ES2202237T3 - Uso de un acero para herramientas para moldes de plastico. - Google Patents
Uso de un acero para herramientas para moldes de plastico.Info
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Abstract
Uso de un acero para herramientas para la producción de moldes para piezas de plástico, que presenta la siguiente composición (en porcentaje en peso): C = 0, 25 ¿ 0, 30 Si = 0, 04 ¿ 0, 20 Mn = 1, 2 ¿ 2, 0 Cr = 1, 0 ¿ 2, 0 Ni = 0, 9 ¿ 1, 5 Mo = 0, 3 ¿ 0, 8 V < 0, 2 Al = 0, 01 ¿ 0, 03, consistiendo el resto en hierro e impurezas inevitables.
Description
Uso de un acero para herramientas para moldes de
plástico.
La invención se refiere a la utilización de un
acero para herramientas preafinado para la producción de moldes
para piezas de plástico, en particular para matrices de grandes
dimensiones.
Los moldes de plástico para la inyección o el
prensado de piezas de plástico se componen siempre de dos mitades,
una matriz y la parte del núcleo. El afino de la superficie de la
pieza de plástico es esencialmente determinado por la calidad del
material de la matriz.
Requisitos al material de la matriz son:
- -
- dureza uniformemente elevada para evitar deterioros mecánicos y deformaciones plásticas mediante rayado, desgaste en el tratamiento del plástico, deformación al conducir conjuntamente las mitades del molde, torsión y formación de grietas en condiciones de funcionamiento
- -
- uniforme estructura de la textura de afino y elevado grado de pureza para asegurar una buena capacidad de mecanización y buenas propiedades de pulimentación y fotoquímicas.
En este caso, la dureza de uso del acero del
molde de aproximadamente 30-40 HRC se ajusta ya
mediante el afino de la pieza bruta laminada o forjada en los
fabricantes de acero (acero para moldes de plástico previamente
afinados).
Los moldes para la elaboración de plástico se
fabrican actualmente de forma predominante de materiales de acero
nº 1.2311 y 1.2738, así como de AISI P20 (para los análisis
químicos, véase la Tabla 1).
Para fines de aplicación especiales tales como la
elaboración de plásticos fomentadores del desgaste o reforzados, o
de sustancias que disocian el ácido clorhídrico tal como PVC, se
utilizan, además de ello, aleaciones de acero para herramientas
especiales de elevada dureza (50 - 60 HRC) o aleadas con cromo y
estables a la corrosión.
En el caso de utilizar aceros para moldes de
plástico previamente afinados habituales, un problema particular
estriba en la dureza limitada de los aceros. El requisito de una
dureza uniforme en todo el volumen del molde de acero requiere un
afino a fondo hasta el núcleo del bloque de acero,
independientemente de sus dimensiones.
La dureza de los aceros estándar AISI P20,
1.2311 y 1.2738, por norma general endurecidos con aceite y
revenidos hasta aproximadamente 30 HRC, se representa en la figura
1. De ella se desprende al mismo tiempo la dimensión máxima para el
empleo del respectivo acero a la que todavía no se manifiesta
ninguna disminución significativa en el núcleo, comparada con la
dureza del borde.
La tendencia de la industria de los plásticos a
piezas cada vez mayores requiere constantemente moldes mayores y
bloques de acero correspondientemente grandes con dimensiones de
más de 1.000 mm de espesor. Para estas dimensiones son actualmente
habituales pesos del bloque de >50 toneladas. Los grandes bloques
forjados que pasan en este caso obligatoriamente a emplearse, con
pesos superiores a 80 t, aumentan las heterogeneidades
condicionadas por la segregación, las cuales son adicionalmente
reforzadas mediante contenidos crecientes de la aleación y que, en
caso de moldes de plástico, pueden conducir a problemas de calidad
(mecanización, pulido, cicatrización).
En el documento EP 0 709 481 B1 se propone, por
ejemplo, un acero para la aplicación en cuestión, que presenta
determinados contenidos en boro, con el fin de aumentar la dureza,
debiéndose añadir aluminio y titanio para el blindaje del boro
frente al nitrógeno. La utilización de boro para mejorar la dureza
conduce, sin embargo, en el caso de grandes diámetros, a resultados
no reproducibles, es decir, durezas no definidas, en particular en
la zona del núcleo.
El documento DE 195 33 229 C1 describe la
utilización de un acero similar para recipientes de gas a presión,
y el documento DE 37 28 476 C1 describe la producción de tubos para
el refuerzo de puertas.
En el documento EP 0 431 557 B1 se describe un
acero para herramientas para su utilización en la construcción de
moldes de plástico que, en relación con una buena capacidad de
soldadura, debe presentar un contenido en azufre de 0,025 a 0,10
por ciento en peso. Además, el acero de la herramienta debe
satisfacer una condición de adición BH = 326,0 + 847,3(C%)
+ 18,3(Si%) - 8,8(Mn%) - 12,5(Cr%) \leq 460,
lo que, en todas las circunstancias, significa un contenido en
carbono de a lo sumo 0,208 por ciento en peso. Un contenido en
carbono bajo de este tipo es ciertamente ventajoso para la
capacidad de soldadura, pero se opone a alcanzar la dureza requerida
del acero de la herramienta después del afino previo.
La misión de la invención consiste en crear un
acero para herramientas para moldes de plástico que también
posibilite elevadas durezas del núcleo en el caso de grandes
diámetros sin inconvenientes cualitativos.
\newpage
De acuerdo con la invención, el problema se
resuelve mediante la utilización de acero para herramientas que
presenta la siguiente composición (en porcentaje en peso):
| C | = | 0,25 - 0,30 |
| Si | = | 0,04 - 0,20 |
| Mn | = | 1,2 - 2,0 |
| Cr | = | 1,0 - 2,0 |
| Ni | = | 0,9 - 1,5 |
| Mo | = | 0,3 - 0,8 |
| V | \leq | 0,2 |
| Al | = | 0,01 - 0,03, |
consistiendo el resto en hierro e impurezas
inevitables.
El acero para herramientas de acuerdo con las
reivindicaciones para evitar conscientemente inconvenientes
cualitativos sin la adición de boro, alcanzándose la dureza
necesaria mediante el contenido en níquel ajustado de forma
predeterminada. Sorprendentemente, se ha demostrado que el boro
ausente o presente únicamente en el marco de impurezas inevitables,
en el caso de un contenido en níquel cuidadosamente ajustado, no
conduce a inconvenientes en el caso de los valores de dureza
alcanzables, pero al mismo tiempo el acero, en particular en el caso
de grandes diámetros de las piezas de trabajo, muestra resultados
mejor reproducibles en relación con su dureza con una menor
tendencia al aumento de la fragilidad. De manera correspondiente,
tampoco ha de añadirse titanio para la protección del boro frente
al nitrógeno.
Con ello, el acero para herramientas es adecuado
de manera ideal para utilizarse en moldes de plástico, en
particular también de grandes diámetros de la pieza de trabajo de
más de 400 mm hasta 1.300 mm y superiores.
Mediante la proporción en peso prevista de
molibdeno entre 0,3% y 0,8%, preferiblemente entre 0,4% y 0,6% se
alcanza, además, una estabilidad al revenido mejorada, de modo que
en el caso de un diámetro de la pieza de trabajo de, por ejemplo,
1.000 mm, y un contenido en Mg de, por ejemplo, 0,5 por ciento en
peso, para alcanzar 30 HRC es ventajosa una temperatura de revenido
de aproximadamente 620ºC, mientras que aceros para moldes conocidos
son afinados con temperaturas de revenido claramente inferiores a
600ºC.
El acero para moldes puede endurecerse sin un
riesgo de grietas por tensión en agua o polímero, presenta sólo
escasas segregaciones y un elevado grado de pureza y, como
consecuencia de la elevada temperatura de revenido, es muy homogéneo
y pobre en tensiones propias después del tratamiento térmico.
Para mejorar la capacidad de soldadura, puede
preverse un contenido en azufre de hasta 0,15 por ciento en peso,
pero por norma general, para asegurar un elevado grado de pureza,
se pretenderá mantener el contenido en azufre, al igual que el
contenido en fósforo, lo más bajo posible, por ejemplo S \leq
0,005% y/o P \leq 0,02%.
En Tabla 1 y en la figura 1 se comparan aceros
habituales en el mercado a título de ejemplo en el marco de la
composición de acero para moldes fabricado de acuerdo con la
reivindicación 1. En este caso, el carbono se redujo de modo que se
minimizaran las segregaciones y, al mismo tiempo, se diera una
dureza del agua (C max. 0,30%). El contenido en silicio se redujo a
un valor medio de 0,1% para minimizar las segregaciones del bloque,
al igual que también se redujo el contenido en cromo de 2,0 a 1,25%.
Se ha mantenido ampliamente invariable el contenido de la aleación
fomentador de la dureza de Mn (aproximadamente 1,50%), mientras que
el contenido en Ni (aproximadamente 1,10%) correspondiente asimismo
al acero 1.2738 conduce, en unión con los demás contenidos, a las
mencionadas propiedades generales sorprendentemente buenas.
Debido al efecto no reproducible en el caso de
grandes dimensiones y que aumenta la dureza de al mismo tiempo las
propiedades de aumento de fragilidad, se renunció de manera
consciente a la adición de boro, la adición de titanio puede por lo
tanto suprimirse asimismo.
La estabilidad al revenido mejorada se ajusta
mediante elevadas adiciones de molibdeno (0,5% en lugar de
aproximadamente 0,20% en el caso de 1.2738) y vanadio (0,1% frente
a ningún vanadio en el caso de 1.2738). Para grandes dimensiones
superiores a 1.000 mm, las temperaturas de revenido para
aproximadamente 30 HRC se modifican en este caso como sigue:
| Acero para moldes 1.2738 después de endurecimiento con aceite | 595ºC |
| Acero para moldes de acuerdo con la invención | 620ºC |
Para asegurar un elevado grado de pureza, el
contenido en azufre se delimita a aproximadamente 0,002%.
\newpage
La comparación de la dureza del acero para moldes
de acuerdo con la reivindicación con aceros estándares usuales en el
comercio se representa en la figura 1. Según ello, el acero se
adecua para dimensiones previamente afinadas de hasta
aproximadamente 1.300 mm sin inconvenientes cualitativos.
Claims (9)
1. Uso de un acero para herramientas para la
producción de moldes para piezas de plástico, que presenta la
siguiente composición (en porcentaje en peso):
consistiendo el resto en hierro e impurezas
inevitables.
2. Uso de un acero para herramientas según la
reivindicación 1, caracterizado por un contenido en Ni
entre 0,9 y 1,2 por ciento en peso.
3. Uso de un acero para herramientas según la
reivindicación 1 ó 2, caracterizado por un contenido en Si
entre 0,04 y 0,15 por ciento en peso.
4. Uso de un acero para herramientas según una de
las reivindicaciones precedentes, caracterizado por un
contenido de Mn entre 1,2 y 1,6 por ciento en peso, un contenido en
Mo entre 0,4 y 0,6 por ciento en peso y un contenido en V entre
0,05 y 0,15 por ciento en peso.
5. Uso de un acero para herramientas según una de
las reivindicaciones precedentes, caracterizado por un
contenido en S entre 0,008 y 0,15 por ciento en peso.
6. Uso de un acero para herramientas según una de
las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque está
previamente afinado con agua o polímeros y presenta una dureza
máxima de hasta 40 HRC.
7. Uso de un acero para herramientas según una de
las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque
después del endurecimiento, es revenido con una temperatura de
revenido de aproximadamente 620ºC para aproximadamente 30 HRC.
8. Uso de un acero para herramientas según una de
las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque está
previamente afinado con un diámetro de al menos 400 mm.
9. Uso de un acero para herramientas según la
reivindicación 8, caracterizado porque está previamente
afinado con un diámetro de más de 1.000 mm.
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