今天給各位分享塑膠模具的選用跟什么有關(guān)的知識(shí)，其中也會(huì)對(duì)模具塑膠材料進(jìn)行解釋，現(xiàn)在開始吧！

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(duì)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(jì)、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(gè)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(dòng)，凝固的塑件從模具中脫出，都對(duì)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(rùn)滑狀況等。當(dāng)塑料模具使用的材料與熱處理不合理時(shí)，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(shí)，它會(huì)加劇型腔面的磨損。加之塑料加工時(shí)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(shí)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(shí)，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(huì)有多種失效形式，即使在同一個(gè)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(dòng)性不好，成形速度又快，會(huì)使模具部分成型表面溫度在極短時(shí)間內(nèi)超過400℃。為保證模具在使用時(shí)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(dòng)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(zhǎng)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(gè)模具制造過程中占有重要的地位，熱處理工藝的好壞對(duì)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(shí)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(duì)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(duì)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(shí)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(guó)外有專用鋼種，如瑞典的8416、美國(guó)的P2和P4等。國(guó)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(guó)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(shí)效硬化型塑料模具鋼

開發(fā)了低鈷、無鈷、低鎳的馬氏體時(shí)效鋼，MASI是一種典型的馬氏時(shí)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(shí)效，時(shí)效時(shí)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(shí)效時(shí)尺寸變化小、焊補(bǔ)性能好，但鋼的價(jià)格昂貴、在國(guó)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(huì)腐蝕模具。因此，要求塑料模具鋼具有很好的耐蝕性能。國(guó)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(guó)外的有如瑞典ASSAB公司的STVAX（4Crl3）和A SSAB一8407等。

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(shí)間長(zhǎng)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(guó)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(zhǎng)期生產(chǎn)高質(zhì)塑膠模具。

二、德國(guó)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(jí)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(guó)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(jí)永久性生產(chǎn)塑膠模。

四、德國(guó)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(shí)抗腐蝕性效果最佳。

五、德國(guó)2510商業(yè)名：德國(guó)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(shí)，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(guó)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(hào)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(jià)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(jí)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(shí)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(zhǎng)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(chǔ)存時(shí)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(jí)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(jí)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(duì)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。

如何選擇塑膠模具材料及硬度

一、優(yōu)良的切削加工性

大多數(shù)塑料成型模具，除EMD加工外還需進(jìn)行一定的切削加工與鉗工修配。為延長(zhǎng)切削刀具的使用壽命，增強(qiáng)切削性能，減少表面粗糙度，塑料模具用鋼的硬度必須適當(dāng)。

二、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，當(dāng)雙色模具成型加工經(jīng)熱處理后因線膨脹系數(shù)小，熱處理變形小，溫度差異引起的尺寸變化率小，金相組織與模具尺寸穩(wěn)定，可減少或不再進(jìn)行加工，即可保證模具尺寸精度與表面粗糙度要求。

三、良好的拋光性能

高品質(zhì)的雙色注塑塑料制品，要求型腔表面的粗糙度值小。例如，注塑模型腔表面粗糙度值要求小于Ra0.1～0.25的水平，光學(xué)面則要求Ra0.01nm，型腔須進(jìn)行拋光，減小表面粗糙度值。為此選用的鋼材要求材料雜質(zhì)少、組織微細(xì)均一、無纖維方向性、拋光時(shí)不應(yīng)出現(xiàn)麻點(diǎn)或桔皮狀缺陷。

四、足夠的表面硬度與耐磨性

塑料模的硬度通常在50-60HRC以下，經(jīng)過熱處理的模具應(yīng)有足夠的表面硬度，以保證模具有足夠的剛度。模具在工作中由于塑料的填充與流動(dòng)要承受較大的壓應(yīng)力與摩擦力，要求模具保持形狀的精度與尺寸精度的穩(wěn)定性，保證模具有足夠的使用壽命。模具的耐磨性取決于鋼材的化學(xué)成分與熱處理硬度，因此增強(qiáng)模具的硬度有利于增強(qiáng)其耐磨性。

五、足夠的強(qiáng)度與耐磨性

50牌號(hào)的碳素鋼具有一定的強(qiáng)度與耐磨性，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后多用于模架材料。高碳工具鋼、低合金工具鋼經(jīng)過熱處理后具有較高的強(qiáng)度與耐磨性，多用于成型零件。但高碳工具鋼因其熱處理變形大，僅適用于制造尺寸小、形狀簡(jiǎn)單的成型零件。

隨著塑料工業(yè)的發(fā)展，塑料制品的復(fù)雜性、精度等要求愈來愈高，對(duì)雙色注塑模具材料也提出更高要求。對(duì)于制造復(fù)雜、精密與耐腐蝕性的塑料模，可采用預(yù)硬鋼(如PMS)、耐蝕鋼(如PCR)與低碳馬氏體時(shí)效鋼(如18Ni-250)，均具有較好的切削加工、熱處理與拋光性能及較高強(qiáng)度。

此外，在選擇材料時(shí)還須考慮防止擦傷與膠合，如兩表面存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)的情況，則盡量避免選擇組織結(jié)構(gòu)相同的材料，特殊狀況下可將一面施鍍或氮化，使兩面具有不同的表面結(jié)構(gòu)。

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