fabricación manteniendo calidad.

Adecuada para moldes con grandes cargas de impacto o desgaste severo. No apta para moldes de alta precisión: temperatura alta en cementación requiere tratamiento térmico posterior, causando gran deformación.

• Nitruración

El nitrógeno forma superficie benigna según requisitos y penetra en proceso de temple del molde. Antigripado, resistencia al calor, corrosión, fatiga y desgaste alcanzan alto nivel. Comparado con cementación, temperatura de nitrocarburación es mucho menor (~500-600 °C), deformación del molde pequeña, mejorando calidad global.

Por alto coste, largo tiempo de operación y proceso complejo, se usa en moldes con altos requisitos de resistencia al calor, precisión y desgaste.

La velocidad del método de infiltración es rápida, deformación pequeña, alta resistencia al desgaste, aumenta considerablemente vida útil.

• Nitrocarburación

Tratamiento químico de nitrógeno y carbono en profundidad en la superficie. Generalmente: carbonitruración líquida y carbonitruración gaseosa. Ventajas: velocidad de tratamiento más rápida, menor deformación, mayor resistencia a adhesión y desgaste, mejora vida del molde.

3. Método de Tratamiento por Recubrimiento Superficial

(1) Implantación iónica: vapor o gas de elemento metálico introducido en cámara de ionización, ionizado en iones positivos, acelerado por alta tensión para incrustarse en sólido a alta velocidad. Mejora propiedades mecánicas superficiales y resistencia al desgaste.

(2) Proyección térmica de recubrimiento cermet: mejora resistencia al impacto, adhesión, dureza.

(3) Electrodeposición: temperatura de operación baja, deformación del molde menor, no afecta su rendimiento.

Conclusión

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