Los metales constituyen la esencia de los procesos de fabricación, concretamente en la fabricación de moldes y la producción en serie. Cuando se trata de metales, todos tienen propiedades diferentes que los hacen más adecuados para ciertas cosas que para otras. En este blog hablaremos de 20 tipos de metales, sus características y sus aplicaciones en el moldeo por inyección, el mecanizado CNC y la fabricación de moldes. Tanto si sus proyectos son series de producción de gran volumen como si son construcciones personalizadas, conocer las propiedades de estos metales le ayudará a seleccionar los materiales con conocimiento de causa.
Características de los distintos tipos de materiales metálicos
1. Acero inoxidable
En cualquier caso, el acero inoxidable es una aleación de hierro, cromo y otros elementos que le confieren una notable resistencia a la corrosión y las manchas. Es muy duradero y fuerte y tiene una gran resistencia a la oxidación y la herrumbre, incluso en condiciones de alta humedad. También es bastante fácil de limpiar, lo que lo hace ideal para aplicaciones de seguridad alimentaria. Y como el acero inoxidable soporta el calor extremo y los entornos de alta presión, es un material versátil en muchas industrias.
Este artículo se centra en los moldes de producción de gran volumen (moldes en los que se producirán cientos de miles de piezas en un tiempo determinado), específicamente para fabricantes dedicados a la elaboración de alimentos. Su resistencia a la corrosión es fundamental en la fabricación de moldes de inyección en industrias como la alimentaria y sectores afines, donde la limpieza y la robustez son una necesidad. El acero inoxidable encuentra aplicación en componentes de maquinaria, herramientas e incluso instrumentos quirúrgicos.
2. Aluminio
El aluminio es uno de los metales más utilizados, gracias a su ligereza, su elevada relación resistencia-peso y su excelente resistencia a la corrosión. Debido a su facilidad de mecanizado y conformado, se utiliza habitualmente para moldes en los que priman el detalle y la precisión. Como tiene una conductividad térmica y eléctrica muy alta, el aluminio es ideal para cualquier aplicación que implique disipación de calor.
El aluminio es un material muy utilizado para la fabricación de moldes, destinados a prototipos y a la producción de pequeñas cantidades, ya que es relativamente barato y fácil de mecanizar. En las industrias automovilística, aeroespacial y de bienes de consumo, donde se necesitan componentes ligeros y de alta precisión, se suelen favorecer los moldes de aluminio. También se utiliza en la fabricación de productos electrónicos, sistemas de climatización y componentes que necesitan una disipación eficaz del calor.
3. Acero al carbono
El material de aportación será acero al carbono, que es el principal elemento de aleación del acero. También existen aceros con bajo, medio o alto contenido en carbono, segmentados según la cantidad de carbono que contengan, y cada uno ofrece propiedades diferentes en cuanto a dureza, ductilidad o resistencia. El acero al carbono tiene una gran durabilidad, un bajo coste y una buena resistencia a la tracción, lo que lo convierte en la mejor opción para aplicaciones pesadas.
Las herramientas y otras piezas de alta resistencia suelen fabricarse con acero al carbono. También suele especificarse para moldes de gran volumen que exigen dureza, pero no la alta resistencia al desgaste de los aceros para herramientas. Los sectores de la automoción, la fabricación y la construcción también utilizan habitualmente moldes de acero al carbono.
4. Acero para herramientas
Puede ser al carbono o aleado, y su estado templado se utiliza comúnmente para herramientas, de ahí el nombre de acero para herramientas. Sus propiedades mecánicas suelen mejorarse mediante tratamiento térmico. Se fabrica especialmente para herramientas de conformado, matrices y moldes, donde son importantes la resistencia al desgaste, la tenacidad y la capacidad de mantener la presión de los bordes afilados. Además, por su resistencia a la fatiga térmica, es un material excelente para moldes que pasan por varios ciclos de calentamiento y enfriamiento.
Los aceros para herramientas desempeñan un papel vital en la formación de paring en moldes, incluido el moldeo por inyección, la fundición a presión y la estampación. Algunos ejemplos de aceros para herramientas son el D2, el H13 y el A2, que suelen utilizarse en industrias como la automovilística, la aeroespacial y la de fabricación de precisión, donde la durabilidad y la precisión son de suma importancia.
5. Latón
El latón -una aleación de cobre y zinc- posee una combinación única de solidez, resistencia a la corrosión y atractivo estético. Se puede mecanizar bien, tiene una gran conductividad eléctrica y es resistente al óxido y la corrosión. El latón también es conocido por su acabado dorado, que lo hace muy apreciado tanto en aplicaciones decorativas como funcionales.
El latón se utiliza mucho en la fabricación de moldes compuestos para las piezas que necesitan diseños intrincados y una buena resistencia al desgaste. Los usos más comunes del cobre incluyen conectores eléctricos, accesorios y componentes en industrias como la automoción y la electrónica, y carcasas decorativas para el cableado en joyería, fontanería y ferretería.
6. Cobre
El cobre es un metal dúctil y maleable con una conductividad térmica y eléctrica muy elevada. También tiene una excelente resistencia a la corrosión y es resistente a los efectos de la humedad, el aire y algunos ácidos. Es fácil de conformar y soldar, por lo que el cobre es un buen material para muchas aplicaciones de fabricación. Combinado con su tono marrón rojizo y sus propiedades antimicrobianas naturales, el bambú resulta muy atractivo para aplicaciones específicas orientadas a la salud.
El cobre se utiliza a menudo en piezas eléctricas, intercambiadores de calor y moldes de precisión que exigen una rápida conducción del calor. El cobre también se utiliza por sus propiedades de disipación rápida del calor, lo que resulta útil en industrias como la electrónica y la automovilística, donde poder enfriarse rápidamente es vital.
7. Bronce
El bronce es una aleación de cobre y estaño más resistente a la corrosión que otras, sobre todo en entornos marinos. Es más robusto y duro que el cobre puro, pero sigue siendo extremadamente mecanizable. Además, el bronce tiene una excelente resistencia al desgaste y baja fricción, razón por la que también se utiliza en piezas móviles que se espera que funcionen durante mucho tiempo.
El bronce se utiliza en aplicaciones de alto desgaste, como cojinetes, engranajes y casquillos. Se utiliza en la fabricación de moldes para piezas de alto rendimiento sometidas a abrasión constante o que deben soportar condiciones ambientales extremas. Se utiliza a menudo en los sectores aeroespacial, automovilístico e industrial.
8. Titanio
El titanio es un metal robusto con una gran resistencia específica y una excelente resistencia a la corrosión y a la degradación por altas temperaturas. Tiene una de las mejores relaciones resistencia-peso entre los metales, por lo que es perfecto para aplicaciones sensibles al peso. Su baja densidad lo hace útil en aplicaciones aeroespaciales, mientras que su alta resistencia a la corrosión del agua salada y los productos químicos lo hace útil en cualquier número de industrias en las que la exposición a condiciones duras es habitual.
Se utiliza en la fabricación aeroespacial, médica y de alto rendimiento. El titanio se utiliza para la fabricación de moldes en los que se dan altas temperaturas y presiones, como en la producción de componentes aeroespaciales, dispositivos médicos y otras piezas de automoción de alto rendimiento. Resulta especialmente útil en moldes que requieren resistencia sin el peso de un exceso de material.
9. Níquel
El níquel es un elemento metálico inodoro, de color blanco plateado, muy dúctil, resistente a la corrosión y estable a altas temperaturas. Tiene un punto de fusión elevado, lo que lo hace adecuado para entornos de altas temperaturas. Las aleaciones de níquel son famosas por su resistencia a la oxidación y al desgaste y por su capacidad para funcionar en entornos extremos e industriales.
El níquel se utiliza habitualmente en aplicaciones de alta tensión y alta temperatura para la fabricación de moldes y herramientas. Esta forma de mecanizado aditivo se utiliza con frecuencia en los sectores aeroespacial, químico y de fabricación de energía cuando necesitan moldes y herramientas que se mostrarán al desgaste severo y a altas magnitudes. El níquel también es vital para producir piezas resistentes a la corrosión para aplicaciones marinas y de procesamiento químico.
10. Zinc
Es un metal blando y maleable que ofrece una buena resistencia a la corrosión, característica positiva cuando se utiliza en aplicaciones expuestas a la humedad y los elementos atmosféricos. Se puede fundir y moldear fácilmente, lo que demuestra su utilidad en la fundición a presión. El punto de fusión relativamente bajo del zinc permite ciclos de producción rápidos.
Ejemplos de piezas de fundición a presión de zinc: aluminio fundido a presión Se utiliza en fundición a presión para hacer cosas como piezas de motores, conectores eléctricos y productos de consumo. Por ello, el zamak o las aleaciones de zinc se utilizan mucho para moldes de producción en serie. Tiene amplias aplicaciones en las industrias del automóvil, la electrónica y la construcción.
11. Molibdeno
El molibdeno es un metal denso con excelentes propiedades anticorrosivas, que mantiene la dureza a temperaturas de trabajo muy elevadas. Se utiliza principalmente en aceros aleados y superaleaciones, y aumenta considerablemente la resistencia al calor y al desgaste del producto final. También tiene resistencia a la fatiga y aguante en entornos de alta tensión.
El molibdeno se utiliza principalmente en las industrias aeroespacial, automovilística y energética para componentes que necesitan calor y resistencia extremos. Se aplica con frecuencia en la fabricación de moldes para componentes que deben soportar altas temperaturas o entornos corrosivos, como álabes de turbinas, elementos calefactores y maquinaria pesada.
12. Tungsteno
El wolframio, uno de los metales más pesados o con el punto de fusión más alto, es extremadamente resistente tanto al calor como al desgaste. Es muy duro y denso, por lo que tiene una amplia gama de aplicaciones en las que se requiere una gran resistencia al desgaste y altas temperaturas. El tungsteno también es resistente a la corrosión, pero puede ser quebradizo en determinadas condiciones.
El wolframio se utiliza ampliamente en el procesamiento de moldes de alto rendimiento, herramientas de corte y piezas resistentes al desgaste, especialmente en las industrias aeroespacial, militar y de maquinaria pesada. Es idóneo para aplicaciones de fabricación de moldes de alto desgaste y alto calor en las que los metales convencionales se desgastarían demasiado pronto.
13. Inconel
Inconel es una serie de superaleaciones hechas de níquel y cromo, que se fortalecen con la exposición al calor y son muy resistentes a la oxidación. Esto es muy productivo en entornos de calor extremo, alta presión y corrosión. El Inconel también conserva una gran resistencia a temperaturas elevadas.
Algunas industrias que emplean el Inconel son la aeroespacial, la de transformación química y la de generación de energía. Se utiliza habitualmente en la fabricación de moldes para piezas que deben funcionar en entornos de alta temperatura, como álabes de turbinas de motores, sistemas de escape y otras piezas exigentes.
14. Acero de alta velocidad (HSS)
El acero rápido es un tipo de acero para herramientas diseñado para conservar su dureza y filo de corte a altas temperaturas. Es especialmente conocido por su corte rápido y eficaz, y suele utilizarse en herramientas de corte y conformado y moldes de alto rendimiento.
El HSS se utiliza ampliamente para la fabricación de precisión de moldes, así como para herramientas de corte, brocas y máquinas herramienta. Es la mejor opción para la industria automovilística, aeroespacial, metalúrgica y manufacturera cuando se necesita acelerar el mecanizado CNC.
15. Hierro fundido
La fundición es un material metálico robusto compuesto de hierro, carbono y silicio. Gracias a sus buenas propiedades de fundición, se utiliza para formas complejas. El hierro fundido también es muy resistente al desgaste y a la deformación, pero puede romperse por impacto.
Las piezas que necesitan gran solidez y resistencia al desgaste, como las de maquinaria pesada, bloques de motor y tuberías, se fabrican con hierro fundido en moldes. La automoción, la construcción y la fabricación de maquinaria son industrias que suelen utilizarlo.
16. Acero forjado
Ambos se fabrican calentando el acero hasta su punto de fusión y vertiéndolo en un molde para que fragüe, pero el acero forjado se hace aplicando calor y presión para flexionar el acero, endureciéndolo para que sea más fuerte que el acero fundido. Esto lo hace resistente a la fatiga y a la tensión, con una gran resistencia a la tracción. El acero forjado puede soportar fuerzas extremas y es ideal para componentes sometidos a grandes cargas o tensiones.
Se utiliza en aplicaciones sometidas a grandes esfuerzos, como la fabricación de herramientas, moldes y piezas para maquinaria y equipos pesados. Su resistencia lo hace idóneo para moldes de las industrias automovilística y aeroespacial.
17. Duraluminio
Duraluminio: una aleación ligera con adición de cobre al aluminio que lo hace más fuerte que el aluminio puro. Es mucho más resistente a la corrosión y extremadamente duradero, pero es más ligero que la mayoría de los demás metales. Esto lo hace muy popular para aplicaciones sensibles al peso sin sacrificar la resistencia.
El duraluminio es un emergente común en la ingeniería aeroespacial y militar para dispositivos operativos y honestidad estructural. En la fabricación de moldes, se utiliza para moldes ligeros que requieren una gran resistencia, como los moldes para componentes de electrónica de consumo y automoción.
18. Acero inoxidable 17-4 PH
17-4 PH, acero inoxidable 17-4 PH es un acero noble endurecido por precipitación que ofrece unas propiedades mecánicas y una resistencia a la corrosión superiores, combinadas con una gran facilidad de mecanizado. Suele utilizarse en aplicaciones exigentes por su solidez y resistencia a la corrosión.
Muy utilizado por su resistencia a la fatiga y a entornos extremos, el acero inoxidable 17-4 PH se emplea en la industria aeroespacial, en procesos químicos y en aplicaciones de moldes sometidos a grandes esfuerzos. Se elige con frecuencia para moldes de precisión y fabricación de matrices.
19. Acero aleado
El acero aleado incorpora elementos de aleación adicionales, como cromo, níquel o vanadio, para mejorar aún más sus propiedades mecánicas. Estos elementos aumentan la templabilidad, tenacidad y resistencia a la corrosión y el desgaste del acero. Son famosos por su idoneidad para condiciones extremas y de alta tensión, así como para un sinfín de aplicaciones de ingeniería.
Cuando no es aconsejable utilizar aceros de alta resistencia para estados de moldes sometidos a grandes cargas, es mejor utilizar aceros aleados. En particular, cuando las herramientas y los moldes están sometidos a cargas pesadas, como en las industrias de la construcción, automovilística y aeroespacial.
20. Acero sin plomo
El acero sin plomo es un sustituto ecológico del acero convencional que contiene plomo. Tiene muchas de las mismas propiedades mecánicas (resistencia, dureza, tenacidad, etc.), pero es mucho más seguro y sostenible que el acero normal.
El acero sin plomo se utiliza en numerosas actividades industriales, como componentes de automoción, diseño de moldes, maquinaria, etc. Resulta especialmente útil para proyectos en los que se exige el cumplimiento de la legislación medioambiental.
Elecciones comunes de tipos de metal en la transformación y la producción
Hay varias cosas que debes tener en cuenta al elegir el mejor tipo de metal para tu proceso de fabricación de moldes:
Se requiere robustez:
- Para los moldes pesados, los materiales elegidos suelen ser el acero para herramientas o el acero aleado o, a veces, el acero rápido, por su resistencia y tenacidad a grandes presiones.
Resistencia a la corrosión:
- Cuando el molde está expuesto a entornos agresivos, se suelen elegir materiales como el acero inoxidable, el bronce y el Inconel.
Resistencia al calor:
- Para aplicaciones en moldes de alta temperatura, el titanio, el wolframio y el molibdeno son buenos materiales.
Maquinabilidad:
- Metales como el aluminio, el latón y el cobre también se utilizan con frecuencia porque son fáciles de mecanizar y moldear.
Consideraciones sobre los costes:
- El zinc, el aluminio y el acero sin plomo son buenas opciones cuando se necesita rendimiento pero una estructura de menor coste, en tiradas de mayor volumen.
Resumen de los tipos de metal más comunes para moldear
- Para prototipos y producción de bajo volumen: El aluminio es el más rentable, ya que ofrece una excelente maquinabilidad y conductividad térmica. Se suele utilizar para prototipos y producción de bajo volumen, especialmente en los sectores de automoción, electrónica y bienes de consumo.
- Para aplicaciones de alta precisión y alta temperatura: El acero para herramientas (por ejemplo, H13, D2) y el acero inoxidable son las mejores opciones. Estos materiales se utilizan habitualmente en los sectores aeroespacial, de automoción y de dispositivos médicos para moldes duraderos y de alta precisión que puedan soportar un uso repetido y altas temperaturas.
- Para moldes muy resistentes al desgaste y la tensión: Las aleaciones de níquel (por ejemplo, Inconel 718) y el acero forjado se seleccionan a menudo para moldes que deben soportar un desgaste extremo, fatiga y altas temperaturas, como en los sectores aeroespacial y de generación de energía.
- Para moldes detallados de gran volumen: Las aleaciones de zinc (por ejemplo, Zamak) se utilizan ampliamente para moldes de producción en serie que requieren un acabado detallado, especialmente en las industrias de automoción, electrónica de consumo y productos domésticos.
10 preguntas frecuentes sobre los tipos de selección de metales
P1: ¿Qué materiales metálicos piensa utilizar para la fabricación de moldes?
- Evalúe la solidez, la resistencia a la corrosión, la maquinabilidad, la resistencia al calor y el coste. La aplicación exige metalúrgicamente que las herramientas de alto esfuerzo utilicen metales como el acero para herramientas o moldes resistentes a la corrosión para el acero inoxidable.
P2: ¿Es posible el moldeo por inyección con aluminio?
- Sí, el aluminio se utiliza habitualmente en el moldeo por inyección como material ligero, mecanizable y de temperatura moderada.
P3: ¿Qué metal es mejor para fabricar moldes para altas temperaturas?
- Entre los candidatos excelentes para moldes de alta temperatura se encuentran el titanio, el Inconel y el tungsteno, debido a su resistencia térmica.
P4: ¿Es adecuado el cobre para un molde?
- Sí, el cobre también se utiliza en herramientas como electrodos, donde la conductividad térmica es importante, por lo que se emplea en moldes para electrónica y piezas de precisión.
P5: Para los moldes de producción en serie, ¿cuál es el metal más barato?
- El zinc y el aluminio son los metales comercialmente más económicos; estos dos se utilizan para muchos procesos, como la fundición a presión y el moldeo por inyección.
P6: ¿Cuál es el MEJOR material utilizado para moldes de inyección de alta precisión?
- Los aceros para herramientas, como el H13 y el D2, se consideran los más adecuados para moldes de alta precisión, con dureza a altas temperaturas y resistencia al desgaste.
P7: ¿Cuál es el metal más económico para moldes de producción de bajo volumen?
- El aluminio es el material barato preferido para la producción de bajo volumen debido a su coste, pero también es relativamente fácil de mecanizar.
P8: Aunque el latón es más resistente que muchos materiales, debe evitarse en aplicaciones sometidas a grandes esfuerzos.
- El latón no se presta bien a aplicaciones de gran tensión. Es más adecuado para moldes de poco desgaste y decorativos e intrincados que para moldes sometidos a un alto nivel de tensión.
P9: ¿Cuál sería la razón para mantener el zinc en moldes de gran volumen?
- Por lo tanto, el zinc se utiliza en moldes de producción de gran volumen debido a su bajo punto de fusión, buena fluidez y alta reproducción de detalles, lo que permite ciclos de producción rápidos y rentables.
Q10: ¿Qué material es adecuado para los moldes aeroespaciales?
- Las aleaciones de níquel (Inconel), así como los aceros para herramientas de alto rendimiento, son grandes candidatos para los moldes aeroespaciales por su dureza a altas temperaturas, su solidez y su resistencia a enormes tensiones.
Acerca de BFY Mold
En BFY Mold, estamos especializados en proporcionar servicios de moldeo por inyección y fabricación de moldes de alta calidad. Con nuestra propia fábrica, ofrecemos servicios de producción en serie, producción bajo demanda, mecanizado CNC y chispa de espejo, garantizando precisión y fiabilidad para cada proyecto. Tanto si necesita la fabricación de moldes personalizados como la producción de grandes volúmenes, estamos equipados para ofrecer soluciones rentables y de alto rendimiento para sus necesidades de fabricación.
