Tipos de aço comuns usados ​​em moldes de injeçãoUm guia prático?

Por que a escolha do aço para molde afeta tudo, desde o custo até a qualidade da peça

O aço para molde não é apenas um material estrutural que mantém unida a forma da cavidade. Ele determina diretamente quantas peças o molde pode produzir antes de se desgastar, quão bem ele resiste à corrosão de certos plásticos ou aditivos e quão fino é o polimento de superfície que ele pode suportar, o que é extremamente importante para peças cosméticas.

Um cenário real - um molde que se desgastou anos antes do previsto

Imagine um fabricante que escolheu um tipo de aço mais macio-de custo mais baixo para um molde que espera executar um cronograma de produção de volume-genuinamente alto, principalmente para economizar no orçamento inicial de ferramentas. No primeiro ano, o desgaste na área da entrada e ao longo das bordas afiadas da cavidade tornou-se perceptível o suficiente para começar a afetar as dimensões das peças, muito antes de a produção estar quase concluída. Substituir ou reparar extensivamente o molde no meio do{4}}projeto acabou custando significativamente mais do que a diferença entre o tipo de aço original e uma alternativa mais dura especificada adequadamente custaria desde o início. Na verdade, as economias iniciais não economizaram nada depois que todo o ciclo de vida da produção foi contabilizado.

As duas categorias amplas - aço para ferramentas pré-endurecido versus aço para ferramentas endurecido

O que “dureza” realmente significa para o desempenho do molde

Os aços para moldes geralmente se enquadram em duas grandes categorias. Os aços pré-endurecidos chegam da siderúrgica já endurecidos a um nível moderado, prontos para usinagem sem a necessidade de uma etapa separada de tratamento térmico após o corte da cavidade. Os aços para ferramentas endurecidos são usinados primeiro em um estado mais macio e funcional e, em seguida,{3}}tratados termicamente para atingir uma dureza final significativamente maior, um processo que aumenta tempo e custo, mas produz um molde capaz de volumes de produção muito maiores antes de se desgastar. A dureza em si é medida na escala Rockwell C, e números HRC mais altos geralmente correspondem a melhor resistência ao desgaste, embora uma dureza muito alta também possa tornar um aço mais frágil ou difícil de usinar com detalhes finos.

Aço P20 - O padrão comum para moldes de volume-moderado

Molde de injeção de capa de telefone de mesa - Onde P20 se encaixa bem

O P20 é um dos aços para moldes pré{1}}endurecidos mais amplamente utilizados, atingindo normalmente cerca de 28{4}}32 HRC, oferecendo um equilíbrio razoável entre usinabilidade, resistência moderada ao desgaste e custo. Um molde de injeção de capa de telefone de mesa com complexidade estrutural moderada e um volume de produção médio- esperado é uma boa opção para P20, uma vez que o aço é usinado com relativa facilidade, mesmo com recursos detalhados de nervuras e saliências, enquanto ainda se mantém razoavelmente bem em uma execução de produção que não entra em território de volume extremamente alto.

Aço H13 - tenacidade para aplicações de maior-volume e maior{3}}tensão

Molde de injeção de caixas de purificador de água - Por que o H13 é adequado para cavidades estruturais maiores

O H13 é um aço para ferramentas endurecido, normalmente{1}}tratado termicamente até cerca de 48-52 HRC, conhecido por sua boa tenacidade e resistência ao desgaste sólido, tornando-o uma escolha comum para moldes que devem lidar com volumes de produção mais altos ou geometrias de cavidade mais exigentes mecanicamente. Um molde de injeção de caixas de purificador de água, com seu tamanho de cavidade maior e demandas estruturais discutidas em artigos anteriores desta série, se beneficia da combinação de tenacidade e resistência ao desgaste do H13, uma vez que moldes maiores experimentam mais tensão mecânica cumulativa durante cada ciclo simplesmente devido ao seu tamanho, e a tenacidade do H13 ajuda a resistir à trinca sob esse estresse repetido melhor do que um aço pré-endurecido mais macio faria.

Aço S136 - Resistência à corrosão e acabamento cosmético de alto-polimento

Molde de injeção transparente da família de bandejas PS - Por que S136 é adequado para peças opticamente transparentes

O S136 é um aço para ferramentas do tipo-inoxidável endurecido, também normalmente na faixa de 48-52 HRC após tratamento térmico, mas com resistência à corrosão significativamente melhor que o H13 e capacidade de obter um acabamento excepcionalmente fino e de alto polimento. UMMolde de injeção familiar de bandeja PS transparentebeneficia significativamente especificamente da capacidade de polimento do S136, uma vez que alcançar uma clareza óptica genuína em uma peça moldada depende muito do polimento impecável da própria superfície da cavidade, qualquer imperfeição na superfície do aço é transferida diretamente para a peça plástica. A resistência à corrosão do S136 também é importante para moldes que ficarão armazenados entre as execuções de produção ou operarão em ambientes de fabricação úmidos, já que a corrosão superficial em uma cavidade com alto-polimento é mais prejudicial visualmente e mais difícil de reparar completamente do que em um molde com acabamento-texturizado ou fosco.

Ferramentas de alumínio - quando fazem sentido em vez de aço

As ferramentas de alumínio não são aço, mas vale a pena mencionar, pois são uma opção legítima para situações específicas. Os moldes de alumínio são significativamente mais baratos e rápidos de produzir do que as ferramentas de aço e conduzem o calor com muito mais eficiência, o que pode reduzir significativamente o tempo do ciclo. A desvantagem é uma vida útil esperada do molde dramaticamente mais curta, geralmente adequada apenas para prototipagem, ferramentas de ponte enquanto um molde de aço de produção está sendo construído ou ciclos de produção de volume genuinamente-baixos, uma vez que o alumínio simplesmente não suporta o mesmo desgaste e ciclos repetidos que as ferramentas de aço suportam.

Comparação-de aço lado a-lado

Dureza, resistência ao desgaste, resistência à corrosão e custo

Esta comparação destaca por que a seleção do aço não envolve apenas escolher a opção mais difícil disponível. S136 e H13 compartilham dureza semelhante, mas a resistência à corrosão e a capacidade de polimento do S136 têm um custo real que só faz sentido quando essas propriedades específicas realmente importam para a peça que está sendo produzida.

Combinando a escolha do aço com o volume de produção esperado

Expectativas de contagem de tiros por tipo de aço

O volume de produção é muitas vezes o fator mais importante na seleção do aço, uma vez que um molde construído com qualidade de aço insuficiente para seu uso real se desgastará e exigirá reparos ou substituição dispendiosos muito antes de as necessidades de produção do projeto serem atendidas.

A escolha do aço com base em uma estimativa honesta e realista do volume total de produção esperado durante todo o ciclo de vida do molde, em vez da cotação mais barata ou de especificações excessivas desnecessárias, produz consistentemente o melhor resultado geral de custo.

Tratamento de superfície e revestimentos que prolongam a vida útil do molde

Além da seleção do aço base, os tratamentos de superfície, como nitretação ou revestimentos especializados, podem ampliar significativamente a resistência ao desgaste e a proteção contra corrosão, sem exigir a transição para um tipo de aço base mais caro. A nitretação, um processo de tratamento-térmico que endurece especificamente a camada superficial do aço, é comumente aplicada ao P20 e aços similares para aumentar a resistência ao desgaste mais próxima do que um aço naturalmente mais duro ofereceria, muitas vezes a um custo total menor do que simplesmente especificar um aço base mais duro desde o início. Esses tratamentos não são um substituto completo para a escolha do aço base correto para aplicações genuinamente exigentes, mas são uma consideração válida para projetos situados perto do limite entre duas opções de tipos de aço.

Tendências do setor - Por que mais compradores estão perguntando sobre certificação e fornecimento de aço

Os compradores que adquirem ferramentas internacionalmente tornaram-se mais propensos a solicitar documentação específica de origem e certificação do aço, em parte devido à qualidade inconsistente experimentada com aço de origem-não verificada ou mista na cadeia de fornecimento de fabricação mais ampla. Isso levou fabricantes de ferramentas mais respeitáveis ​​a adquirir fornecedores de aço estabelecidos e rastreáveis ​​e a fornecer certificados de materiais como parte padrão de seu processo de cotação, em vez de tratar o fornecimento de aço como um detalhe interno do qual os compradores não precisam de visibilidade. Também tem havido um interesse crescente em especificar a verificação de dureza pós--tratamento térmico-como um produto padrão, em vez de simplesmente confiar na especificação nominal de um tipo de aço sem confirmação de que o tratamento térmico real alcançou o resultado pretendido.

Padrões de qualidade e certificação para moldes de aço

Certificados de materiais e verificação de dureza após tratamento térmico

Um fabricante respeitável deve ser capaz de fornecer um certificado de material confirmando o tipo de aço real usado em seu molde, juntamente com dados de testes de dureza de tratamento pós--térmico-para aços endurecidos como H13 ou S136, em vez de confiar apenas na especificação de grau nominal sem verificação. Essa distinção é importante porque a qualidade do tratamento térmico varia genuinamente entre as instalações, e um aço nominalmente especificado como H13 que não foi tratado termicamente-corretamente pode não fornecer a dureza ou o desempenho pelo qual a classe é conhecida. Solicitar essa documentação, especialmente para projetos-de maior volume ou com maior exigência estética, é uma prática razoável e cada vez mais padrão, e não uma solicitação incomum.

Como escolher o aço para molde certo para o seu projeto - Uma lista de verificação prática

Estime seu volume total de produção realista ao longo da vida útil esperada do molde antes de selecionar um tipo de aço

Para peças esteticamente exigentes, com alto{0}}polimento ou opticamente transparentes, priorize o S136 ou um aço polido com resistência-à corrosão semelhante

Para cavidades maiores e estruturalmente exigentes, prefira aços para ferramentas endurecidos H13 ou similares devido à sua tenacidade sob tensões repetidas

Para peças moderadas-de volume e moderadamente complexas, o P20 geralmente oferece o melhor equilíbrio entre custo e desempenho

Considere tratamentos de superfície como nitretação para projetos situados perto do limite entre duas opções de classe de aço

Solicite certificados de materiais e verificação de dureza pós-tratamento-térmico-, especialmente para classes de aço endurecido

Fornecimento de moldes construídos com o aço certo - O que perguntar a um fabricante

Documentação de aço, prazo de entrega e MOQ para pedidos em grandes quantidades

Um fabricante de moldes de injeção experiente deve ser capaz de explicar claramente sua recomendação de tipo de aço para seu projeto específico, em vez de padronizar o tipo que eles normalmente armazenam, independentemente de sua produção real e requisitos cosméticos. Ao avaliar uma fábrica de moldes de injeção, solicite especificamente certificados de materiais e dados de verificação de dureza pós-tratamento-térmico-e pergunte como eles adquirem seu aço para confirmar que ele vem de um fornecedor rastreável e respeitável, em vez de uma fonte não verificada.

Para um projeto de peças moldadas por injeção no atacado, onde a longevidade do molde afeta diretamente seu custo total de propriedade, vale a pena ter uma conversa aberta com seu fabricante sobre expectativas realistas de volume de produção no início do processo de cotação, para que a seleção do tipo de aço seja baseada nas necessidades reais do seu projeto, em vez de uma recomendação padrão desnecessariamente conservadora ou especificada inadequadamente.

PERGUNTAS FREQUENTES