Di quali materiali sono fatti gli stampi a iniezione?

Gli stampi a iniezione sono comunemente realizzati in metallo, solitamente acciaio o alluminio. La scelta del materiale dipende da fattori quali il costo, la qualità, la lunghezza della produzione e la complessità del pezzo. Come professionista produttore di stampaggio a iniezione di plasticaVi guiderò a dare un'occhiata più da vicino ai materiali di stampo più popolari utilizzati nello stampaggio a iniezione.

Perché la selezione dei materiali è importante

La scelta del materiale giusto è fondamentale per gli stampi a iniezione. Lo stampo deve resistere alle alte temperature, alle pressioni e all'usura abrasiva durante i ripetuti cicli di stampaggio a iniezione. L'utilizzo di un materiale sbagliato può causare danni o guasti allo stampo, con conseguenti ritardi di produzione e costi.

Anche il materiale dello stampo influisce sulla qualità dei pezzi. Uno stampo di precisione in acciaio produrrà pezzi di qualità superiore con tolleranze più strette rispetto a uno stampo prototipo in alluminio. Il materiale influisce anche sul costo: uno stampo in alluminio costa molto meno di uno in acciaio pre-indurito, ma non durerà altrettanto a lungo.

È chiaro che la scelta del materiale per gli stampi comporta un notevole compromesso tra qualità, durata e costi.

Di quali materiali sono fatti gli stampi a iniezione?

Gli stampi a iniezione sono comunemente realizzati in metallo, solitamente acciaio o alluminio. La scelta del materiale dipende da fattori quali il costo, la qualità, la lunghezza della produzione e la complessità del pezzo. Diamo un'occhiata più da vicino ai materiali di stampo più popolari utilizzati nello stampaggio a iniezione.

Materiali per stampi a iniezione più comuni

La maggior parte degli stampi a iniezione per la produzione è realizzata in metallo, di solito acciaio o leghe di alluminio. Ecco una panoramica dei materiali più diffusi per gli stampi.

1. Acciaio P20 pre-temprato

L'acciaio P20 è considerato il "cavallo di battaglia" degli stampi grazie alla sua combinazione di lavorabilità, durata ed economicità. Viene comunemente utilizzato per stampi con cavità più piccole o per produzioni brevi inferiori a 500.000 cicli.

Il principale svantaggio è che il P20 non è in grado di sopportare una produzione ad altissimo volume. Per le serie più lunghe, sono preferibili gli acciai da utensili temprati.

2. Acciai da utensili temprati

Gli acciai per utensili H13 e S7 offrono una durata eccezionale per lunghe produzioni che superano i 500.000 cicli. La durezza varia da Rockwell 50-55 per l'acciaio H13 e Rockwell 55-60 per l'acciaio S7.

Questi acciai per utensili sono trattati termicamente per ottenere la massima durezza e resistenza all'usura. Ciò comporta un sovrapprezzo rispetto all'acciaio P20, ma garantisce la longevità per milioni di cicli di stampaggio.

3. Leghe di alluminio e berillio

Per stampi per prototipi e per bassi volumi, leghe di alluminio come la serie 7000 offrono un risparmio sui costi rispetto all'acciaio con una discreta durata. Vengono utilizzate anche leghe di rame berillio, che combinano la resistenza all'usura con un rapido trasferimento di calore per tempi di ciclo rapidi.

Il principale svantaggio è la minore durata complessiva degli stampi rispetto all'acciaio, che rende l'alluminio inadatto alla produzione di grandi volumi.

Materiali metallici esotici per stampi a iniezione

Mentre l'acciaio e l'alluminio costituiscono il 90% degli stampi a iniezione, stanno emergendo nuove leghe esotiche per le esigenze di prestazioni estreme:

Lega di rame berillio - Combina un'elevatissima conduttività termica con una buona resistenza all'usura. Consente tempi di ciclo molto rapidi. Utilizzato per pezzi in plastica di volume estremamente elevato e sensibili ai costi, che richiedono cicli inferiori a 60 secondi.

Lega di alluminio-berillio - Una lega di alluminio avanzata con additivo al berillio per una rigidità 5 volte superiore rispetto all'alluminio 7075. Si lavora facilmente e consente di ottenere anime di stampo più sottili e di alta precisione. Utilizzata per geometrie complesse che richiedono estrema rigidità.

Acciaio Maraging - Un acciaio ad altissima resistenza che raggiunge un grado di durezza doppio rispetto all'acciaio per utensili S7 (Rockwell 60+), con eccellente stabilità dimensionale e lucidabilità. Utilizzato per geometrie complesse con tolleranza zero che richiedono estrema precisione e durata per milioni di cicli.

Lega Inconel - Superlega con estrema resistenza al calore e alla corrosione. Resiste a oltre 1000°C per lo stampaggio di resine ad alta temperatura come il PEEK, senza corrosione. È molto più costosa dell'acciaio per utensili, ma offre prestazioni ineguagliabili.

Fattori che influenzano la selezione dei materiali

Molte variabili influenzano la scelta del materiale migliore per l'attrezzaggio di uno stampo a iniezione, tra cui:

Geometria e tolleranze dei pezzi - Gli stampi di precisione richiedono materiali più duri e resistenti all'usura, come l'acciaio per utensili. Le geometrie più semplici richiedono metalli più morbidi come l'alluminio.

Volumi di produzione - Gli stampi in acciaio gestiscono la produzione di volumi elevatissimi, superiori a 500.000 cicli. Per le piccole serie inferiori a 100.000 pezzi, gli stampi in alluminio consentono di risparmiare sui costi.

Tempi di ciclo - Il rame al berillio o le leghe di alluminio massimizzano il trasferimento di calore per cicli rapidi inferiori a 60 secondi. Gli stampi in acciaio hanno cicli più lenti ma offrono una maggiore durata complessiva.

Parte Esigenze di prestazione - Le resine avanzate, come il PEEK, richiedono stampi in acciaio per ottenere pezzi di alta precisione e prestazioni. Le resine di base, come il PP, si adattano meglio agli stampi in alluminio.

Costi - Il materiale dello stampo influisce in modo significativo sui costi complessivi. Gli stampi in alluminio e berillio costano molto meno in anticipo, ma si usurano più rapidamente di quelli in acciaio. Questo aspetto deve essere messo a confronto con i volumi di produzione e i requisiti di durata.

Principali informazioni sui materiali per stampi a iniezione

La scelta del materiale comporta importanti compromessi tra qualità del pezzo, costi degli utensili e durata. Gli acciai da utensili temprati offrono prestazioni eccezionali e durate superiori a 5 milioni di colpi, a un costo superiore. Gli stampi in alluminio rappresentano un'opzione più economica per i prototipi e le piccole serie fino a 100.000 pezzi.

Le nuove leghe di berillio e gli acciai maraging spingono ulteriormente le capacità dello stampo per le geometrie di precisione che richiedono cicli ultra elevati. Mentre le leghe esotiche consentono di ottenere prestazioni di stampo estreme, l'acciaio P20 pre-temprato copre quasi 90% di applicazioni di stampaggio a iniezione con un comprovato equilibrio di qualità, durata ed economicità.