模具钢

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塑料模具钢的性能要求

发布时间:2023-01-19 17:27:17

    按照成型方式,可将塑料分为热塑性塑料和热固性塑料。热固性塑料如胶木粉等,都是在加热、加压下进行压制并成型的。胶木模周期性地承受压力,并在150~200℃温度下持续受热。热塑性塑料如聚氯乙烯等,通常釆用注射模成型,塑料是在单独的加热室加热,然后以软化状态注射到较冷的塑模型腔中,施加压力,从而使之冷硬成型。注射模的工作温度为120~260℃,工作时对模具型腔进行通水冷却,故受热、受力及受磨损程度较轻。值得注意的是含有氯、氟的塑料,在压制时会析出有害气体,对模腔有较大的侵蚀作用。
    塑料模具的制造成本高,材料费用只占模具成本的极小部分,因此选用钢材时,应优先选用工艺性能好、性能稳定和使用寿命较长的钢种。具体对塑料模具提出如下要求。
    (1)机械加工性能优良:塑料模具的型腔的几何形状非常复杂,而且要求加工深孔、深沟槽、窄缝等难加工部位。钢材必须具有易切削的性能,在选择钢材时,如果其他条件都能满足,则这一条件是后选定时的依据。
    (2)抛光性能优良:无论何种塑料模具,其型腔的允许表面粗糙度极小,几乎都要求能做到镜面光泽。而要达到镜面光泽,钢材必须具有≥38HRC的硬度,好为40~46HRC,而达到55HRC为佳。要达到镜面光泽,首先钢材中的夹杂物要尽量少,而且不能有气泡存在,并且显微组织均匀。在大量生产中用的模具,表面粗糙度也是重要条件。
    (3)良好的表面腐蚀加工性:很多模具要求成型的塑件表面为各种其他物质的花纹,如皮革、绸纹、布纹、精细图案等,这就要求钢材的质地细而均匀,否则腐蚀后的效果不佳。
    (4)耐磨性和韧性好:塑料模具是长期承受热交变负荷的,而且又是长期经受摩擦的。如仅考虑其耐摩擦的一面,而不考虑其受热交变负荷的一面,使用冷冲模具的高碳高合金钢制造时,必然会出现韧性不足而引起开裂。
    (5)淬火性能好、变形小:塑料模具的型腔部分大都必须进行热处理,这就要求钢材具有较好的淬透性和很小变形。一般热塑性塑料成型用模具,釆用调质、预硬化等处理即可,而热固性塑料成型用模具则必须淬硬。
    (6)电火花加工性好:塑料模的凹型腔时常采用放电加工,放电加工后表面的硬化层要浅,以便于抛光。抛光塑料模型腔的时间越长,就会增大成本。在以手工抛光为主的情况,硬化层厚则抛光工时增大。
    (7)耐腐蚀性佳:聚氯乙烯等塑料在成型时能产生盐酸气体,对型腔有腐蚀性。对于有腐蚀性物质产生的塑料模,必须考虑钢材耐腐蚀性。
    (8)焊接性好:在型腔加工以及旧模具的修复中,有时难免要补焊。因此,模具钢必须有很好的焊接性能。
    此外,选择塑料模具钢尚需兼顾以下因素。
    (9)塑件生产批量:模具是高效率的生产工具。每一副模具的使用寿命,直接关系到制件的成本。而每一种产品的预计产量,又因市场需求而定。在考虑设计模具时,除了每副模的型腔数之外,就要考虑其使用寿命。理想的情况是当模具寿命终了时,该产品正好退出市场。但这实际很难推断,因为市场需求是变化的。批量小,则对钢材的要求可以低些;而批量大时,必须选择优质钢材,以延长使用寿命而避免重复制作模具。
    (10)塑件尺寸精度:塑件的尺寸精度,有50%取决于模具。而模具的制造精度及耐磨损性能又决定制件的合格率。对于要求高精度(SJ 1372—78的3, 4级精度)以及超高精度(SJ 1372—78的1, 2级精度)的塑件,即使产量极低,也应选用优质模具钢。
    (11)制件的复杂程度:制件越复杂,型腔的加工数越难,因而必须选用切削性能好的钢材。制件复杂程度高,表现在制件图样上的尺寸数目多,加工部位多,因而加工的应力变形必须考虑。
    (12)制件体积大小:制件越大,型腔的切削量越大。用大吃刀量切削时,切削应力也大。因此对于大制件的模具好选用易切钢。制件小时,型腔体积小,所用的刀具(主要是铁刀)强度低,切削量很小。选择钢材时应选用质地均匀、合金碳物分布细而匀称的钢材,小模具多先做预硬化处理然后加工,要考虑加工的可能性。
    (13)制件外观要求:塑件如为外观装饰件,则表面的质量好坏很大程度上影响产品的销售。凡对塑件外观有严格要求的塑件,好选用真空熔炼或电渣熔炼钢,以达到好的型腔抛光效果。

塑胶模具钢
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