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Octubre de 2009 Página 2 de 4

Materiales para moldes: aleaciones tradicionales frente a nuevas opciones

Jairo Flórez y Laura Flórez

Hasta ahora, la base de la metalurgia ha sido el carbono, pero algunos fabricantes se han propuesto cambiar este enfoque en búsqueda de un mejor desempeño. Industeel MKT Special Steels, con sede en Pensilvania, Estados Unidos, ha desarrollado una metalurgia con base en boro para producir su serie de aceros Superplast 300, con la que han alcanzado durezas hasta de 300 HB a penetraciones hasta de 800 mm desde la superficie. El contenido de carbono es reducido, con lo que se logran tasas de remoción de material hasta 33% superiores, y la conductividad térmica se mejora entre 15% y 20%. El fabricante afirma además que la soldabilidad también mejora con respecto a los aceros P-20.

En aceros pre-endurecidos hay una tendencia clara hacia la reducción del contenido de carbono, tanto en materiales resistentes a la corrosión como en materiales convencionales. La aparición de áreas duras dentro del acero se debe a segregaciones de carburos durante la solidificación de acero líquido.

Tales secciones duras dentro del material generan defectos en la superficie pulida del molde y ondulaciones, que además de dañar la pieza moldeada desgastan antes de tiempo las herramientas de maquinado. Al tener un contenido reducido de carbono, la posibilidad de que aparezcan estas segregaciones disminuye.

Para evitar la aparición de una fase de ferrita delta y la segregación de carburos, Bohler Uddeholm ofrece la nueva aleación Bohler M303 Extra. Estudiando la composición del acero 1.2316, se vio que con 16% de cromo la fase de ferrita delta ocurría a temperaturas de forja de 1200°C. Para contrarrestar este efecto, se identificó que es posible utilizar nitrógeno en sustitución parcial del carbono, con lo que a su vez es posible reducir la aparición de carburos ricos en cromo y, por tanto, reducir el contenido de cromo de la matriz. El material resultante se puede endurecer hasta 32 HRC.

Puede ser pulido sin requerir refundición, y por ser un grado pre-endurecido ahorra el tratamiento térmico posterior. Además ofrece una resistencia a la corrosión similar a la de un acero 420, de acuerdo con la empresa, y comparado con un grado inoxidable resulta más fácil de maquinar.

Bohler Uddeholm provee nuevos materiales que pueden reemplazar a los grados S7 y H13 en rangos de dureza de 50 a 62 HRC, incluso teniendo alta tenacidad. Sin embargo, su conductividad térmica está por encima de la del H13, lo que le permite reducir el tiempo de ciclo durante el moldeo. Estos grados reemplazan a los aceros convencionales trabajados en frío, que tenían que ser templados a bajas temperaturas, sacrificando la soldabilidad, la capacidad de recubrimiento o el nitrurado. Cuentan con una excelente capacidad de pulido y texturización, gracias a la uniformidad de la matriz lograda con procesos especiales de refundido.

En aplicaciones de moldeo de poliamidas reforzadas con fibra de vidrio, esta nueva gama de materiales puede elevar la vida del molde hasta en 20%.
International Mold Steel ofrece el PX5, que combina una excelente maquinabilidad con una dureza consistente en todo el espesor y la ausencia de segregaciones de carburo, que ponen en riesgo las herramientas de maquinado.

La hora de los no-ferrosos
Al momento de seleccionar el material para hacer un molde es fundamental hacerse las preguntas que se haría el cliente. La resistencia a la abrasión, la capacidad de sostener la presión en la línea de partición, la conductividad térmica y la resistencia a la abrasión y al ‘abuso’ durante la producción son los principales requerimientos de un material para un molde de inyección.

Para un molde de soplado es adicionalmente importante saber acerca de la corrosión intergranular en las líneas de enfriamiento y la corrosión galvánica, que se genera al combinar metales disímiles.

Aunque hoy en día hay muchas resinas que pueden dañar o rayar aleaciones de cobre o aluminio, la mayoría de las resinas ‘commodities’ no generan ningún problema a las cavidades no-ferrosas, incluso si los moldes se usan hasta en el orden del millón de ciclos. Además, los moldes no ferrosos se pueden adaptar con insertos de acero en ambas caras, para proteger las líneas de partición.

Debido a la facilidad de corte y a su conductividad térmica el aluminio ofrece grandes beneficios frente a los aceros convencionales. Las fuerzas específicas de corte son menores y las virutas más cortas. Cuando se usan herramientas de corte de alta velocidad se ahorran costos de máquina y tiempo, a la vez que se logran vidas de herramienta más largas. Y aunque el módulo de elasticidad del aluminio sea inferior y haya que incrementar las dimensiones del molde hasta en 45% para compensar las presiones de moldeo requeridas, el peso resultante del molde es mucho menor (aproximadamente la mitad).

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