La matricería involucra procesos en los cuales algunos materiales son deformados o cortados. Para ello se emplean moldes, matrices y troqueles para producir objetos en serie, como utensilio de aluminio o de materiales plásticos, cubiertos, botellas y en algunos casos, piezas empleadas en vehículos.

Para fabricar un troquel o un molde, se utilizan muchas herramientas de corte diferentes, desde perforaciones profundas hasta los más pequeños molinos de nariz de bola. En este artículo se explicará todo el proceso de fabricación de moldes y matrices.

En primer lugar, echemos un vistazo a un listado simplificado para ver cuáles son las diferentes etapas en el proceso de fabricación de moldes y matrices.

Etapas de la matricería metálica

Simplificado, el flujo de trabajo de construcción del troquel puede ser explicado como en los siguientes pasos:

• Recepción de las piezas de matriz estándar, fundición de acero, planificación y programación
• Taller de maquetas ayudante de herramientas y útiles de control
• Sala de cámara, programa de modelado y diseño
• Mecanizado en 2D zapatos, almohadillas
• Bloqueo, paquetes de troqueles, diseño de troqueles
• Matrices subconjuntas de mecanizado 3D
• Pulido de piezas y componentes estándar
• Prueba de las especificaciones del material de la chapa de acero. 
• Inspección y evaluación de la construcción funcional, dispositivo de producto de panel de metal estable 
• Terminación del troquel: dispositivos de manejo del diseño del troquel, requisitos de producción, requisitos de inspección
• Comentarios – registro histórico de fabricación y la lista de verificación. Control calidad.
• Envío

Obtención de piezas en volumen

La fabricación de piezas en gran cantidad, como ollas, bandejas, cubiertos, entre otros, se hace con moldes que poseen los diseños implicados de las piezas a obtener. Para el caso de bandejas de aluminio, la deformación de este material en las prensas y los moldes, genera las formas deseadas. Si el volumen es pequeño el proceso de conformado de chapa se llama estampación y si es más profundo entonces es embutición o embutición profunda.

Y Para piezas más elaboradas, el trabajo puede ser más complicado. Para una empresa especializada en matricería, como nosotros en Embuticion ofrecemos el servicio para la obtención de moldes y matrices, de diferente grado de complejidad, y satisfacer los requerimientos del cliente.

Cuando hay que hacer una pieza, por ejemplo, para el capó de un coche, no se hace una herramienta de prensado y el material para el capó entra, por un lado, se prensa y sale acabado por el otro lado.

A menudo se trata de formas y geometrías complicadas, que deben ser prensadas, con diferentes radios y cavidades, con tolerancias estrictas.

Para ello, el material de la capucha debe ser prensado en varias herramientas de prensa donde se hace un pequeño cambio en la forma cada vez. No es inusual, que se necesiten hasta 10 pasos diferentes para hacer un componente completo.

Tipos de matrices y moldes

Existen 5 tipos básicos de matrices y moldes: matrices de prensado, matrices de fundición, matrices de forja, moldes de inyección y moldes de compresión.

Las matrices de prensado son para la conformación en frío de, por ejemplo, paneles de automóviles con formas complejas. En la producción de un capó de un automóvil, muchas matrices de prensado realizan diferentes tareas, desde la conformación hasta el corte y el rebordeado del componente.

Como se mencionó anteriormente, puede haber más de 10 pasos diferentes para completar un componente. Los troqueles suelen estar hechos de una serie de componentes que normalmente están hechos de fundición gris aleada.

Sin embargo, estos materiales no son adecuados para matrices de corte con bordes afilados para cortar el material excesivo después de que el componente haya sido moldeado. Para ello se utiliza un acero de herramientas aleado, a menudo fundido.

Propiedades de los materiales

Las propiedades de los materiales que influyen especialmente en la maquinabilidad son:

• Dureza de la superficie, para resistir el desgaste abrasivo y adhesivo
• Alto contenido de carburos, para resistir el desgaste abrasivo
• Dureza/ductilidad, para resistir el astillado y la rotura

Las matrices y moldes para trabajos en caliente como la fundición a presión y la forja se utilizan para la fabricación de, por ejemplo, bloques de motor. Estos troqueles y moldes están expuestos a una serie de condiciones exigentes, de las cuales las siguientes son particularmente críticas para la maquinabilidad del material de la herramienta.

• Dureza en caliente, para resistir la deformación plástica y la erosión
• Resistencia a la temperatura, para resistir el ablandamiento a alta temperatura
• Ductilidad/rugosidad, para resistir el agrietamiento por fatiga
• Rendimiento en caliente, para resistir el control térmico

Los moldes para materiales plásticos incluyen moldes de inyección, compresión, soplado y extrusión. Los factores que influyen en la maquinabilidad del acero de un molde de plástico son:

• Dureza
• Resistencia/ductilidad
• Homogeneidad de la microestructura
• Dureza

El material del molde y del troquel

Una proporción sustancial de los costos de producción en la industria de los moldes y matrices está involucrada en el mecanizado, ya que generalmente se eliminan grandes volúmenes de metal. El troquel/molde acabado también está sujeto a estrictas tolerancias geométricas y de superficie.

Se utilizan muchos aceros para herramientas diferentes para producir matrices y moldes. En la forja y la fundición a presión, la elección es generalmente de aceros para herramientas de trabajo en caliente que pueden soportar las temperaturas de trabajo relativamente altas involucradas.

Los moldes de plástico para termoplásticos y termoestables se hacen a veces con acero inoxidable para herramientas de trabajo en frío.

Además, algunos aceros inoxidables y hierro fundido gris se utilizan para las matrices y moldes. La dureza típica en servicio está en el rango de 32 – 58 HRC para el material de los moldes y matrices.

Encontrar buenas soluciones con poco material

En primer lugar, el fabricante de moldes y matrices tiene que hacer una cotización del trabajo, lo que puede ser difícil muchas veces, ya que los planos del cliente a menudo son bastante generales debido a su propio desarrollo continuo del producto.

A menudo el fabricante de herramientas recibe dibujos CAD del componente terminado, lo que dista mucho de las diferentes herramientas que hay que fabricar para producir el componente.

Este fenómeno tiene mucho que ver con la integración de las computadoras dentro de la fabricación y las empresas cada vez acortan los plazos de entrega de los productos.

A menudo hay formas y geometrías complicadas con cavidades y radios profundos, que deben ser presionados para cerrar las tolerancias. Para poder crear estas formas hay que fabricar varias herramientas de prensa diferentes. Si una empresa puede llegar a una solución inteligente que tenga menos pasos en el proceso de prensado, tienen una clara ventaja.

Moldeado preliminar

Si el componente a mecanizar es muy grande, se hace un modelo de plástico espumado (poliestireno) con la forma del componente.

El modelo de plástico espumado se empaqueta en arena y se moldea en frío. Cuando el metal fundido se vierte en el molde de fundición, el plástico espumado se evapora y se obtiene una pieza en blanco con una forma optimizada para tener la menor cantidad de material posible para eliminar, hasta la forma final del componente.

Con un espesor de alrededor de 10 mm y a veces incluso menos material se deja hasta la forma final del molde, lo que ahorra mucho tiempo, ya que se elimina el mecanizado en bruto.

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Mecanizado

El siguiente paso es iniciar el mecanizado del componente. Normalmente esto se hace directamente en la pieza en bruto optimizada de la herramienta.

Sin embargo, a veces el cliente o el propio fabricante de la herramienta, quiere hacer un prototipo de la herramienta para ver que todo esté correcto antes de empezar a cortar las virutas de la pieza en bruto optimizada.

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