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Friday, 20 Aprile 2018

Materiali per stampi: criteri di scelta

La corretta scelta del materiale permette agli stampisti di risparmiare tempi e costi e di rimanere competitivi sul mercato. L’articolo fornisce una sintesi dei criteri di selezione per la scelta dei materiali idonei da utilizzare.

di Stefano Borrello

Dicembre 2017

I costruttori di stampi offrono ai committenti il loro know-how in fatto di progettazione, produzione e riparazioni cercando sempre nuove soluzioni per migliorare i propri portastampi. La scelta del materiale più idoneo per lo stampaggio ad iniezione è quindi di fondamentale importanza.
Per ogni commessa, la giusta selezione del materiale e della qualità permette di risparmiare tempi e costi e di rimanere competitivi sul mercato.

Qualità dei materiali e il relativo impiego
La classificazione in acciaio per lavorazioni a caldo e acciaio per lavorazioni a freddo fornisce già una prima indicazione su quali temperature possono essere impiegate per i vari tipi di acciaio. Il presupposto fondamentale è che le proprietà ottenute attraverso il trattamento termico si mantengano anche successivamente. Gli acciai per lavorazioni a caldo sono adatti a temperature di utilizzo fino a circa 600 °C
e sono idonei, per esempio, per la pressofusione di zinco e alluminio. Gli acciai per lavorazioni a freddo possono invece essere utilizzati fino a temperature di circa 200 °C e trovano impiego preferibilmente nello stampaggio ad iniezione del materiale plastico.
Grazie al basso contenuto di carbonio, gli acciai non legati, come ad esempio il 1.0577, offrono un’ottima saldabilità e sono adatti per semplici applicazioni nel campo della costruzione stampi, utensili e macchine. Laddove la saldabilità non sia un fattore rilevante, si consiglia l’utilizzo di acciaio per utensili non legato (ad esempio, 1.1730). Quest’ultimo, nonostante abbia una resistenza elevata, si presta a una migliore lavorabilità. L’acciaio per utensili non legato viene impiegato per pezzi di montaggio non temprati, per la costruzione di stampi e dispositivi o anche per piastre e cornici per portastampi.
Gli acciai da cementazione si distinguono per l’elevata durezza in superficie e il nucleo tenace, e sono ideali per materiali con riempitivi, come ad esempio fibra di vetro o di carbonio, stampi a compressione in resina sintetica per la lavorazione di termoplastici e termoindurenti o anche pezzi guida e inserti per carrello.
Grazie al basso contenuto di zolfo, l’acciaio bonificato 1.2311 permette di ottenere ottimi risultati nella strutturazione di materiali (lucidatura, fotoincisione...). L’acciaio legato e bonificato 1.2312 mantiene invece ottime proprietà di lavorabilità grazie all’aggiunta di zolfo e ad una resistenza di 1.080 N/mm². Per incrementare la resistenza all’usura di questi acciai, è possibile eseguire un processo di nitrurazione da effettuare comunque dopo un trattamento termico di distensione a circa 580 °C.
Grazie all’elevato quantitativo di cromo (16%), l’acciaio per utensili alto-legato, bonificato e a corrosione ridotta 1.2085 permette la lavorazione di materiale plastico ad azione corrosiva come il cloruro di polivinile (PVC) o il poliossimetilene (POM). Un ulteriore vantaggio è inoltre la conservazione a lunga durata dello stampo.

Ulteriori materiali
Un altro gruppo di acciai indispensabile per la costruzione stampi e utensili, è quello degli acciai da tempra. L’acciaio alto-legato per lavorazioni a caldo 1.2343 si distingue per l’elevata tenacità e stabilità termica, la resistenza alle incrinature nonché per la buona conduttività termica, qualità che lo rendono adatto all’impiego come piastre di forma e inserti per stampi per la pressofusione (Al, Mg, Zn, ecc.). L’acciaio in qualità ESU è invece adatto nel caso in cui il materiale deve rispondere ad esigenze di qualità molto elevate come tenacia, lucidabilità o uniformità su tutta la sezione trasversale del blocco. Durante il processo di rifusione sotto elettroscoria, (abbr. ESU = ESR) i blocchi di acciaio fusi con il metodo tradizionale vengono sottoposti ancora una volta a un processo di rifusione. Durante il passaggio attraverso lo strato di scorie, lo zolfo e le inclusioni non metalliche vengono catturati dalle scorie e successivamente isolati. Il nuovo blocco rifuso si solidifica sotto scoria. Grazie alla riduzione dell’intensità di segregazione, si ottiene un grado di purezza migliore e una buona isotropia in tutta la sezione trasversale.
In virtù delle caratteristiche metallurgiche, l’acciaio per tempra in lega di nichel 1.2767 è particolarmente indicato alla lucidatura speculare ed è inoltre idoneo per la produzione di piastre di forma complesse e inserti con elevate esigenze di superficie. Per evitare deformazioni indesiderate durante l’iniezione plastica, la temperatura di rinvenimento dopo la tempra deve essere di almeno 50 °C superiore alla temperatura di utilizzo.
Oltre agli acciai, anche l’alluminio presenta numerosi vantaggi per la costruzione di stampi e utensili: oltre ad essere dotato di un’ottima conduttività termica e ad avere un peso ridotto, quest’ultimo ha una buona lavorabilità e saldabilità. Inoltre, è adatto alla produzione di piastre per portastampi, tavoli girevoli e parti lavorate per la costruzione di macchine e dispositivi, così come di stampi prototipo e stampi per schiume ad espansione (ad esempio, poliuretano).
Per concludere, la scelta del materiale corretto dipende dall’utilizzo e dal prezzo. Non esiste un materiale “universale” che racchiuda in sé tutte le caratteristiche necessarie per la costruzione di stampi e utensili.

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