Escolhendo os Materiais Certos para Moldes: Guia Completo

Materiais tradicionais para moldes dividem-se em materiais para moldes de trabalho a frio, trabalho a quente e moldes plásticos. A seleção deve atender requisitos de resistência ao desgaste, tenacidade, desempenho à fratura por fadiga, desempenho em alta temperatura, resistência à corrosão e resistência à fadiga térmica. O desempenho de processo deve atender forjabilidade, grande quantidade de corte, baixo desgaste de ferramenta, baixa rugosidade superficial usinada, sensibilidade à oxidação e descarburização, retificabilidade e requisitos econômicos.

Na produção industrial moderna, o molde é equipamento básico fundamental. O material e tecnologia de preparação do molde são essenciais para garantir alta qualidade e longa vida do produto moldado. A seleção deve basear-se nas condições de trabalho específicas do molde e no desempenho dos materiais.

Moldes são amplamente usados em automóveis, aeronaves, produtos mecânicos e elétricos, eletrodomésticos, produtos plásticos e outras indústrias. O tipo de material do molde é um dos fatores importantes que afetam sua vida útil.

Condições de Trabalho do Molde

1. A escolha do material varia conforme diferentes condições de trabalho.

(1) Durante o trabalho do molde, os requisitos de tenacidade do material mudam com a força de impacto a que é submetido, e os requisitos de resistência mudam com a capacidade de carga requerida.

(2) Molde de trabalho a quente e molde de trabalho a frio.

O molde de trabalho a quente é afetado principalmente por alta temperatura e tensão térmica durante o trabalho. Portanto, o material precisa de boa resistência à fadiga e estabilidade térmica, selecionando-se aço para molde de trabalho a quente adequado segundo a temperatura real de trabalho.

O molde de trabalho a frio é afetado principalmente por força de impacto e atrito. Portanto, requer boa resistência, dureza e tenacidade, usando-se geralmente aço para molde de trabalho a frio como material principal.

2. Em geral, a seleção de materiais para moldes precisa atender aos seguintes requisitos:

(1) Resistência ao desgaste. Quando o branco é deformado plasticamente na cavidade do molde de estamparia de precisão, flui e desliza junto à superfície da cavidade, causando atrito severo entre a superfície da cavidade e o branco, levando à falha do molde por desgaste. Portanto, a resistência ao desgaste é uma das propriedades mais básicas e importantes do molde.

A dureza é o principal fator que afeta a resistência ao desgaste. Em geral, maior a dureza das peças do molde, menor o desgaste e melhor a resistência. Além disso, a resistência ao desgaste também relaciona-se com tipo, quantidade, forma, tamanho e distribuição de carbonetos no material.

(2) Alta tenacidade. A maioria das condições de trabalho de moldes de estamparia de precisão é severa, suportando frequentemente grandes cargas de impacto, resultando em fraturas frágeis. Portanto, requerem-se maior resistência e tenacidade.

A tenacidade do molde depende principalmente do teor de carbono, tamanho de grão e estado organizacional.

(3) Desempenho à fratura por fadiga. Durante o trabalho de moldes de precisão, a fratura por fadiga é frequentemente causada pela ação prolongada de tensão cíclica. Suas formas incluem fratura por fadiga de impacto múltiplo de baixa energia, fratura por fadiga de tração, fratura por fadiga de contato e fratura por fadiga de flexão.

O desempenho à fratura por fadiga depende principalmente de sua resistência, tenacidade, dureza e teor de inclusões no material.

(4) Desempenho em alta temperatura. Quando a temperatura de trabalho do molde de precisão é alta, a dureza e resistência diminuem, resultando em desgaste precoce ou deformação plástica e falha. O material do molde deve ter alta estabilidade antirevenimento, garantindo alta dureza e resistência na temperatura de trabalho.

(5) Resistência à fadiga térmica. Alguns moldes de precisão passam por ciclos repetidos de aquecimento e resfriamento, causando trincas superficiais e descamação, aumentando atrito, dificultando deformação plástica e reduzindo precisão dimensional, resultando em falha. Fadiga térmica é uma das principais formas de falha de moldes de trabalho a quente, que devem ter alta resistência à fadiga térmica.

(6) Resistência à corrosão. Quando alguns moldes de precisão, como moldes plásticos, trabalham, devido à presença de cloro, flúor e outros elementos no plástico, gases corrosivos fortes são decompostos após aquecimento, erodindo a superfície da cavidade do molde, aumentando rugosidade e agravando falha por desgaste.

Fatores Estruturais do Molde

Diferentes estruturas de molde também têm diferentes requisitos para materiais. Segundo diferenças nas estruturas, diferentes materiais podem ser selecionados pelos seguintes métodos:

(1) Quanto maior a precisão requerida do molde, menor a deformação durante o processamento. Portanto, deve-se selecionar materiais com diferentes tamanhos de deformação segundo a precisão de usinagem específica.

(2) Durante o tratamento térmico do molde, a uniformidade das taxas de aquecimento e resfriamento é afetada pela área da seção transversal. Quando a área é maior, a uniformidade é pior. Nesta condição, deve-se selecionar materiais com melhor condutividade térmica e têmpera para garantir uniformidade das propriedades da seção transversal.

(3) Se a forma do molde é relativamente simples e fácil de processar e formar, aço ferramenta de carbono de baixo custo pode ser selecionado. Se a forma é complexa, tensão concentrada provavelmente ocorre em alguns locais. Portanto, deve-se selecionar materiais de liga de alto desempenho e processá-los com método de têmpera razoável.

Desempenho de Processo do Material do Molde

A fabricabilidade do material do molde afeta diretamente o custo de fabricação, desempenho e vida útil do molde.

(1) Desempenho de forjamento. Geralmente, a maioria dos moldes de trabalho a quente é formada por forjamento. Espera-se que o material tenha baixa resistência à deformação e boa conformabilidade na faixa de temperatura de forjamento.

(2) Processabilidade de tratamento térmico. Deseja-se que o processo de tratamento térmico seja bom, incluindo alta têmpera. Para moldes de forjamento de grande tamanho, alta têmpera torna as propriedades mecânicas basicamente uniformes em toda a seção. Também é conveniente usar meio de resfriamento mais moderado para têmpera, evitando ou reduzindo tendência a trincas e distorções. Além disso, deseja-se que o material tenha pequena tendência à oxidação e descarburização e crescimento de grão durante o tratamento térmico, e que a distorção seja pequena.

(3) Boa conformabilidade. A maioria das cavidades ou acessórios do molde precisa ser formada por corte ou EDM, exigindo bom desempenho de torneamento, fresamento, retificação e EDM. O material deve atender a requisitos de grande quantidade de corte e baixo desgaste de ferramenta. Além disso, exige-se certa soldabilidade para facilitar reparos.

(4) Após têmpera, possui dureza superficial uniforme mas relativamente alta.

(5) Sensibilidade à oxidação e descarburização. Aquecimento em alta temperatura requer boa performance anti-oxidação, descarburização lenta, insensibilidade ao meio de aquecimento, e não fácil produção de pites.

(6) Retificabilidade. Trincas e arranhões de retificação não fáceis de ocorrer.

(7) Tendência a deformação e trinca por têmpera. Insensível à temperatura de têmpera e forma da peça, e baixa sensibilidade a trincas convencionais.

(8) A seleção de materiais também deve atender requisitos econômicos.

A seleção de materiais para moldes precisa considerar muitos fatores, JTR pode considerar abrangentemente segundo requisitos específicos do cliente, fazendo sugestões profissionais. A JTR fornece serviços profissionais e custo-efetivos desde projeto de molde até produção de molde. Clientes de todo o mundo são bem-vindos a nos contatar.