Selección de Materiales para Moldes: Guía Completa

Los materiales tradicionales para moldes se dividen en materiales para moldes de trabajo en frío, trabajo en calor y moldes de plástico. La selección debe cumplir requisitos de resistencia al desgaste, tenacidad, comportamiento a fatiga, rendimiento a alta temperatura, resistencia a la corrosión y fatiga térmica. La procesabilidad debe satisfacer forjabilidad, gran volumen de corte, bajo desgaste de herramienta, baja rugosidad, sensibilidad a oxidación/descarbonatación, rectificabilidad y requisitos económicos.

En la producción industrial moderna, el molde es equipo básico clave. El material y su tecnología de preparación garantizan alta calidad y larga vida del producto moldeado. La selección depende de las condiciones de trabajo específicas y el rendimiento de los materiales.

Los moldes se usan en automóviles, aviones, productos electromecánicos, electrodomésticos, plásticos, etc. El tipo de material es factor clave en la vida útil del molde.

Condiciones de Trabajo del Molde

1. La elección del material varía según las condiciones de trabajo

(1) Durante el trabajo, los requisitos de tenacidad cambian con la fuerza de impacto, y los de resistencia con la capacidad de carga requerida.
(2) Molde de trabajo en calor y molde de trabajo en frío.

El molde de trabajo en calor sufre altas temperaturas y tensiones térmicas. Necesita buena resistencia a fatiga y estabilidad térmica; se elige acero para trabajo en calor según temperatura real de trabajo.

El molde de trabajo en frío soporta impacto y fricción. Requiere buena resistencia, dureza y tenacidad; se usa acero para trabajo en frío como material principal.

2. En general, la selección debe cumplir:

(1) Resistencia al desgaste. Al deformarse plásticamente el blank en la cavidad, fluye y roza, causando desgaste que lleva a fallo. Es propiedad básica e importante. La dureza es factor principal: mayor dureza, menor desgaste. También influyen tipo, cantidad, forma, tamaño y distribución de carburos.

(2) Alta tenacidad. Condiciones de trabajo severas, a menudo bajo grandes cargas de impacto, riesgo de fractura frágil. Se requiere alta resistencia y tenacidad. Esta depende de contenido de carbono, tamaño de grano y estado organizativo.

(3) Comportamiento a fatiga. La acción cíclica de tensiones causa fatiga: fatiga por impacto múltiple de baja energía, tracción, contacto, flexión. Depende de resistencia, tenacidad, dureza e inclusiones.

(4) Rendimiento a alta temperatura. A temperaturas altas, dureza y resistencia bajan, causando desgaste prematuro o deformación plástica. El material debe tener alta estabilidad contra revenido para mantener dureza y resistencia a temperatura de trabajo.

(5) Resistencia a fatiga térmica. Ciclos de calentamiento/enfriamiento repetidos causan agrietamiento y descamación superficial, aumentan fricción, dificultan deformación plástica, reducen precisión, fallo del molde. Es forma principal de fallo en moldes de trabajo en calor; requieren alta resistencia a fatiga térmica.

(6) Resistencia a la corrosión. En moldes de plástico, cloro, flúor en el plástico generan gases corrosivos al calentarse, erosionan la cavidad, aumentan rugosidad y agravan fallo por desgaste.

Factores Estructurales del Molde

Diferentes estructuras exigen distintos materiales. Según diferencias estructurales, pueden seleccionarse materiales así:

(1) Mayor precisión del molde → menor deformación durante mecanizado → elegir materiales con diferente deformación según precisión requerida.
(2) En tratamiento térmico, la uniformidad de calentamiento/enfriamiento depende de la sección transversal. Sección mayor → peor uniformidad → elegir materiales con mejor conductividad templabilidad para uniformidad de propiedades en sección.
(3) Forma simple y fácil mecanizado → acero para herramientas de bajo coste. Forma compleja con concentración de tensiones → aleaciones de alto rendimiento con temple razonable.

Rendimiento de Proceso del Material del Molde

La fabricabilidad afecta directamente coste, rendimiento y vida del molde.

(1) Forjabilidad. La mayoría de moldes de trabajo en calor se forjan. Se desea baja resistencia a deformación y buena formabilidad en rango de temperatura de forja.
(2) Procesabilidad de tratamiento térmico. Deseable buen proceso: alta templabilidad. Para matrices grandes, alta templabilidad uniformiza propiedades en toda la sección. Permite medio de enfriamiento moderado para evitar grietas y distorsión. También: baja tendencia a oxidación/descarbonatación y crecimiento de grano, poca distorsión por tratamiento térmico.
(3) Buena mecanizabilidad. Cavidades y accesorios se forman por corte o EDM → buen torneado, fresado, rectificado, EDM. Gran volumen de corte, bajo desgaste de herramienta. Cierta soldabilidad para reparaciones.
(4) Dureza superficial uniforme y relativamente alta tras temple.
(5) Sensibilidad a oxidación y descarbonatación. Calentamiento a alta temperatura requiere buena anti-oxidación, descarbonatación lenta, insensibilidad al medio, sin picaduras.
(6) Rectificabilidad. Sin grietas ni arañazos por rectificado.
(7) Tendencia a deformación/grietas por temple. Insensible a temperatura de temple y forma de pieza, baja sensibilidad a grietas convencionales.
(8) Cumplir requisitos económicos.

La selección considera muchos factores; JTR evalúa integralmente según requerimientos específicos del cliente y ofrece sugerencias profesionales. JTR brinda servicios profesionales y rentables desde diseño hasta producción de moldes. Clientes de todo el mundo son bienvenidos a contactarnos.