Matrizes de carboneto de tungsténio vs matrizes de aço: guia comparativo

Qual é melhor entre matrizes de carboneto de tungsténio e matrizes de aço? Essas duas são frequentemente usadas em matrizes de espingarda, matrizes de estampagem, matrizes de trefilação, bem como matrizes de puncionamento ou extrusão. Isso depende de vários fatores, tais como custos, facilidade de usinagem, resistência ao desgaste, durabilidade e tolerância a altas temperaturas e corrosão.

Compreender as matrizes e os moldes

Normalmente, as "matrizes" são designadas por formas de estampagem utilizadas para estampar ou formar metais, através de processos como a prensagem, o puncionamento ou a extrusão. Os "moldes", por outro lado, referem-se à conformação de plásticos e outros. Tanto as matrizes de carboneto de tungsténio como as matrizes de aço são utilizadas para o processamento de metais.

Comparação de materiais

Caraterísticas do material

Aço para moldes e carboneto de tungsténio são materiais comuns para moldes que têm amplas aplicações no campo da fabricação de moldes. Então, qual é o melhor entre o aço para moldes e o material de carboneto de tungsténio? Vamos compará-los em termos de características do material, propriedades mecânicas, resistência ao desgaste, usinabilidade e custo.

Aço injetado

O aço para moldes é um tipo de aço que possui propriedades mecânicas e resistência ao desgaste superiores.

• Elevada dureza e resistência: O aço para moldes tem uma elevada dureza, força e tenacidade que pode satisfazer os requisitos de alta resistência e resistência ao desgaste durante o funcionamento do molde.
• Tratamento térmico: Possui boas propriedades de tratamento térmico para melhorar a dureza e a resistência ao desgaste.
• Excelente maquinabilidade: Permite cortar e moldar facilmente.

Matriz de carboneto de tungsténio

O carboneto de tungsténio é um material de liga de elevada dureza e resistência, composto principalmente por tungsténio e outros elementos de liga.

• Dureza extrema: Tem uma dureza extremamente elevada e uma resistência ao desgaste adequada para operações de moldagem.
• Resistência a altas temperaturas: Mantém uma boa dureza e resistência em condições de alta temperatura.
• Resistência à corrosão: Capaz de resistir a ambientes corrosivos.

Propriedades mecânicas

Em termos de propriedades mecânicas, tanto o aço para moldes como o carboneto de tungsténio possuem elevada dureza e resistência, satisfazendo as exigências de elevada resistência durante as operações de moldagem. No entanto, a dureza e a resistência do carboneto de tungsténio são superiores, o que o torna mais adequado para aplicações que exigem estas caraterísticas.

Resistência ao desgaste

Tanto o aço para matrizes como o carboneto de tungsténio têm excelentes propriedades de resistência ao desgaste. No entanto, resistência ao desgaste do carboneto de tungsténio é superior em comparação com o aço para matrizes, tornando-o mais adequado para aplicações que exigem alta resistência ao desgaste.

Maquinabilidade

Aço para matrizes:

A boa usinabilidade facilita relativamente o corte e a conformação. Pode ser usinado utilizando fresadoras CNC convencionais, tornos e máquinas de eletroerosão por fio. As fresas de metal duro padrão são suficientes e os parâmetros de usinagem são fáceis de ajustar.

Carboneto de tungsténio:

Maquinhabilidade relativamente fraca, o que exige técnicas e equipamentos de maquinagem especializados. Quão significativa é a diferença? Eis alguns exemplos práticos:

• Maquinação por Descarga Eléctrica (EDM): Para a mesma cavidade, a usinagem de carboneto de tungsténio demora aproximadamente quatro vezes mais do que a usinagem de aço para matrizes. O desgaste do elétrodo também é maior, o que resulta num consumo significativamente mais elevado de elétrodos de cobre.
• Moagem: Os discos de esmerilagem de óxido de alumínio padrão não conseguem esmerilar eficazmente o carboneto de tungsténio. É necessário utilizar discos de esmerilagem de diamante ou de nitreto de boro cúbico (CBN). Um disco de esmerilagem de diamante custa entre cinco a dez vezes mais do que um disco de esmerilagem padrão e requer um afiamento mais frequente.
• EDM de fio: A velocidade de corte por electroerosão a fio do carboneto de tungsténio é aproximadamente um terço a um quarto da velocidade do aço para matrizes. O consumo de fio de molibdénio ou de fio de cobre também aumenta em conformidade.
• Torneamento e fresagem: Só podem ser utilizadas ferramentas de corte em PCD (diamante policristalino) ou CBN. Tanto a velocidade de avanço como a profundidade de corte devem ser significativamente reduzidas; caso contrário, as ferramentas de corte podem lascar-se ou partir-se.

Em termos simples, os moldes de carboneto de tungsténio exigem prazos de usinagem mais longos, consumíveis mais caros e operadores de máquinas com grande experiência. Quando alterações frequentes no projeto exigem modificações repetidas nos moldes, o custo e o prazo envolvidos na modificação dos moldes de carboneto de tungsténio podem tornar-se uma grande preocupação.

Considerações sobre os custos

Tanto os custos do material como os da maquinação do aço para matrizes são significativamente inferiores aos do carboneto de tungsténio. Não há qualquer controvérsia quanto a isso. No entanto, desde 2025, a diferença de preço entre os dois materiais aumentou ainda mais.

Comparação de custos de materiais

• Aço convencional para matrizes, como o Cr12MoV e o SKD11: normalmente algumas dezenas de RMB por quilograma
• Peças em bruto de carboneto de tungsténio: entre várias centenas e vários milhares de RMB por quilograma, com flutuações de preço significativas nos últimos dois anos

Impacto real dos aumentos do preço da matéria-prima de tungsténio em 2025–2026

Em abril de 2025, a China implementou controlos mais rigorosos das quotas de produção total para a exploração de concentrado de tungsténio e intensificou a fiscalização das minas de pequena escala sem licença, reduzindo significativamente a produção de matérias-primas a montante. A partir do terceiro trimestre de 2025, os preços do pó de tungsténio e do pó de carboneto de tungsténio começaram a subir. Após a entrada em vigor, a 6 de janeiro de 2026, dos controlos à exportação de produtos relacionados com o tungsténio, os preços voltaram a subir acentuadamente.

Os dados relativos aos preços são apresentados abaixo:

Embora o preço tenha descido aproximadamente 60% em relação ao seu pico, o preço atual continua a ser mais de três vezes superior ao registado antes deste ciclo de subida de preços. Isto significa que o custo da matéria-prima dos moldes de carboneto de tungsténio aumentou várias vezes em comparação com há dois anos, sendo improvável que se volte aos níveis de preços anteriores a curto prazo.

Recomendações práticas

• No caso de aplicações de produção em grande escala que exigem uma vida útil do molde extremamente longa — por exemplo, mais de um milhão de ciclos —, o custo atribuído por peça dos moldes de carboneto de tungsténio pode continuar a ser económico. O impacto dos preços mais elevados pode ser compensado pela sua vida útil excepcionalmente longa.
• Para a produção de pequenos e médios volumes, que exige uma vida útil do molde que varia entre dezenas de milhares e várias centenas de milhares de ciclos, o aço para matrizes — especialmente os aços de alta velocidade produzidos por metalurgia do pó, como o ASP-23 e o HAP40 — oferece uma vantagem mais significativa em termos de relação custo-desempenho nas atuais condições de mercado.

Conclusão

Em conclusão, tanto o aço para moldes como o carboneto de tungsténio têm as suas vantagens e aplicações adequadas. Ao escolher os materiais, considere os requisitos específicos da aplicação do molde. Se for necessária uma maior dureza, força e resistência ao desgaste, o carboneto de tungsténio pode ser a escolha certa. Se o custo for crucial, o aço para moldes pode ser uma opção melhor. Além disso, com base em situações específicas, podem também ser selecionados outros materiais de molde adequados.