Conoscenze di base nella lavorazione degli stampi

Determinanti critici per la selezione dei materiali dello stampo

La scelta del materiale dello stampo segue fattori decisivi:

1. Processo di formazione

Il metodo di produzione impone la scelta tra due tipologie fondamentali di acciaio per utensili:

A) Acciaio per utensili per lavorazione a caldo, che resiste alle temperature relativamente elevate coinvolte nella pressofusione, forgiatura ed estrusione.

B) Acciaio per utensili per lavorazione a freddo, utilizzato per tranciatura, tranciatura, formatura a freddo, estrusione a freddo, forgiatura a freddo e compattazione delle polveri.

2. Materiale plastico

Alcune plastiche, come il PVC (cloruro di polivinile), possono generare sottoprodotti corrosivi durante la lavorazione. La corrosione può anche essere indotta dalla condensa durante tempi di inattività prolungati, dall'esposizione a gas corrosivi, acidi, cicli termici (raffreddamento/riscaldamento), acqua o condizioni di conservazione. In questi scenari, si consiglia l'uso di acciaio inossidabile o di qualità resistenti alla corrosione.

3. Dimensioni dello stampo

Gli acciai pretemprati vengono generalmente utilizzati per stampi di grandi dimensioni grazie alla loro stabilità e al ridotto rischio di distorsione durante il trattamento termico. Gli acciai da tempra sono spesso preferiti per stampi più piccoli.

4. Vita produttiva (numero di cicli)

Stampi a lunga tiratura (> 1.000.000 di cicli): richiedono acciai ad alta durezza, tipicamente nell'intervallo 48-65 HRC.

Stampi di media tiratura (da 100.000 a 1.000.000 di cicli): comunemente utilizzano acciai pretemprati, con una durezza di 30–45 HRC.

Stampi per tirature brevi (<100.000 cicli): possono utilizzare acciai più morbidi, con una durezza compresa tra 160 e 250 HB.

5. Requisiti di finitura superficiale

L'eccellente finitura superficiale è una priorità per molti stampatori di materie plastiche. È importante notare che l'aggiunta di zolfo per migliorare la lavorabilità spesso degrada la qualità della superficie ottenibile. Inoltre, gli acciai ad alto contenuto di zolfo tendono ad avere una tenacità ridotta (maggiore fragilità).

Fattori primari che influenzano la lavorabilità del materiale

Diversi fattori chiave determinano la lavorabilità di un materiale, i seguenti sono i più critici:

1. Composizione chimica

La composizione chimica dell'acciaio è fondamentale. Generalmente, un contenuto di lega più elevato è correlato a una lavorabilità inferiore. Un aumento del contenuto di carbonio riduce anche la lavorabilità.

2. Microstruttura e storia della lavorazione

La microstruttura dell'acciaio, che è il risultato diretto della sua storia di lavorazione (ad esempio forgiato, fuso, estruso, laminato, lavorato), è fondamentale. I pezzi fucinati e le fusioni spesso possiedono una pelle o una scaglia superficiale difficile da lavorare.

3. Durezza del materiale

La durezza è un fattore primario. La regola generale è: più l'acciaio è duro, più è difficile da lavorare. La selezione degli utensili è direttamente governata dalla durezza del pezzo:

Acciaio super rapido (HSS): adatto per materiali fino a 330-400 HB.

HSS rivestito TiN: può lavorare materiali fino a 45 HRC.

Carburo, ceramica, cermet o nitruro di boro cubico (CBN): richiesto per materiali duri nell'intervallo 65-70 HRC.

4. Inclusioni non metalliche

Le inclusioni non metalliche in genere hanno un effetto dannoso sulla durata dell'utensile. Ad esempio, Al₂O₃ (allumina) è una ceramica pura con proprietà altamente abrasive, che accelera l'usura degli utensili.

5. Tensioni residue

Le tensioni residue all'interno del materiale possono portare a notevoli sfide di lavorazione, come la distorsione. Si consiglia spesso di eseguire un'operazione di distensione dopo la lavorazione di sgrossatura per mitigare questi problemi.

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