Mejoramiento de la eficiencia de los moldes de inyección mediante la aplicación de recubrimientos de CrN/TiN

Abstract

RESUMEN: Los procesos de inyección en la industria del plástico requieren de moldes con acabado espejo para la fabricación de muchos productos con excelente calidad superficial. Un problema, es la adherencia superficial de las piezas inyectadas sobre el macho durante el desmoldeo, que afecta la calidad del producto. Esto conlleva a la fabricación de moldes con postizos, que incrementa sus costos hasta un 20%. Otra desventaja es el desgaste de muchas de las partes del molde. Una alternativa para reducir el desgaste del molde y la adherencia del producto a éste es la aplicación de los recubrimientos duros. Para mitigar este problema se depositaron recubrimientos de CrN/TiN con 10, 40, 80 y 100 bicapas y un espesor total de 4 micras. La técnica utilizada fue la pulverización catódica y como sustratos se seleccionó el acero AISI H13, ampliamente utilizado en la fabricación de moldes de inyección. Propiedades como dureza, adherencia, resistencia al desgaste y fases existentes fueron evaluadas por microindentación, pruebas de rayado, ensayos de microdesgaste y difracción de rayos X, respectivamente. Se observó un incremento de dichas propiedades con el aumento del número de bicapas, específicamente, de un 70% para las muestras recubiertas con 100 bicapas, comparadas con las muestras sin recubrir. Finalmente se están evaluando dos moldes y cuatro platinas de deslizamiento recubiertos en Industrias Estra S.A. en la ciudad de Medellín, sin que presenten falla, aún después de 3 meses de operación

ABSTRACT: The injection molding process for polymer manufacturing requires mirror finish mould surfaces for the fabrication of a lot of products. A problem is the adherence of the injected products to the core, which negatively affects the product quality. This fact leads to expensive inserts mould fabrication, which can represent up to 20% of the productivity costs. Other disadvantage is the wear of many mould parts. An alternative to reduce mould wear and product adherence is the application of hard coatings. Thereby CrN/TiN hard coatings with 10, 40, 80 and 100 bilayers were deposited on AISI H13 steel samples, which are widely utilized for injection moulds fabrication. The deposition technique was the magnetron sputtering. For all cases the total thickness of the coating was approximately 4 μm. Properties like hardness, adherence, wear resistance and phase composition were evaluated by microindentation measurements, scratch test, micro wear test and Xray diffraction, respectively. An enhancement of the coated sample s properties was observed with the increase of the bilayer number, so that an improvement of around 70% was obtained for the samples coated with 100 bilayers compared to the uncoated ones. Finally, two coated injection moulds and four slide plates are been evaluated at Industrias ESTRA S.A. Company in Medellín City, without failure after 3 months of the tools operation