El molde es un componente crucial en la producción industrial y sirve como base para la industria del molde.
A nivel internacional, el moho es reconocido como un elemento clave en el procesamiento de metales y es considerado un símbolo del avance económico y tecnológico de un país.
La importancia del desarrollo de la industria del molde es reconocida mundialmente.
Sin embargo, persisten algunos desafíos en la industria del molde, como la escasez de profesionales calificados, tecnología obsoleta, ciclos de producción largos, calidad inferior, costos altos y vida útil limitada del molde.
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Según estadísticas y análisis realizados por partes relevantes, la selección de materiales y el tratamiento térmico de las matrices son responsables del 50% de los factores que contribuyen al fallo de las matrices. Esto resalta la importancia de una selección adecuada de materiales y un tratamiento térmico para garantizar la longevidad y eficacia de los troqueles.
1. Comparación de la vida en casa y en el extranjero
Según la undécima edición del informe China Die Information de 2001, la Tabla 1 compara la vida útil de los troqueles en China y en el extranjero.
A pesar de 20 años de progreso, el nivel general de hongos en China se ha mantenido relativamente sin cambios en comparación con el de países extranjeros.
Sin embargo, todavía existe 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 en el país y en el extranjero
| Tipo de molde | Piezas moldeadas, materiales y dimensiones. | Material del molde | Vida total del troquel (tiempos de perforación, piezas) | |
| Estándar mundial avanzado | Nivel interno | |||
| molde ciego | Latón, placa de acero con bajo contenido de carbono; Piezas ciegas planas; Espesor del material ≤ 1 mm, tamaño 40 mm × 40 mm, φ 45 mm | Acero para herramientas al carbono T8, T10 para matrices cóncavas y convexas | 4 millones ~ 7 millones | <1 millón |
| Acero para herramientas aleado G12, G12MoV | 8 millones a 10 millones | 3 millones ~ 5 millones | ||
| Utilice carburo YG15, YG20 | 600 millones a 3 mil millones | <50 millones | ||
| Placa de acero al silicio para rotor y estator de motor, espesor de material ≤ 0,5 mm, tamaño < 200 mm | Aleación dura (matriz de supresión continua multiestación) | US Linina: 300 millones | 38 millones ~ 50 millones | |
| Kuroda Seiko: 270 millones | ||||
| Statomat, Suiza: 80 millones | ||||
| Stellrem, Reino Unido: 100 millones | ||||
| Matriz de supresión fina | Acero dulce con w C ≤ 0,2%; varilla de tracción, leva, placa base y otras piezas de obturación delgadas con un espesor de material inferior a 3 mm o 3-6 mm | Acero para herramientas de aleación: Cr12MoV | 500.000 ~ 1.000.000 | <150.000 |
| Acero para herramientas de aleación: Cr12MoVAcero para herramientas de alta velocidad: W6Mo5G4V2 | 300.000 ~ 600.000 | 100.000 ~ 120.000 | ||
| Molde de fundición | Piezas de aleación de aluminio | Acero Cr-Ni, 3Cr2W8 | >450.000 | <200.000 |
| forjar morir | Acero, cigüeñal | Acero CrNi, 5CrNiMo | 14.000 ~ 20.000 | 5.000 ~ 7.000 |
| Molde de inyección | ABS, medio | acero aleado para herramientas | >500.000 | 200.000 ~ 300.000 |
| Polietileno, mediano | acero aleado para herramientas | > 2 millones | 500 mil | |
2. Medidas técnicas para mejorar la vida útil.
2.1 Adoptar acero puro de alto rendimiento
Los materiales forman la base, pero la base puede ser inestable. El acero para herramientas y troqueles (GB/T 1299-2014) enumera los componentes específicos del acero para troqueles para trabajo en frío, el acero para troqueles para trabajo en caliente y el acero para troqueles de plástico e impone requisitos estrictos en cuanto a impurezas y contenido.
Sin embargo, la calidad del acero para matrices disponible comercialmente sigue siendo una fuente de discordia entre compradores y vendedores. Para evitar este tipo de disputas, se recomienda comprar de fuentes confiables en lugar de dejarse tentar por los precios bajos.
También es importante priorizar el acero en polvo, el acero en aerosol y el acero de alta calidad y alta pureza. Al seleccionar acero 3Cr2W8V para matrices de trabajo en caliente, preste atención a su contenido de carbono.
Los estándares extranjeros avanzados dictan wc=0,25%~0,35%, mientras que el estándar chino es wc=0,30%~0,40%. Este acero sigue el estándar de acero 3X2B8 Ø de la antigua Unión Soviética.
El estándar ruso TOCT 5950-2000 se revisó a wC=0,27%~0,33%, mientras que el estándar chino permanece sin cambios. En la práctica, se ha demostrado que el alto contenido de carbono del acero 3Cr2W8V es perjudicial y contribuye a fallos prematuros.
2.2 Realizar tratamiento de fortalecimiento y endurecimiento
Cuando el acero para troqueles de trabajo en caliente de aleación media y carbono medio se enfría lentamente después de la forja o cuando la sección del troquel es grande (diámetro superior a 100 mm), se pueden formar carburos de cadena en la estructura, lo que provoca fracturas prematuras por fragilidad, grietas en caliente y fisuras. el dado.
Para mejorar la resistencia, tenacidad y vida útil de la matriz, es necesario eliminar los carburos de la cadena mediante un pretratamiento del tejido.
El acero 3CrMoW2V está estandarizado a 1130 °C, lo que puede disolver carburos M6C. Si la velocidad de enfriamiento del aire excede los 15°C/min, excede la velocidad de enfriamiento crítica, lo que lleva a la formación de carburos en cadena. Sin embargo, el recocido esferoidal posterior puede eliminar los carburos en cadena y dar como resultado una distribución uniforme de los carburos.
2.3 Nuevo proceso de pretratamiento térmico con conservación de energía y reducción del consumo
1）El proceso de recocido por calor residual después de la forja se somete a un tratamiento termomecánico.
2）Se utiliza un nuevo proceso de recocido esferoidal para una rápida homogeneización.
3) El acero para matrices para trabajo en caliente sufre un cambio de templado a alta temperatura a templado a temperatura media.
4) Se incrementa el tratamiento de enfriamiento y revenido.
2.4 Tratamiento térmico con enfriamiento al vacío o atmósfera protectora.
Desde la implementación exitosa del enfriamiento al vacío para matrices de acero Cr12MoV a fines de la década de 1980, el uso del enfriamiento al vacío para matrices ha ganado amplia popularidad, especialmente con el aumento del enfriamiento con gas a alta presión.
2.5 Tratamiento criogénico
Someter una matriz endurecida a un tratamiento criogénico por debajo de -110 °C da como resultado la precipitación de residuos finos de carburo y la transformación de la austenita residual en martensita. Esto aumenta la resistencia al desgaste, la resistencia al revenido y la estabilidad dimensional de la matriz.
La vida útil de una matriz de extrusión en frío de tuerca M12 se puede aumentar dos veces mediante un tratamiento criogénico, mientras que la vida útil de una matriz de extrusión en caliente de aleación de aluminio se puede mejorar una vez.
2.6 Enfriamiento y templado
El molde está fabricado en acero de alta velocidad y su temperatura de enfriamiento es diferente a la de la herramienta. Generalmente se utiliza el enfriamiento rápido, que implica una temperatura de enfriamiento más baja.
Por ejemplo, la temperatura de enfriamiento del acero W18BCrV está entre 1180-1200°C, mientras que la del acero M2 y W9 es de 1160-1180°C.
El enfriamiento a baja temperatura produce buena resistencia y tenacidad, reduce el riesgo de deformación, agrietamiento y rotura de la herramienta y, en última instancia, mejora el rendimiento, la calidad y la vida útil de la matriz.
2.7 Enfriamiento a alta temperatura
Los troqueles para trabajar en caliente fabricados con aceros como 5CrNiMo, 5CrMnMo y 3CrW8V deben enfriarse a una temperatura más alta para producir más martensita en listones. Esto mejora la tenacidad a la fractura y la resistencia a la fatiga térmica, lo que conduce a un mejor rendimiento y una vida útil más larga del troquel.
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2.8 Refuerzo y templado de composites
Calentar el molde de acero M2 a 1180-1190°C y luego tratarlo isotérmicamente durante 1-1,5 horas por debajo del punto Ms, seguido de dos ciclos de templado con nitrato a 560°C durante 2 horas, puede dar como resultado una estructura multifásica B por debajo de + M. . Este proceso aumenta la resistencia a la flexión en un 56% en comparación con el enfriamiento con aceite.
Al extruir 8 piezas de acero, la vida útil se mejora significativamente y la pieza sufre menos desgaste.
En otro ejemplo, cambiar el proceso de templado y revenido de la matriz de acero H13 a templado mediante calentamiento a 1030°C, seguido de clasificación isotérmica a 250°C durante 10 minutos, da como resultado un aumento del 33,4% en el valor aK y de 1,6-6 veces mayor servicio. Vida útil en comparación con el acero 3CrW8V.
2.9 Revenido en el primer tipo de revenido de la zona frágil
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 realiza entre 230 y 270 ℃, mientras que el revenido normalmente se lleva a cabo entre 180 y 200 ℃.
Algunas personas prefieren el acero endurecido en el primer tipo de zona frágil y templada, ya que da como resultado una alta resistencia a la fatiga.
Para matrices de trabajo en frío que experimentan una baja concentración de tensión y están sujetas a tensiones, compresión y flexión, el inicio de las grietas por fatiga determina su vida útil. Por lo tanto, es importante maximizar tu fuerza.
Este proceso puede producir resultados notables.
2.10 Refuerzo de superficie
Todos los tipos de fallas del molde generalmente se originan en la superficie, por lo que es importante centrarse en la “superficie”. Esto se puede lograr mediante diversos tratamientos como carbonitruración, nitrocarburación, oxidación después de nitruración, tratamiento con vapor, tratamiento TD, recubrimiento de superficies, boroización, metalización, sulfuración, carburación de compuestos de boro-azufre, calentamiento por inducción de superficies, endurecimiento por láser, etc.
Es importante señalar que no todos los mohos pueden fortalecerse mediante estos tratamientos. Los métodos actuales para fortalecer las superficies de los moldes en todo el mundo son los siguientes:
Método térmico
- Endurecimiento por induccion
- Endurecimiento a la llama
- Extinción por haz de electrones
- Extinción de pulso
- refundición por láser
- Soldadura
- Extinción por láser
Método termoquímico
- boronización
- nitruración
- Endurecimiento de la cubierta
- Carboaminación
- Vulcanización
- Aleación de refundición láser
- Refuerzo láser
- Oxidación
método electroquímico
- Cromado duro
- Placa de níquel
- Chapado en cadmio
método mecánico
- Laminación
- Tratamiento con chorro de aire
- Pulido
- Compactación
- Endurecimiento por granallado
- Recubrimiento de barril
Método termodinámico
- Rociar
- Recubrimiento explosivo
Método químico/físico
- Recubrimiento iónico
- trasplante de iones
- Recubrimiento PVD
- Recubrimiento CVD
- Recubrimiento por plasma CVD
2.11 Mejorar la resistencia a la fatiga térmica del troquel de trabajo en caliente.
El agrietamiento térmico y la fatiga térmica afectan la resistencia de los materiales a las altas temperaturas y el estado de la superficie del troquel. Los rayones y deformaciones inducidos por electroerosión pueden contribuir a la formación y crecimiento de grietas, por lo que se toman medidas para resolver estos problemas.
1) Para aumentar la resistencia a la fatiga térmica de los moldes de acero Y10, se recomienda aumentar la temperatura de enfriamiento y la temperatura de revenido de manera adecuada.
2) Se debe evitar la descarburación ya que expande las grietas por fatiga térmica y reduce la resistencia a la fatiga térmica.
3) La nitruración, especialmente cuando hay presente una capa compuesta, puede prevenir la formación de grietas por fatiga térmica.
4) La baja rugosidad de la superficie y las líneas de desgaste pueden disminuir la resistencia a la fatiga térmica.
5) Aumentar la resistencia y la plasticidad a altas temperaturas puede ayudar a mejorar la resistencia a la fatiga térmica.
6）La gran capa de deformación causada por la electroerosión puede afectar negativamente la resistencia a la fatiga térmica.
7) El templado a alta temperatura tiene una menor sensibilidad al agrietamiento por choque térmico en comparación con el templado a baja temperatura.
8) Recubrir una matriz de trabajo en caliente puede mejorar su propiedad de fatiga térmica y su resistencia al desgaste.
2.12 Método de corrección de la deformación por tratamiento térmico del troquel
La deformación por tratamiento térmico es algo normal y la clave es comprender los patrones de deformación y hacer esfuerzos para corregirlos. Se pueden utilizar los siguientes métodos para la corrección:
1）El principio de superplasticidad de la transformación martensítica se puede utilizar para una corrección oportuna. Esto se puede hacer templando y enfriando cuchillas mecánicas de 4 m de largo y brochas de 1,5 m de largo a la temperatura adecuada y luego aplicando presión suavemente para la corrección. Se puede utilizar el mismo método para enderezar moldes.
2) Templado a presión: implica un temple que aplica presión para corregir la distorsión del temple, como en el caso de láminas 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 a 2 horas puede causar una expansión de tamaño. La matriz de acero Cr12 es la más adecuada para esta corrección.
4) Corrección del punto caliente: la parte más convexa de una pieza doblada se puede calentar rápidamente a aproximadamente 700 ℃ usando una llama de oxiacetileno o un dispositivo de calentamiento por inducción de alta frecuencia, se enfría rápidamente y luego se corrige.
5) Corrección de la cavidad de contracción de alta frecuencia: la pieza de trabajo hinchada se puede calentar a aproximadamente 700 ℃ en una bobina de inducción y enfriar rápidamente, creando una cavidad de contracción. Si hay múltiples cavidades de contracción, se debe realizar un tratamiento de alivio de tensiones.
6) Método de corrección del espesamiento por galvanoplastia.
7） Corrección química de la corrosión: Esto se puede lograr utilizando un agente corrosivo como 40% HNO3+60% H2O o 20% HNO3+20% H2SO4. Las piezas que no requieran corrosión deben protegerse con asfalto o parafina.
8) Corrección de la cavidad de contracción mediante enfriamiento rápido: para piezas de trabajo con cavidades agrandadas, se pueden recocer y calentar a 700 ℃ y luego enfriar rápidamente 1 o 2 veces para su corrección.
3. Conclusión
La ciencia y la tecnología son las principales fuerzas impulsoras de la producción. Las 12 medidas técnicas para alargar la vida útil de los moldes, comentadas anteriormente, son económicas y prácticas.
Estudiando cuidadosamente las causas de las fallas de los moldes, desarrollando planes de rectificación e implementando medidas técnicas apropiadas, es posible crear moldes de alta calidad con una larga vida útil.
