• 10 Aprile 2020

Estrattori per stampi: quali scegliere?

Estrattori per stampi: quali scegliere?

Estrattori per stampi: quali scegliere? 1000 562 naxa

La fase di estrazione

L’estrazione è l’ultima fase del processo di stampaggio vero e proprio, e consiste nella separazione del prodotto stampato dalla sezione mobile dello stampo. Questo avviene usualmente tramite il movimento del tavolino di estrazione il quale, venendo azionato in maniera asincrona rispetto alla piastra mobile dello stampo, spinge gli estrattori verso il pezzo stampato, distaccandolo dallo stampo. Gli espulsori, in virtù dei numerosi movimenti e del grande attrito a cui sono sottoposti nel processo di stampaggio, sono tra i componenti dello stampo più soggetti ad usura.

Tipologie di estrattori: come scegliere quella corretta

Esistono molteplici tipologie di estrattori, diversi per materiale di costruzione, durezza, rivestimento e forma; i più comuni sono, senza dubbio alcuno, gli estrattori con testa cilindrica nitrurati, temprati, lavorabili e nitrurati neri.

Al fine di ottimizzare la durata dell’espulsore e ridurre i costi di manutenzione è fondamentale scegliere l’estrattore più adeguato alle proprie esigenze.
Le discriminanti che spingono a scegliere una tipologia di estrattore piuttosto che un’altra sono fondamentalmente due:

  • il tipo di utilizzo e di lavorazione che deve essere effettuato sull’estrattore
  • la temperatura a cui verranno impiegati

Per comprendere quali tipologie di lavorazioni possono essere effettuate sugli estrattori, nonché a quale temperatura essi possono essere impiegati, è fondamentale analizzare qual è il materiale di costruzione delle varie tipologie di estrattori.

Materiali costruttivi degli estrattori

Gli estrattori vengono realizzati generalmente con due tipologie di acciaio.
Analizziamo quali sono le caratteristiche di ogni tipologia.

1. Acciaio per lavorazioni a caldo

Si tratta di una tipologia di acciaio che può essere impiegato in lavorazioni fino a 400°/500°, temperatura a cui, in genere, inizia il rinvenimento degli acciai. Gli acciai per lavorazioni a caldo permettono di realizzare estrattori che sopportano sia le alte temperature, sia continui shock termici alternati (caldo/freddo).

  • Le caratteristiche degli acciai per lavorazioni a caldo sono:
  • Nessun cambiamento strutturale alle temperature elevate;
  • Elevata resistenza al rinvenimento;
  • Elevato carico di rottura;
  • Elevata resistenza agli shock termici.

Per realizzare gli estrattori solitamente viene utilizzato l’acciaio 1.2344 che essendo utilizzato per lavorazioni a caldo, supporta bene le alte temperature, ed è, inoltre, un acciaio nitrurabile.

Affinché possa essere sottoposto con risultati positivi ad un processo di nitrurazione l’acciaio deve essere povero di Carbonio e ricco di Cromo (o altri elementi chimici), i quali durante il processo di nitrurazione reagiscono indurendo la superficie.
In ragione del basso contenuto di Carbonio, l’acciaio 1.2344, se sottoposto ad un trattamento di tempra, assumerà durezze relativamente basse, nell’ordine dei 52/54 HRC.
L’acciaio per lavorazioni a caldo, ed in particolare l’acciaio 1.2344, viene utilizzato per la realizzazione di estrattori nitrurati, lavorabili o nitrurati con superficie ossidata.

C (Carbonio) Si (Silicio) Mn (Manganese) Cr (Cromo) P (Fosforo) S (Zolfo) V (Vanadio)
Da 0,37%
A 0,43%
Da 0,90%
A 1,20%
Da 0,30% A
0,50%
Da 4,50%
A 5,50%
Max 0,03% Max 0,03% Da 0,07%
A 0,12%

2. Acciai per lavorazioni a freddo (o acciaio per utensili o acciaio da tutta tempra)

La particolarità che contraddistingue queste tipologie di acciai è l’elevato contenuto di Carbonio.
Per la realizzazione degli estrattori viene solitamente utilizzato acciaio 1.2210 (WS).
Questo tipo dia acciaio, ed in genere tutti gli acciai per lavorazioni a freddo, se sottoposti ad un processo di tempra raggiungono durezze molto elevate, nell’ordine dei 60/62 HRC sia in superficie che al cuore.

Si tratta però di una tipologia di acciaio che non sopporta elevate temperature e può essere impiegato in lavorazioni a temperature medio/basse, in quanto intorno ai 180°/200° inizia il rinvenimento.

L’acciaio 1.2210, ed in genere tutti gli acciai con elevato tenore di Carbonio, sono tipologie di acciai non nitrurabili. L’elevata presenza di Carbonio ostacola, infatti, l’ingresso degli atomi di Azoto (che avviene durante il processo di nitrurazione) nel reticolo cristallino, impedendo di ottenere, con la nitrurazione, durezze superficiali così elevate come con gli acciai a basso tenore di Carbonio.

C (Carbonio) Si (Silicio) Mn (Manganese) Cr (Cromo) Mo (Molibdenio) V (Vanadio)
Da 1,10%
A 1,25%
Da 0,15%
A 0,30%
Da 0,20% A
0,40%
Da 0,50%
A 0,80%
Da 1,20%
A 1,50%
Da 0,07%
A 0,12%

Tipi di acciaio e processi chimici

L’acciaio 1.2343 viene impiegato per la realizzazione ti estrattori nitrurati, nitrurati con superficie ossidata e lavorabili.

L’acciaio 1.2210 viene, invece, impiegato per la realizzazione di estrattori temprati.

Tuttavia, al fine di determinare le modalità e le condizioni di utilizzo di un estrattore è importante considerare, oltre al il materiale di costruzione, i processi chimici a cui vengono sottoposti.

Estrattori Nitrurati

Come detto vengono realizzati in acciaio 1.2343, ma vengono anche sottoposti a due trattamenti termici: bonifica e nitrurazione.

La bonifica altro non è che un processo di tempra leggero che porta l’acciaio ad una durezza uniforme intorno ai 42/44 HRC.

Successivamente viene effettuata la nitrurazione, ovvero un processo termochimico che consente di introdurre azoto superficiale al fine di ottenere la durezza superficiale di circa 950 Vickers (68/70 HRC).

La durezza ottenuta con il processo di nitrurazione non è ottenibile con nessun processo di tempra, nemmeno su acciai ad altissimo tenore di Carbonio, ma a differenza della tempra l’elevata durezza ottenuta è esclusivamente superficiale, mentre al cuore la durezza sarà quella ottenuta dal processo di bonifica: 42/44 HRC.

Alla luce delle caratteristiche del materiale costruttivo e dei trattamenti a cui sono sottoposti, gli estrattori nitrurati possono essere impiegati per l’estrazione nei processi di stampaggio in pressofusione, in ragione delle elevatissime temperature di utilizzo, oltre che per l’estrazione nei processi di stampaggio ad iniezione.

Gli estrattori nitrurati possono essere lavorati solo ad altissime velocità, a causa dell’elevatissima durezza superficiale che li rende estremamente fragili.  Le lavorazioni vengono eseguite tramite rettifica o fresa ad alta velocità, altrimenti si incorre nel rischio di scheggiatura della parte superficiale dell’estrattore.

Estrattori nitrurati Durezza Cuore Durezza Esterna Temperatura Massima di utilizzo Trattamento
42/45 HRC 950 VICKER (68/70 HRC) 400°/500° Bonifica + Nitrurazioone

Estrattori nitrurati con superficie ossidata

Per questa tipologia di estrattori vale tutto quanto detto per gli estrattori nitrurati: medesimo è il materiale di costruzione (acciaio 1.2344) e medesimi sono i trattamenti termochimici ai quali vengono sottoposti (bonifica e nitrurazione).

Tuttavia, una volta terminata la nitrurazione agli estrattori viene applicato un rivestimento al plasma che conferisce all’estrattore il tipico colore nero. Questo rivestimento superficiale ha funzione antiattrito, riducendo l’usura e migliorando la lubrificazione.

In conseguenza di ciò la differenza degli estrattori nitrurati con superficie ossidata, rispetto agli estrattori nitrurati semplici, è esclusivamente la maggiore resistenza all’usura ed all’attrito, nonostante le applicazioni siano le medesime.

Tuttavia, è opportuno segnalare che la presenza del rivestimento al plasma riduce le temperature massime a cui possono essere impiegati gli estrattori, abbassandole dai 400/500° degli estrattori nitrurati semplici, ai 350°/400° degli estrattori con rivestimento al plasma.

La ragione di questo non risiede nella resistenza al calore dell’acciaio, quanto piuttosto del rivestimento. Il rivestimento al plasma può dunque essere sostituito con rivestimento in DLC per incrementare le temperature massime di utilizzo.

Estrattori nitrurati con superficie ossidata Durezza Cuore Durezza Esterna Temperatura Massima di utilizzo Trattamento
42/45 HRC 950 VICKER (68/70 HRC) 350°/400° Bonifica + Nitrurazione + rivestimento al plasma

Estrattori temprati

Vengono realizzati in acciaio 1.2210 (WS) e successivamente sottoposti al trattamento termico di tempra. Questo trattamento incrementa la durezza dell’estrattore fino a 60/62 HRC sia in superficie che al cuore.

Dunque, l’estrattore temprato presenta, rispetto all’estrattore nitrurato, una minore durezza superficiale, comunque molto elevata, ed una significativa maggiore durezza al cuore (fino a 20 HRC superiore).

Questa durezza uniforme ed elevata dell’estrattore permette di impiegare gli estrattori temprati per la realizzazione di spine stampanti da impiegarsi nei processi di stampaggio ad iniezione, qualora sia necessario ottenere sagome e figure.

La durezza uniforme permette di ottenere, anche dopo la lavorazione, una spina che mantenga una durezza uniforme ed elevata, cosa impossibile con estrattori nitrurati, in quanto la parte indurita a 950 Vickers è di qualche centesimo.

Inoltre, come ogni altra tipologia di estrattori, possono essere impiegati senza particolari problemi nell’estrazione di prodotti stampati ad iniezione.
Non sono, invece, adatti ad essere impiegati in lavorazioni a temperature superiori ai 180°/200° per via della tipologia di acciaio di costruzione.

Estrattori Temprati Durezza Cuore Durezza Esterna Temperatura Massima di utilizzo Trattamento
60/62 HRC 60/62 HRC 180°/200° Tempra

Estrattori lavorabili

Vengono realizzati in acciaio 1.2343, lo stesso acciaio con cui sono realizzati gli estrattori nitrurati, ma diversamente da questi sono sottoposti esclusivamente ad un ciclo di tempra leggera (bonifica) per portare la durezza a 42/45 HRC sia in superficie che al cuore.

Dunque, diversamente dagli estrattori nitrurati, risultano essere particolarmente morbidi non solo al cuore, ma anche in superficie e, pertanto, adatti per essere lavorati.
Alla luce del materiale e dei trattamenti a cui sono sottoposti, gli estrattori lavorabili vengono impiegati per poter essere lavorati al fine di ottenere spine stampanti per stampaggio ad iniezione o pressofusione.

Estrattori lavorabili Durezza Cuore Durezza Esterna Temperatura Massima di utilizzo Trattamento
42/45 HRC 42/45 HRC 300° Bonifica

I consigli di N.T.S. Tech sulla scelta degli estrattori per stampi

N.T.S. Tech consiglia ai propri clienti di tenere sempre in considerazione i parametri di temperatura, destinazione di utilizzo ed eventuale tipologia di lavorazione dell’estrattore, prima di procedere all’acquisto degli estrattori.

Se la destinazione è esclusivamente quella di espulsione nei processi di stampaggio di materie plastiche, ci si può alternativamente orientare su qualsiasi tipologia di estrattore in virtù della non significativa temperatura di utilizzo e dell’assenza di lavorazioni sull’espulsore.

Se, invece, la destinazione è quella di estrazione nei processi di pressofusione, ci si deve necessariamente orientare su espulsori nitrurati, bianchi o neri, in quanto quelli temprati non potrebbero lavorare alle elevate temperature tipiche dei processi di pressofusione.

Se l’esigenza è quella di realizzare delle spine stampanti, è possibile orientarsi su estrattori temprati o lavorabili, qualora sia necessario ottenere delle figure nei processi di stampaggio ad iniezione.

Se, infine, l’estrattore deve essere lavorato ed impiegato in pressofusione è opportuno orientarsi verso estrattori lavorabili, sagomarli e successivamente sottoporli alla nitrurazione o, alternativamente, orientarsi su estrattori già nitrurati, ma solamente se la lavorazione desiderata verrà effettuata di rettifica o di fresa ad alta velocità.