ES2346341T3 - Molde de plastico. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para la fabricación de un molde de plástico listo para usar con buena resistencia a la corrosión y alta resistencia al desgaste así como una calidad de superficie óptima con dimensiones exactas, en el que en una primera etapa una masa fundida, que contiene los elementos en % en peso carbono más del 0,25%, pero menos del 0,30% silicio más del 0,15%, pero menos del 0,35% manganeso más del 0,25%, pero menos del 0,65% fósforo menos del 0,030% azufre menos del 0,005% cromo más del 14,00%, pero menos del 15,00% molibdeno más del 0,80%, pero menos del 1,10% níquel más del 0,50%, pero menos del 1,10% nitrógeno más del 0,05%, pero menos del 0,18% hierro e impurezas debidas a la fabricación como resto se vierte en un molde de colada y se deja solidificar para dar una pieza colada, tras lo cual en una segunda etapa tiene lugar una conformación en caliente de la pieza colada con un grado de deformación superior a 4 veces y a este respecto la producción de una materia prima para moldes y en una tercera etapa la materia prima para moldes se trata mediante al menos un único endurecimiento con una temperatura de austenización de desde 1000ºC hasta 1040ºC y al menos un revenido único a una temperatura de entre 600ºC y 620ºC hasta una dureza de material constante superior a 280 HB y se forma de esta manera un material precursor para moldes, tras lo cual en una etapa posterior, en el material precursor dado el caso tras la extracción de una parte del material precursor, tiene lugar en la misma un mecanizado con arranque de virutas con la producción de un contorno negativo y se elabora de esta manera un molde de plástico listo para usar sin deformación.
Description
Molde de plástico.
La invención se refiere a un procedimiento para
la fabricación de un molde de plástico listo para usar.
Los plásticos se usan en la técnica moderna cada
vez más en las más diversas clases y mezclas, en particular con
cargas o fibras de refuerzo o material similar, para una fabricación
de dado el caso objetos de uso que pueden solicitarse
mecánicamente.
En una fabricación de objetos a partir de
plásticos, por regla general, se introduce a presión en un molde o
en un espacio hueco de molde una masa de plástico en estado
plastificado, es decir en la mayoría de los casos a una temperatura
elevada, a gran presión, poniéndose en contacto esta masa por toda
su superficie con el contorno interno también con las cavidades del
molde más pequeñas. Esta operación de introducción a presión de
masa de plástico, que también se denomina inyección, tiene lugar a
presión elevada y solicita el molde en muchos aspectos. Por ello
los moldes de plástico deben presentar un perfil de propiedades
químico-mecánicas especial de máximo nivel. Con
respecto a la rentabilidad debe existir también un almacenamiento
barato del material precursor, una fabricación económica y una
duración de utilización larga de los moldes.
El material para moldes de plástico debe
garantizar esencialmente las siguientes propiedades a la vez:
- -
- una buena resistencia a la corrosión, porque los plásticos pueden desprender ácidos durante el mecanizado;
- -
- una alta resistencia al desgaste porque, al introducir a presión la masa plastificada, las partículas de refuerzo y las cargas pueden actuar produciendo un desgaste muy elevado en las superficies de contorno del molde;
- -
- una gran tenacidad, porque cada operación de carga o inyección solicita sumamente el molde mecánicamente de golpe;
- -
- una alta resistencia y una deformación reducida con respecto a las propiedades mecánicas, estabilidad y duración de utilización larga deseadas del molde;
- -
- una buena capacidad de mecanizado en el estado tratado térmicamente para una elaboración rápida, económica de un molde;
- -
- una buena capacidad de pulido, para garantizar a continuación una calidad de superficie máxima de la pieza de plástico.
Existe desde hace tiempo el deseo de fabricar
moldes de plástico a partir de un material que posibilite garantizar
en gran medida todas las propiedades expuestas anteriormente de
manera conjunta, o presente en el estado tratado térmicamente un
perfil de propiedades, que corresponda lo máximo posible a los
requisitos.
Para los moldes de plástico se indica en la
lista de acero-hierro, debido a la idoneidad
práctica en gran parte de este material, una clase de acero con el
número de material 1.2316 o con la denominación X36CrMo17, estando
presentes las indicaciones de propiedades según la norma DIN 17 350.
Si bien este acero es muy adecuado para muchos moldes de plástico,
sin embargo tiene la desventaja de que debido a su escasa tenacidad
aumenta el riesgo de rotura del molde. Además a menudo no es
posible una fabricación de moldes o piezas de molde grandes con una
homogeneidad deseada de las propiedades mecánicas debido a un
endurecimiento completo insuficiente. Para superficies de molde
grandes, a menudo no puede conseguirse con el acero X36CrMo17 una
capacidad de mecanizado, en particular una capacidad de pulido,
suficientemente buena debido a la falta de homogeneidad de la
microestructura de la aleación de acero.
En el documento JP 2000282182 se describe un
acero al cromo martensítico, que se utiliza para piezas de cojinete.
Este acero al cromo contiene (en % en peso) del 0,20 al 0,55% de
carbono, del 0,01 al 0,50% de silicio, del 0,01 al 1,00% de
manganeso, del 0,01 al 1,00% de níquel, del 13,00 al 18,00% de
cromo, del 0,10 al 2,00% de molibdeno y del 0,03 al 0,18% de
nitrógeno.
En el documento EP 1 052 304 A1 se da a conocer
un acero al cromo resistente a la corrosión martensítico, que
presenta como máximo un 0,28% en peso de níquel.
En el documento US 5.641.453 se describe un
acero resistente a la corrosión, a partir del que se elaboran
moldes de plástico, que posteriormente se tratan. El acero presenta
un contenido total de carbono y nitrógeno de desde el 0,5 hasta el
1,2% en peso.
El objetivo de la invención es proporcionar un
procedimiento para la fabricación de moldes de plástico listos para
usar con buena resistencia a la corrosión y alta resistencia al
desgaste así como una calidad de superficie óptima con dimensiones
exactas.
Este objetivo se soluciona mediante un
procedimiento según la reivindicación 1.
Las ventajas conseguidas con la invención deben
considerarse esencialmente que pudo encontrarse un material, que
tras un tratamiento térmico presenta un perfil de propiedades, que
posibilita una fabricación de moldes de plástico esencialmente
mejorados con una duración de utilización prolongada.
Desde el punto de vista de la técnica de
aleación y para conseguir sinergia en lo que respecta las
propiedades de un molde de plástico es necesario respetar de manera
exacta la concentración de los respectivos elementos en límites
estrechos.
Para una homogeneidad del material superior es
especialmente importante el contenido en carbono y nitrógeno.
En el caso de un contenido en carbono del 0,30%
en peso y superior pueden formarse carburos superiores, en cuyo
entorno se produce un empobrecimiento de las concentraciones locales
de cromo y molibdeno, por lo que están empeoradas la capacidad de
pulido y la capacidad de mecanizado así como la resistencia a la
corrosión del material. Un contenido reducido en carbono y
concretamente un 0,25% en peso y menos provoca una disminución
indeseada de la dureza del material tratado y de esta manera un
elevado desgaste del molde.
El nitrógeno actúa en la aleación además de
mejorando la resistencia a la corrosión, endureciendo, porque este
elemento promueve un aumento de la tensión de la retícula. Sin
embargo debe evitarse en todo caso una formación de nitruro por las
altas afinidades del nitrógeno, de lo que resultaría un contenido en
nitrógeno máximo inferior al 0,18% en peso. Un efecto claramente
favorable del nitrógeno sobre la resistencia y la tenacidad del
material se produce con un contenido superior al 0,05% en peso.
Tal como se mencionó anteriormente, las
concentraciones de carbono y nitrógeno en una cinética de acción
común son importantes para una homogeneidad máxima de la estructura
y las mejores propiedades mecánicas así como una buena capacidad de
mecanizado y capacidad de pulido del material. Se encontró que la
razón de carbono con respecto a nitrógeno según la invención no
debe ser menor que 1,4, pero tampoco mayor que 5,8, para optimizar
el efecto sinérgico de ambos elementos en la aleación. Se supone que
la interacción de los elementos carbono y nitrógeno en este
intervalo de razón de las concentraciones y por consiguiente la
actividad con respecto al cromo y molibdeno son la base para
conseguir de manera especialmente favorable un perfil de propiedades
superior del material, orientado a moldes de plástico.
Un elemento de aleación esencial del acero es el
níquel, porque mediante el níquel, tal como se encontró, se mejora
esencialmente la capacidad de endurecimiento completo y se mantienen
esencialmente las propiedades mecánicas del material tratado
térmicamente también con dimensiones del material precursor grandes
por toda la sección transversal. El níquel en un contenido superior
al 0,5% en peso aumenta también la homogeneidad de la
microestructura y ayuda con una limitación del contenido en
nitrógeno a menos del 0,18% en peso en evitar en la mayor medida
posible una formación de delta-ferrita en la
estructura. Un contenido en níquel del 1,10% en peso y superior
tiene sin embargo un efecto no deseado con respecto a una
estabilización de la austenita.
Mediante el cromo en concentraciones superiores
al 14,0% en peso, pero inferiores al 15,0% en peso y el molibdeno
en concentraciones superiores al 0,8% en peso e inferiores al 1,1%
en peso el material es por un lado altamente resistente a la
corrosión y presenta por otro lado junto con el carbono, nitrógeno y
níquel una capacidad de endurecimiento superior en el caso de una
fabricación de material precursor grande para moldes de
plástico.
El azufre, que por regla general mejora la
capacidad de mecanizado de los aceros, sólo se admite en el material
precursor para moldes de plástico según la invención con un
contenido inferior al 0,005% en peso, porque en caso de índices de
azufre superiores las propiedades mecánicas, en particular la
tenacidad y la resistencia a la fatiga transversalmente a la
dirección de deformación son reducidos de manera no deseada. Los
índices de azufre reducidos permiten también prever de manera
reducida la concentración de manganeso, que es necesario para un
fraguado del azufre, de manera favorable superior al 0,25% en peso.
El límite superior para el manganeso, que concretamente actúa
solidificando el cristal mixto, se fija a menos del 0,65% en peso,
porque índices superiores influyen de manera desfavorable en el
comportamiento de transformación.
El silicio es un elemento importante para la
desoxidación de la masa fundida y se prevé por motivos de la pureza
del acero en un contenido superior al 0,15% en peso. Debido sin
embargo a que el silicio puede tener un efecto de fragilización en
el acero, se limita la concentración de silicio en el material para
moldes de plástico a menos del 0,35% en peso.
Una de las ventajas conseguidas con el
procedimiento según la invención debe considerarse que tiene lugar
un mecanizado del material precursor para moldes de plástico en el
estado tratado térmicamente, es decir endurecido y preferiblemente
revenido dos veces, por lo que también se producen moldes grandes a
medida y no puede producirse ninguna deformación por un tratamiento
térmico y por consiguiente un acabado.
A continuación se exponen, mediante datos
comparativos del material con número de material 1.2316 según la
norma DIN, resultados de la prueba de corrosión y algunos valores de
propiedades mecánicas del acero utilizado según la invención para
los moldes.
Muestran:
la figura 1 el resultado de una prueba de
pulverización de sal;
la figura 2 la resistencia al choque en probeta
entallada KV con el uso de muestras de probeta inyectada de acuerdo
con la norma ISO según la norma EN 10045 (entalla en V Charpy);
la figura 3 el trabajo de choque de muestras
deformadas 4,8 veces según la norma SEP 1314.
A partir de la figura 1 puede deducirse en
comparación con el material con número de material 1.2316 según la
norma DIN una resistencia a la corrosión aumentada según la
invención de las muestras M301 de la aleación de ensayo en la
prueba de pulverización de sal según la norma DIN 50021,
consiguiéndose esta mejora mediante una estructura homogénea y
refinada.
En la figura 2 pueden observarse los valores de
medición obtenidos de la prueba de resistencia al choque en probeta
entallada (entalla en V Charpy) del material en la dirección
transversal a partir de bloques de moldes. Tras un tratamiento
térmico hasta una dureza de aproximadamente 320 HB se detectaron en
el material que va a usarse según la invención valores
aproximadamente 3 veces superiores para el trabajo de choque en
probeta entallada.
La prueba especialmente de gran valor
informativo para moldes de plástico en el ensayo de flexión por
choques, figura 3 según la norma SEP 1314 en muestras sin entalla,
proporcionó igualmente valores de medición mejorados
aproximadamente tres veces superiores.
Claims (1)
1. Procedimiento para la fabricación de un molde
de plástico listo para usar con buena resistencia a la corrosión y
alta resistencia al desgaste así como una calidad de superficie
óptima con dimensiones exactas, en el que
en una primera etapa una masa fundida, que
contiene los elementos en % en peso
carbono más del 0,25%, pero menos del 0,30%
silicio más del 0,15%, pero menos del 0,35%
manganeso más del 0,25%, pero menos del
0,65%
fósforo menos del 0,030%
azufre menos del 0,005%
cromo más del 14,00%, pero menos del 15,00%
molibdeno más del 0,80%, pero menos del
1,10%
níquel más del 0,50%, pero menos del 1,10%
nitrógeno más del 0,05%, pero menos del
0,18%
hierro e impurezas debidas a la fabricación como
resto se vierte en un molde de colada y se deja solidificar para
dar una pieza colada, tras lo cual
en una segunda etapa tiene lugar una
conformación en caliente de la pieza colada con un grado de
deformación superior a 4 veces y a este respecto la producción de
una materia prima para moldes y
en una tercera etapa la materia prima para
moldes se trata mediante al menos un único endurecimiento con una
temperatura de austenización de desde 1000ºC hasta 1040ºC y al menos
un revenido único a una temperatura de entre 600ºC y 620ºC hasta
una dureza de material constante superior a 280 HB y se forma de
esta manera un material precursor para moldes, tras lo cual
en una etapa posterior, en el material precursor
dado el caso tras la extracción de una parte del material
precursor, tiene lugar en la misma un mecanizado con arranque de
virutas con la producción de un contorno negativo y se elabora de
esta manera un molde de plástico listo para usar sin
deformación.
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
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| ES (1) | ES2346341T3 (es) |
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