Imagine alargar considerablemente la vida útil de sus moldes: ¿qué impacto tendría eso en la eficiencia y los costes de su producción? Este artículo explora 12 medidas técnicas innovadoras para mejorar la vida útil de los moldes, desde la selección de materiales de alto rendimiento hasta técnicas avanzadas de tratamiento térmico. Al aplicar estas estrategias, mejorará la durabilidad y el rendimiento de sus moldes, lo que reducirá los tiempos de inactividad y los gastos de mantenimiento. Descubra soluciones prácticas a los problemas habituales de los moldes y asegúrese de que sus procesos de fabricación se desarrollan sin problemas y con eficacia.
El molde es un componente crucial en la producción industrial y sirve de base para la industria del molde.
A escala internacional, el molde se reconoce como un elemento primordial en el procesamiento de metales y se considera un símbolo del avance económico y tecnológico de un país.
La importancia de desarrollar la industria del molde está reconocida en todo el mundo.
Sin embargo, persisten algunos retos en la industria del molde, como la escasez de profesionales cualificados, la tecnología obsoleta, los largos ciclos de fabricación, la calidad inferior, los elevados costes y la limitada vida útil de los moldes.
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Según las estadísticas y los análisis realizados por las partes pertinentes, la selección de materiales y el tratamiento térmico de las matrices representan el 50% de los factores que contribuyen al fallo de las matrices. Esto subraya la importancia de selección de materiales y el tratamiento térmico para garantizar la longevidad y eficacia de las matrices.
Según la 11ª edición del informe China Die Information de 2001, la Tabla 1 compara la vida útil de las matrices en China y en el extranjero.
A pesar de 20 años de progreso, el nivel general de moldes en China ha permanecido relativamente invariable en comparación con el de países extranjeros.
Sin embargo, sigue existiendo una brecha significativa entre China y los países extranjeros cuando se trata de producir moldes grandes, precisos, complejos y duraderos.
Cuadro 1 Comparación de la vida de los troqueles en el país y en el extranjero
| Tipo de molde | Piezas moldeadas, materiales y dimensiones | Material del molde | Vida útil total de la matriz (tiempos de punzonado, piezas) | |
| Norma mundial avanzada | Nivel nacional | |||
| Troquel de corte | Latón, bajo en carbono chapa de aceroŸ Piezas ciegas planas;Espesor del material ≤ 1mm, tamaño 40mm × 40mm, φ 45mm. | Acero al carbono para herramientas T8, T10 para matrices cóncavas y convexas | 4 millones~7 millones | <1 millón |
| Acero aleado para herramientas G12, G12MoV | De 8 a 10 millones | 3 millones~5 millones | ||
| Utilice carburo de cemento YG15, YG20 | De 600 millones a 3.000 millones | <50 millones | ||
| Placa de acero al silicio para rotor y estator de motor, espesor del material ≤ 0,5 mm, tamaño ＜ 200 mm. | Aleación dura (multipuesto continuo) troquel ciego) | US Linina: 300 millones | 38 millones~50 millones | |
| Kuroda Seiko: 270 millones | ||||
| Statomat, Suiza: 80 millones | ||||
| Stellrem, Reino Unido: 100 millones | ||||
| Blanqueo fino morir | Acero dulce con wC ≤ 0.2%;Varilla de tracción, leva, placa base y otras piezas de corte fino con espesor de material inferior a 3mm o 3-6mm. | Acero aleado para herramientas: Cr12MoV | 500000~1000000 | <150000 |
| Acero aleado para herramientas: Cr12MoVHerramienta de alta velocidad acero: W6Mo5G4V2 | 300000~600000 | 100000~120000 | ||
| Matriz de fundición a presión | Piezas de aleación de aluminio | Acero al Cr-Ni, 3Cr2W8 | ＞ 450000 | <200000 |
| Matriz de forja | Acero, cigüeñal | Acero Cr Ni, 5CrNiMo | 14000~20000 | 5000~7000 |
| Molde de inyección | ABS, medio | acero aleado para herramientas | ＞ 500000 | 200000~300000 |
| Polietileno, medio | acero aleado para herramientas | ＞ 2 millones | 500 mil | |
Los materiales forman la base, pero los cimientos pueden ser inestables. La herramienta y Acero para troqueles (GB/T 1299-2014) enumera los componentes específicos del acero para matrices de trabajo en frío, el acero para matrices de trabajo en caliente y el acero para matrices de plástico, e impone requisitos estrictos en cuanto a impurezas y contenido.
Sin embargo, la calidad del acero para troqueles disponible en el mercado sigue siendo motivo de controversia entre compradores y vendedores. Para evitar estas disputas, se recomienda comprar a fuentes acreditadas en lugar de dejarse tentar por precios baratos.
También es importante dar prioridad al acero en polvo, al acero en spray y al acero de alta calidad y gran pureza. Al seleccionar acero 3Cr2W8V para matrices de trabajo en caliente, preste atención a su contenido en carbono.
Las normas extranjeras avanzadas dictan wc=0,25%~0,35%, mientras que la norma china es wc=0,30%~0,40%. Este acero sigue la norma de acero 3X2B8 Ø de la antigua Unión Soviética.
La norma rusa TOCT 5950-2000 se ha revisado a wC=0,27%~0,33%, mientras que la norma china se mantiene sin cambios. En la práctica, se ha demostrado que el alto contenido de carbono en el acero 3Cr2W8V es perjudicial y contribuye a fallos prematuros.
Cuando el acero para matrices de trabajo en caliente de aleación media y carbono medio se enfría lentamente después de la forja o cuando la sección en blanco de la matriz es grande (diámetro superior a 100 mm), pueden formarse carburos en cadena en la estructura, lo que provoca una fractura frágil temprana, agrietamiento en caliente y fallo por agrietamiento de la matriz.
Para mejorar la resistencia, tenacidad y vida útil de la matriz, es necesario eliminar los carburos en cadena mediante el pretratamiento del tejido.
El acero 3CrMoW2V se normaliza a 1130°C, lo que puede disolver los carburos M6C. Si la velocidad de enfriamiento por aire es superior a 15°C/min, supera el tasa de enfriamiento críticalo que conduce a la formación de carburos en cadena. Sin embargo, la posterior esferoidización recocido puede eliminar los carburos en cadena y dar lugar a una distribución uniforme de los carburos.
1）El proceso de recocido por calor residual tras la forja se realiza mediante tratamiento termomecánico.
2）Un nuevo proceso de esferoidización recocido para una homogeneización rápida.
3）El acero para estampación en caliente pasa del revenido a alta temperatura al revenido a media temperatura.
4）El temple y revenido se incrementa el tratamiento.
Desde el éxito de la aplicación del temple al vacío para las matrices de acero Cr12MoV a finales de los años 80, el uso del temple al vacío para las matrices ha ganado una gran popularidad, especialmente con el auge del temple por gas a alta presión.
Someter una matriz templada a un tratamiento criogénico por debajo de -110℃ provoca la precipitación de residuos finos de carburo y la transformación de residuos austenita en martensita. Esto mejora la resistencia al desgaste, la resistencia al revenido y la estabilidad dimensional de la matriz.
La vida útil de una matriz de estampación en frío de tuercas M12 puede aumentarse dos veces mediante tratamiento criogénico, mientras que la vida útil de una matriz de extrusión en caliente de aleación de aluminio puede mejorarse una vez.
El molde es de acero rápido y su temperatura de temple es diferente de la de la herramienta. Normalmente se utiliza el enfriamiento rápido, que implica una temperatura de enfriamiento más baja.
Por ejemplo, la temperatura de enfriamiento del acero W18BCrV oscila entre 1180-1200℃, mientras que la de los aceros M2 y W9 es de 1160-1180℃.
El temple a baja temperatura proporciona una buena resistencia y tenacidad, reduce el riesgo de deformación, agrietamiento y rotura de la herramienta y, en definitiva, mejora el rendimiento, la calidad y la vida útil de la matriz.
Las matrices de trabajo en caliente fabricadas con aceros como 5CrNiMo, 5CrMnMo y 3CrW8V deben templarse a una temperatura más alta para producir más malla. martensita. Esto mejora la tenacidad a la fractura y la resistencia a la fatiga térmica, lo que mejora el rendimiento y aumenta la vida útil de la matriz.
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Calentar el molde de acero M2 a 1180-1190℃ y después tratarlo isotérmicamente durante 1-1,5 horas por debajo del Sra. Punto, seguido de dos ciclos de templado en nitrato a 560℃ durante 2 horas, puede dar lugar a una estructura multifásica Bbajo+M. Este proceso aumenta la resistencia a la flexión en 56% en comparación con el temple en aceite.
En la extrusión de 08 piezas de acero, la vida útil aumenta considerablemente y la pieza sufre menos desgaste.
En otro ejemplo, al cambiar el proceso de temple y revenido de la matriz de acero H13 a un temple por calentamiento a 1030℃, seguido de una clasificación isotérmica a 250℃ durante 10 minutos, se obtiene un aumento de 33,4% en el valor aK y una vida útil entre 1,6 y 6 veces superior en comparación con el acero 3CrW8V.
Todo en el mundo es relativo y no absoluto. El primer tipo de zona frágil de revenido para el acero T10A y el acero GCr15 se sitúa entre 230-270℃, mientras que el revenido suele realizarse a 180-200℃.
Algunas personas prefieren acero templado en la zona frágil del primer tipo de temple, ya que da lugar a una alta resistencia a la fatiga.
Para las matrices de trabajo en frío que experimentan una baja concentración de esfuerzos y están sometidas a esfuerzos de tracción, compresión y flexión, la aparición de grietas por fatiga determina su vida útil. Por lo tanto, es importante maximizar su resistencia.
Este proceso puede producir resultados notables.
Todos los tipos de fallos del molde suelen originarse en la superficie, por lo que es importante centrarse en la "superficie". Esto puede lograrse mediante diversos tratamientos, como la carbonitruración, la nitrocarburación, la oxidación después de nitruracióntratamiento al vapor, tratamiento TD, revestimiento superficial, boronizado, metalizado, sulfurizado, carburizado compuesto de boro y azufre, calentamiento superficial por inducción, temple láser, etc.
Es importante señalar que no todos los moldes pueden reforzarse mediante estos tratamientos. Los métodos actuales para fortalecer las superficies de los moldes en todo el mundo son los siguientes:
Método térmico
Método termoquímico
Método electroquímico
Método mecánico
Método termodinámico
Método químico/físico
El agrietamiento térmico y la fatiga térmica afectan a la alta temperatura resistencia de los materiales y el estado de la superficie de la matriz. Los arañazos y las deformaciones inducidas por la electroerosión pueden contribuir a la formación y el crecimiento de grietas, por lo que se toman medidas para solucionar estos problemas.
1）Para mejorar la resistencia a la fatiga térmica de los moldes de acero Y10, se recomienda aumentar adecuadamente la temperatura de temple y la temperatura de revenido.
2）Debe evitarse la descarburación, ya que dilata las grietas por fatiga térmica y reduce la resistencia a la fatiga.
3）La nitruración, especialmente cuando existe una capa de compuesto, puede evitar la formación de grietas por fatiga térmica.
4）Pobre rugosidad superficial y las líneas de desgaste pueden disminuir la resistencia a la fatiga térmica.
5）Aumentar la resistencia a altas temperaturas y la plasticidad puede ayudar a mejorar la resistencia a la fatiga térmica.
6）La gran capa de deformación causada por la electroerosión puede afectar negativamente a la resistencia a la fatiga térmica.
7）El revenido a alta temperatura es menos sensible al agrietamiento por choque térmico que el revenido a baja temperatura.
8） El recubrimiento de una matriz de trabajo en caliente puede mejorar su propiedad de fatiga térmica y su resistencia al desgaste.
La deformación por tratamiento térmico es un hecho normal, y la clave es entender los patrones de deformación y hacer esfuerzos para corregirlos. Los siguientes métodos se pueden utilizar para la corrección:
1）El principio de superplasticidad de transformación martensítica puede utilizarse para la corrección oportuna. Para ello, las cuchillas mecánicas de 4 m y las brochas de 1,5 m de longitud se templan y enfrían a la temperatura adecuada y, a continuación, se presiona suavemente para corregirlas. El mismo enfoque puede utilizarse para enderezar moldes.
2）Templado por presión: Se trata de un revenido en el que se aplica presión para corregir la distorsión del temple, como en el caso de las palas grandes y delgadas.
3）Corrección del tratamiento en frío: Para piezas de acero inoxidable que tienen una mayor cantidad de austenita retenida, el tratamiento criogénico a -70℃ durante 1-2 horas puede provocar una expansión del tamaño. La matriz de acero Cr12 es la más adecuada para esta corrección.
4）Corrección de puntos calientes: La parte más convexa de una pieza de doblado puede calentarse rápidamente a unos 700℃ utilizando una llama de oxiacetileno o un dispositivo de calentamiento por inducción de alta frecuencia, enfriarse rápidamente y, a continuación, corregirse.
5）Corrección de la cavidad de contracción por alta frecuencia: La pieza hinchada puede calentarse a unos 700℃ en una bobina de inducción y enfriarse rápidamente, creando una cavidad de contracción. Si hay varias cavidades de contracción, debe realizarse un tratamiento de alivio de tensiones.
6）Método de corrección del engrosamiento por galvanoplastia.
7）Corrección química de la corrosión: Se puede conseguir mediante el uso de un agente corrosivo como 40% HNO3+60% H2O o 20% HNO3+20% H2SO4. Las piezas que no necesiten corroerse deben protegerse con asfalto o parafina.
8）Corrección de cavidades por contracción con enfriamiento rápido: Para piezas de trabajo con cavidades agrandadas, se pueden recocer y calentar a 700℃, luego enfriar rápidamente 1-2 veces para su corrección.
La ciencia y la tecnología son las principales fuerzas motrices de la producción. Las 12 medidas técnicas para prolongar la vida útil de los moldes, comentadas anteriormente, son económicas y prácticas.
Estudiando detenidamente las causas de los fallos de los moldes, elaborando planes de rectificación y aplicando las medidas técnicas adecuadas, es posible crear moldes de alta calidad con una larga vida útil.
Como fundador de MachineMFG, he dedicado más de una década de mi carrera a la industria metalúrgica. Mi amplia experiencia me ha permitido convertirme en un experto en los campos de la fabricación de chapa metálica, mecanizado, ingeniería mecánica y máquinas herramienta para metales. Estoy constantemente pensando, leyendo y escribiendo sobre estos temas, esforzándome constantemente por mantenerme a la vanguardia de mi campo. Deje que mis conocimientos y experiencia sean un activo para su empresa.
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