塑膠模具鋼如何選(韌性好的塑料模具鋼)
本篇文章給大家談?wù)勊苣z模具鋼如何選,以及韌性好的塑料模具鋼對應(yīng)的知識點(diǎn),希望對各位有所幫助。
如何選擇塑膠模具材料及硬度?
選擇塑膠模具材料及硬度的要求,一般是根據(jù)生產(chǎn)制品的總模數(shù)(產(chǎn)量、時間長度)、精密程度、適用塑料原料等方面來確定。
具體模具材料及硬度參考資料如下:
一、德國2311(P20)
出廠狀態(tài):HB270-320
鋼材特性:優(yōu)質(zhì)塑膠模具鋼
用途:長期生產(chǎn)高質(zhì)塑膠模具。
二、德國2738(738/718)
出廠狀態(tài):預(yù)硬至31-35HRC(290-330HB)738H預(yù)硬至330-370HB
鋼材特性:鋼材加入鎳成份,硬度均勻,切削良好,更適合大型模具,如電器產(chǎn)品,可電火花加工。用途:用于制造高級塑料注塑模具等。
738適合大型模具,附加1%鎳成份,其淬透性及硬度均比2311大大提高。因此鋼種是預(yù)加硬,故免卻在加工后進(jìn)行熱處理等工序。
三、德國2344(8407H13W302)
出廠狀態(tài):HB180-210
鋼材特性:鋼質(zhì)清潔均勻,結(jié)構(gòu)良好,用3000噸壓機(jī)鍛壓,沖擊強(qiáng)高,經(jīng)超聲波檢驗(yàn)表面黑皮經(jīng)加工刨除,材料利用率高,且可減少加工費(fèi)用,有最
佳之紅硬性及良好的刃性。
用途:制鋅、鋁、錫等有色合金及銅合金之壓鑄模,或唧咀,擠壓軸心等,可用作熱鍛或沖壓模,經(jīng)淬火后可作高級永久性生產(chǎn)塑膠模。
四、德國2316(商業(yè)名:S136HS136)
出廠狀態(tài):HB265-310
鋼材特性:最佳之拋光性;滲透性良好,良好之抗腐蝕性,此鋼材經(jīng)淬火及鏡面磨光后,其抗腐蝕性能更加可靠。預(yù)加硬抗腐蝕特佳,合要求鏡面及酸性塑膠模具。
2316A使用硬度,45-47HRC此時抗腐蝕性效果最佳。
五、德國2510商業(yè)名:德國油鋼
出廠硬度:軟性退火至約230HB
特點(diǎn):此鋼為錳、鉻、鎢合鋼,是高品質(zhì)不變形的冷作工具鋼,具備優(yōu)良的機(jī)械加工性,淬硬時,尺寸極其穩(wěn)定,淬硬后表面在極高硬度。
帶有極高刃性,所以具優(yōu)良抗磨能力,及易于鍛制及淬火可適合廣泛使用在切削,冷沖壓和成型工具,如剪口刀模,冷沖壓模,各種量規(guī)、
鑼刀、鉸刀、工模軸套和塑料小模件。
六、德國2083防酸鏡面模具鋼
出廠硬度:經(jīng)硬化及回火至HB265-310
特點(diǎn):可加硬至52HRC防酸鏡面模具鋼。拋光性能良好,適合電蝕。用途:適合酸性塑膠及要求良好拋光的模具。2083H可預(yù)硬至280-310HB防酸及拋光性能良好。七、日本優(yōu)質(zhì)皇牌鋼S50CS55C55號鋼
鋼材特性:此鋼適用于做一般塑膠模,因其含碳水化合物量高,比普通鋼料耐用且價格平宜,故較為普遍使用。
八、瑞典718H
出廠狀態(tài):預(yù)硬至35-39HRC
鋼材特性:鋼材加入鎳成份,硬度均勻,切削良好,更適合大型模具如電器產(chǎn)品,可電火花加工。用途:用于制造高級塑料注塑模具。
九、瑞典S136H預(yù)加硬透明耐蝕鏡面模鋼。
出廠狀態(tài):淬火加回火HRC31-35
特點(diǎn):最佳之拋光性;滲透性良好,良好之抗腐蝕性,此鋼模經(jīng)淬火及鏡面磨光后其抗腐蝕性更加可靠。S136、S136H熱處理分析S136:退火至215HB
S136H:預(yù)硬至290-330HB
高純度、高鏡面度,拋光性能好,抗銹防酸能力極佳,熱處理變形小。
S136的特點(diǎn);優(yōu)良的耐腐蝕性,優(yōu)良的可拋光性,優(yōu)良的耐磨性,優(yōu)良的機(jī)械加工性,淬硬時具有優(yōu)良的穩(wěn)定性。結(jié)合上列的優(yōu)點(diǎn),使得S136有卓越的生產(chǎn)特性,而具備優(yōu)良耐腐蝕性的塑膠模具,更有下列特點(diǎn):①、較低的維護(hù)費(fèi)用,模具經(jīng)過長期使用后,模穴表面仍然維持原先的光滑狀態(tài),模具在潮濕的環(huán)境下操作或儲存時不需要特別的保護(hù)。②、較低的生產(chǎn)成本:模具不因冷卻水的影響而腐蝕,由于有一定的冷卻循環(huán)可增加模具壽命。S136能適用于所有的模具,由于其特殊的性質(zhì),更適合特殊環(huán)境的需求。
十、瑞典8407熱作壓鑄模負(fù)鋼
出廠狀態(tài):退火HB≤180
鋼材特點(diǎn):鋼質(zhì)清潔均勻,結(jié)構(gòu)良好,用3000噸壓機(jī)鍛壓,沖出強(qiáng)度高,經(jīng)超聲波檢驗(yàn),表面黑皮經(jīng)加工刨除,材料利用率高,且可減小加工費(fèi)用,
有最佳之硬性及良好的刃性。
用途:制鋅、鋁、錫等有色合金及銅合金之壓鑄劃,或唧咀,擠壓軸心等,可用作熱鍛或沖壓模,經(jīng)淬火后可作高級永久性生產(chǎn)塑膠模。
十一、瑞典DF-2不變耐磨油鋼,商業(yè)名:瑞典油鋼出廠狀態(tài):退火≤HB190
用途:用途廣泛,要制作成冷作工具及模具,切削刀具,塑膠模嵌件,手節(jié)壓花模,量具及成型工具。
十二、日本NAK80
出廠狀態(tài):HB370-400
鋼材特點(diǎn):高性能拋光鏡面鋼,合要求鏡面塑膠模具。
十三、日本三菱MUP(高級塑膠模具鋼)
出廠硬度:預(yù)硬至HB270-320
特點(diǎn):硬度及金相結(jié)構(gòu)均勻,容易達(dá)成鏡面磨光,預(yù)硬塑膠模具鋼,硬度均勻透切,永不變形,因含硫量低,對火花電蝕更為適合。
MUP系列鋼材特點(diǎn)是:純潔度良好,耐磨性高,加工性能良好,適合蝕紋,電蝕及焊接等加工,適用于各類優(yōu)質(zhì)塑膠模具之制作。
模具在機(jī)械加工后變形,主要原因是鋼材內(nèi)部的殘余應(yīng)力所引起。
常用塑膠模具鋼材有哪幾種?性能是什么樣?
X40CrMoV51熱作鋼、40CrMnMo7預(yù)硬塑膠模具鋼、C45W中炭鋼等。有高的硬度、強(qiáng)度、耐磨性,足夠的韌性,以及高的淬透性、淬硬性的性能。
一、X40CrMoV51熱作鋼,材質(zhì)均勻,淬透性良好;優(yōu)良的機(jī)械加工性能及拋光性能;高韌性及可塑性,全方位性質(zhì)佳;良好的高低溫耐磨;良好的抗高溫疲勞性能,耐熱性佳;內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)細(xì)致,比常規(guī)熔爐鋼優(yōu)。
二、X40CrMoV51熱作鋼,韌性及延性佳,切削性拋光性優(yōu)良,能抵抗溫度聚變及熱應(yīng)力疲勞,熱處理后尺寸穩(wěn)定不易變形,紅硬性優(yōu).2344鋼材適合一般金屬壓鑄,擠壓模,復(fù)模下模。PA,POM,PS,PE,EP塑膠模。熱作模具鋼材適用于鋁,鋅,合金壓鑄模。
三、40CrMnMo7預(yù)硬塑膠模具鋼,是一款德國出產(chǎn)的磨具合金鋼,用于凸輪軸、連桿。
四、40CrMnMo7預(yù)硬塑膠模具鋼經(jīng)“超純凈”工序生產(chǎn),預(yù)硬化,呈現(xiàn)高度的微觀純凈及優(yōu)良的均質(zhì)結(jié)構(gòu),優(yōu)良的拋光性及光蝕刻花性。經(jīng)熱處理后,加工及拋光性能良好,可進(jìn)行氮化處理,適于鍍鉻等表面處理,材質(zhì)硬度均勻(至400mm厚),良好的韌性,良好的機(jī)械加工性能。金組織為馬氏體及貝氏體組織。
五、C45W鋼屬于中碳鋼,價格便宜,加工容易,適合于高頻感應(yīng)加熱淬火、火焰淬火等表面硬化處理。
塑膠模具鋼有哪些選材的原則
美國是最早在工具鋼中列出塑料模具專用鋼的國家,以P來表示為主,共分為五類。
◆ 滲碳型塑料模具鋼:P1,P2,P3,P4,P5,P6。這類鋼含碳量很低,主要是美國早期及用擠壓成型制模法,要求冷塑性好,有高的擠壓性能,成型后表面滲碳淬火提高表面硬度,使用壽命長。芯部超低碳可使淬火時變形量最小。
◆調(diào)質(zhì)型塑料模具:P20,P21。目前塑料模具中P20的用量很大,已成為主體,大多數(shù)在預(yù)硬狀態(tài)時使用。
◆ 中碳合金工具鋼用于熱固性塑料模。鋼號有H13,而L2和S7,O1和A2也有應(yīng)用。這一類的特點(diǎn)是:
(1)基本屬二次硬化金鋼,500-600oC時的熱強(qiáng)性好。
(2)含鉻較高,大氣腐蝕性好。
(3)淬透性極好,適用于大模塊。
◆ 不銹鋼用于耐蝕性要求高的塑料模,主要鋼號有420,414L,440,416。
◆ 時效鋼是經(jīng)過時效處理而獲得高的使用性能。有兩種,一種是P21低碳Ni-A1時效鋼;另一類是18Ni馬氏體時效鋼。后者是用于宇航工業(yè)的無碳高純度、高強(qiáng)度、高韌性的材料。用于力學(xué)性能、尺寸精度、光潔度和耐蝕性都要求高的塑料模具中。
塑料模具鋼的選用
薄壁的塑料箱體,生產(chǎn)批量在小于10萬件時,用P20,P21預(yù)硬態(tài)(HB250~300),腐蝕性較強(qiáng)時用414L。
高壽命的普通塑料模,用P6或P20,經(jīng)滲碳一淬火后硬度在HRC54-58;塑料件不太大時,可用O1,S7。腐蝕性較強(qiáng)時用420。
非高溫的熱固性模用P6,P20經(jīng)滲碳淬火后使用。腐蝕性強(qiáng)用420。
高溫?zé)峁绦运芰夏S肏13和S7或滲碳鋼P(yáng)4。這些含鉻較高有好的抗回火性和抗高溫氧化性。
塑料模具的材料選擇
1、塑料模的工作條件
由于塑料及塑料成型工業(yè)的發(fā)展,對塑料的模具的質(zhì)量要求也越來越高,因而塑料模具的失效問題及其影響因素已成為重要的研究課題。塑料模的主要工作零件是成型零件,如凸模、凹模等,它們構(gòu)成塑料模的型腔,以成型塑料制件的各種表面并直接與塑料接觸,經(jīng)受壓力、溫度、摩擦和腐蝕等作用。
2 、塑料模材料失效原因分析
一般模具制造中包括模具設(shè)計、選用材料、熱處理、機(jī)械加工、調(diào)試與安裝等過程。根據(jù)調(diào)查表明:模具失效的因素中,模具所使用的材料與熱處理是影響使用壽命的主要因素。從全面質(zhì)量管理的角度出發(fā),不能把影響模具使用壽命的諸因素作為多項(xiàng)式之和來衡量,而應(yīng)該是多因素的乘積,這樣,模具材料與熱處理的優(yōu)劣在整個模具制造過程中就顯得特別重要。
從模具失效的普遍現(xiàn)象分析,塑料模具在服役過程中,可產(chǎn)生磨損失效、局部性變形失效和斷裂失效。塑料模具的重要失效形式可分為磨損失效、局部塑性變形失效和斷裂失效。
3、 塑料模具鋼性能要求 隨著制造業(yè)快速發(fā)展,塑料模具是塑料成型加工中不可缺少的工具,在總的模具產(chǎn)量中所占的比例逐年增加,隨著高性能塑料的發(fā)展和不斷生產(chǎn),塑料制品的種類日益增多,用途不斷擴(kuò)大,制品向精密化、大型化、復(fù)雜化發(fā)展。成型生產(chǎn)向高速化發(fā)展,模具的工作條件也越趨復(fù)雜。
1)型腔表面的磨損和腐蝕
塑料熔體以一定的壓力在模腔內(nèi)流動,凝固的塑件從模具中脫出,都對模具成型表面造成摩擦,引起磨損。造成塑料模具磨損失效的根本原因就是模具與物料間的摩擦。但磨損的具體形式和磨損過程則與許多因素有關(guān),如模具在工作過程中的壓力、溫度、物料變形速度和潤滑狀況等。當(dāng)塑料模具使用的材料與熱處理不合理時,塑料模具的型腔表面硬度低,耐磨性差,其表現(xiàn)為:型腔面因磨損及變形引起的尺寸超差;粗糙度值因拉毛而變高,表面質(zhì)量惡化。尤其是當(dāng)使用固態(tài)物料進(jìn)入塑模型腔時,它會加劇型腔面的磨損。加之塑料加工時含有氯、氟等成分受熱分解出腐蝕性氣體HC1、HF,使塑料模具型腔面產(chǎn)生腐蝕磨損,導(dǎo)致失效。如果在磨損的同時又有磨損損傷,使型腔表面的鍍層或其他防護(hù)層遭到破壞,則將促進(jìn)腐蝕過程。兩種損傷交叉作用,加速了腐蝕一磨損失效。
2)塑性變形失效
塑料模型腔表面受壓、受熱可引起塑性變形失效,尤其是當(dāng)小模具在大噸位設(shè)備上工作時,更容易產(chǎn)生超負(fù)荷塑性變形。塑料模具所采用的材料強(qiáng)度與韌性不足,變形抗力低;塑性變形失效另一原因,主要是模具型腔表面的硬化層過薄,變形抗力不足或工作溫度高于回火溫度而發(fā)生相變軟化,而使模具早期失效。
3)斷裂
斷裂的主要原因是由于結(jié)構(gòu)、溫差而產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)應(yīng)力、熱應(yīng)力或因回火不足,在使用溫度下,使殘余奧氏體轉(zhuǎn)變成馬氏體,引起局部體積膨脹,在模具內(nèi)部產(chǎn)生的組織應(yīng)力所致。
塑料模具的工作條件與冷沖模不同, 一般須在150℃-200℃下進(jìn)行工作,除了受到一定壓力作用外,還要承受溫度影響。同一種模具會有多種失效形式,即使在同一個模具上也可能出現(xiàn)多種損傷。從塑料模的失效形式可知,合理的選用塑料模具材料和熱處理是十分重要的,因?yàn)樗鼈冎苯雨P(guān)系到模具的使用壽命。所以,塑料模具用鋼應(yīng)滿足以下要求:
1)耐熱性能
隨著高速成型機(jī)械的出現(xiàn),塑料制品運(yùn)行速度加快。由于成型溫度在200--350℃之間,如果塑料流動性不好,成形速度又快,會使模具部分成型表面溫度在極短時間內(nèi)超過400℃。為保證模具在使用時的精度及變形微小,模具鋼應(yīng)有較高的耐熱性能。
2) 足夠耐磨性
隨著塑料制品用途的擴(kuò)大,在塑料中往往需添加玻璃纖維之類的無機(jī)材料以增強(qiáng)塑性,由于添加物的加入,使塑料的流動性大大降低,導(dǎo)致模只的磨損,故要求棋具有良好的耐磨性。
3) 優(yōu)良的切削加工性
大多數(shù)塑料成型模具,除電火花加工還需進(jìn)行一定的切削加工和鉗工修配。為延長切削刀具的使用壽命,在切削過程中加工硬化小。為避免模具變形而影響精度,希望加工殘余應(yīng)力能控制在最小限度。
4) 良好的熱穩(wěn)定性
塑料注射模的零件形狀往往比較復(fù)雜,淬火后難以加工,因此應(yīng)盡量選用具有良好的熱穩(wěn)定性的材料。
5)鏡面加工性能
型腔表面光滑,成型面要求拋光成鏡面,表面粗糙度低于Ra0.4m,以保證塑料壓制件的外觀并便于脫模。
6)熱處理性能
在模具失效事故中,因熱處理造成的事故一般是52.3%,以致熱處理在整個模具制造過程中占有重要的地位,熱處理工藝的好壞對模具質(zhì)量有較大的影響。一般要求熱處理變形小,淬火溫度范圍寬,過熱敏感性小,特別是要有較大的淬硬性和淬透性等等。
7) 耐腐蝕性
在成形過程中可能放出腐蝕氣受熱分解出具有腐蝕性的氣體,如HC1、HF等腐蝕模具,有時在空氣流道口處使模具銹蝕而損壞,故要求模具鋼有良好的耐蝕性。
4 、新型塑料模具鋼
一般塑料模具常采用正火態(tài)的45鋼或40Cr鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)制造。硬度要求較高的塑料模具采用CrWMn或Crl2MoV等鋼制造。對工作溫度較高的塑料模具,可以選擇用韌性高的熱作模具鋼。為了滿足塑料型腔對尺寸精度和表面質(zhì)量的更高要求,新近又研制一系列新型模具鋼。
1)滲碳型塑料模具鋼
滲碳型塑料模具鋼主要用于冷擠壓成型型腔復(fù)雜的塑料模具,這類鋼的含碳量較低,常加元素Cr,同時加入適量Ni、Mo和v,作用是提高淬透性和滲碳能力,為了便于冷擠壓成形,這類鋼在退火狀態(tài)須有高的塑性和低的變形抗力,退火硬度≤1 00HBS。在冷擠壓成形后進(jìn)行滲碳和淬火回火處理,表面硬度可達(dá)58---62HRC。此類鋼國外有專用鋼種,如瑞典的8416、美國的P2和P4等。國內(nèi)常采用12CrNi3A和12Cr2Ni4A鋼、20Cr2Ni4A,耐磨性好,無塌陷及表面剝落現(xiàn)象,模具壽命提高。鋼中元素cr,Ni、Mo、V增加滲碳層的硬度和耐磨性及心部的強(qiáng)韌性。
2)預(yù)硬型塑料模具鋼
這類鋼的含碳量為0.3% -O.55%,常用合金元素有Cr、Ni、Mn、v等。為了改善其切削性,加入s、ca等元素.通過研制、引進(jìn)又發(fā)展了幾種典型塑料模具鋼Y55CrNiMn-MoVS(SMI)是中國研制的含S系易切削塑料模具鋼,其特點(diǎn)是預(yù)硬態(tài)交貨硬度為35_40 HRC,有較好的切削加工性,加工后不再熱處理,可直接使用。加人Ni固溶強(qiáng)化并增加韌性,加入Mn與S形成易切削相MnS;加入Cr、Mo、V,增加鋼的淬透性 8Cr2S鋼就足屬于易切削精密模具用鋼。
3)時效硬化型塑料模具鋼
開發(fā)了低鈷、無鈷、低鎳的馬氏體時效鋼,MASI是一種典型的馬氏時效鋼。經(jīng)8150C固溶處理后,硬度為28—32HRC,叮進(jìn)行機(jī)械加工,再經(jīng)4800C時效,時效時折出Ni3Mo、Ni3Ti等金屬間化合物,使硬度達(dá)到48—52 HRC。鋼的強(qiáng)韌性高、時效時尺寸變化小、焊補(bǔ)性能好,但鋼的價格昂貴、在國內(nèi)不太受歡迎。
4)耐蝕塑料模具鋼
以聚氯乙烯(Pvc)及ABS加抗燃樹脂為原料的塑料制品,在成形過程中分解產(chǎn)生腐蝕性氣體,會腐蝕模具。因此,要求塑料模具鋼具有很好的耐蝕性能。國外常用耐蝕塑模鋼有馬氏體不銹鋼和析出硬化型不銹鋼兩類。國外的有如瑞典ASSAB公司的STVAX(4Crl3)和A SSAB一8407等。
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