Nozioni di base sulla lavorazione degli stampi

1. Metodo di stampaggio – La selezione può essere effettuata tra due tipi fondamentali di materiale.

A) Acciaio per utensili per lavorazione a caldo, che può resistere alle temperature relativamente elevate riscontrate nella pressofusione, nella forgiatura e nell'estrusione.

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

Materiali plastici – Alcuni materiali plastici generano sottoprodotti corrosivi, come il PVC. La corrosione può essere causata anche da fattori quali la permanenza prolungata del materiale plastico nel cilindro della macchina ad iniezione, condensa dovuta a tempi di inattività, gas corrosivi, acidi, cicli di raffreddamento/riscaldamento, acqua o condizioni di stoccaggio. In questi casi si consiglia l'uso dell'acciaio inossidabile.

Dimensioni dello stampo: gli stampi di grandi dimensioni spesso utilizzano acciaio pretemprato. Per stampi di piccole dimensioni viene spesso utilizzato l'acciaio a tutta tempra.

Il riepilogo della durata utile dello stampo

Gli stampi destinati ad un uso a lungo termine (>1.000.000 di cicli) devono essere realizzati in acciaio ad alta durezza con una durezza di 48-65 HRC.

Gli stampi per uso a medio-lungo termine (da 100.000 a 1.000.000 di cicli) dovrebbero utilizzare acciaio pretemprato con una durezza di 30–45 HRC.

Gli stampi per uso a breve termine (<100.000 cicli) possono essere realizzati in acciaio dolce con una durezza di 160–250 HB.

Rugosità superficiale: molti produttori di stampi per parti in plastica danno priorità a un'eccellente finitura superficiale. Ad esempio, quando si aggiunge zolfo per migliorare la lavorabilità, la qualità della superficie viene compromessa. Anche l'acciaio ad alto contenuto di zolfo diventa più fragile. Queste inclusioni di solfuro agiscono come particelle dure; durante la successiva lucidatura della cavità dello stampo, possono fuoriuscire o lasciare cavità microscopiche, causando difetti superficiali come 'fori di spillo' o 'buccia d'arancia', che impediscono di ottenere una finitura a specchio molto lucida. Pertanto, per i progettisti e gli acquirenti di stampi, la selezione dei materiali non dovrebbe concentrarsi esclusivamente sulla 'facilità di lavorazione'. La priorità deve essere data ai requisiti di qualità della superficie dello stampo finale e alla durata di servizio complessiva, evitando così l'uso di acciaio ad alto contenuto di zolfo, che sarebbe insensato e parsimonioso.

2. Qual è il fattore principale che influenza la lavorabilità dei materiali?

La composizione chimica dell'acciaio è fondamentale. In generale, maggiore è il contenuto di lega dell'acciaio, più difficile sarà la lavorazione. All’aumentare del contenuto di carbonio, la lavorabilità diminuisce.

Anche la struttura dell'acciaio è molto importante per la lavorabilità. Diverse strutture includono forgiato, fuso, estruso, laminato e lavorato. I pezzi forgiati e fusi hanno spesso superfici molto difficili da lavorare.

La durezza è un fattore importante che influenza la lavorabilità. La regola generale è che più l’acciaio è duro, più è difficile da lavorare. L'acciaio super rapido (HSS) può essere utilizzato per lavorare materiali con durezza fino a 330-400 HB; L'HSS con rivestimento in nitruro di titanio (TiN) può gestire materiali fino a 45 HRC; per materiali con durezza 65-70 HRC è necessario utilizzare utensili in metallo duro, ceramica, cermet o nitruro di boro cubico (CBN).

Le inclusioni non metalliche generalmente hanno un effetto dannoso sulla durata dell'utensile. Ad esempio, Al2O3 (allumina), che è una ceramica pura, è altamente abrasiva.

Infine, lo stress residuo può causare problemi di lavorabilità. Un'operazione di distensione è spesso consigliata dopo la lavorazione di sgrossatura.

3. Impatto dell'acciaio sulle muffe e tendenze future

Le prestazioni, la durata e il costo degli stampi sono direttamente influenzati dalla scelta dell'acciaio. I fattori chiave includono:

Composizione e struttura chimica: il contenuto di carbonio e leghe determina durezza, tenacità e resistenza all'usura. Gli acciai altolegati offrono resistenza all'usura ma sono difficili da lavorare e richiedono un equilibrio tra prestazioni e costi. I difetti superficiali derivanti dalla forgiatura o dalla fusione aumentano le sfide di lavorazione.

Durezza e lavorabilità: l'elevata durezza migliora la resistenza all'usura ma aumenta i costi di lavorazione. I materiali degli utensili (ad esempio, HSS, carburo, CBN) devono essere selezionati in base alla durata dello stampo (ad esempio, >1 milione di cicli richiedono acciaio HRC 48-65).

Requisiti di qualità della superficie: le esigenze di elevata lucidatura (ad esempio, finitura a specchio) richiedono acciai puliti e a basso contenuto di zolfo per evitare difetti causati da inclusioni di solfuro.

Adattabilità ad ambienti speciali: la plastica corrosiva (ad esempio il PVC) richiede acciaio inossidabile; gli stampi di grandi dimensioni utilizzano spesso acciaio pretemprato per ridurre al minimo la distorsione del trattamento termico.

4 . degli stampi Tendenze future della lavorazione

Sviluppo di materiali ad alte prestazioni: nuovi acciai per stampi (ad esempio, acciai per metallurgia delle polveri) che combinano elevata durezza, tenacità e lavorabilità.

Trattamenti superficiali avanzati: rivestimenti (ad es. TiN, DLC) per migliorare la resistenza all'usura e alla corrosione, riducendo la dipendenza dalle proprietà estreme del materiale di base.

Selezione dei materiali digitale e intelligente: Big Data e simulazioni AI per abbinare con precisione le proprietà dell'acciaio alle condizioni operative dello stampo, ottimizzando costi e durata.

Produzione sostenibile: promozione di acciai per stampi riparabili e leghe a basso contenuto di carbonio per ridurre il consumo di risorse.