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        塑料模具鋼的使用性能要求及分類

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        人氣:-發表時間:2023-04-18 10:32【

        隨著塑料產品需求量的提高和應用領域的擴大,對塑料模具提出了越來越高的要求,促進了塑料模具的不斷發展,同時也帶動了塑料模具鋼的快速發展,主要表現在塑料模具鋼材的開發加快,品種迅速增加,但目前塑料模具材料仍然以鋼材為主。據統計,我國的塑料模用鋼已占全部模具鋼的一半以上。合理地選擇塑料模具鋼及熱處理工藝對保證塑料模具質量,提高塑料模具使用壽命和降低生產成本具有重要作用。

        ⒈塑料模具的工作條件

        塑料模具按照成型固化不同可以分為熱固性成型塑料模和熱塑性成型塑料模。熱固性成型塑料模,如壓塑模,工作時塑料呈固態粉末料或預制坯料,加入型腔并在一定溫度下經熱壓成型。熱塑性成型塑料模,如注射模、擠壓模,工作時塑料在粘流狀態下通過注射、擠壓等方法進入型腔并加工成型。

        ⒉塑料模具的失效分析

        ⑴磨損失效;⑵塑性變形失效;⑶斷裂失效

        ⒊塑料模具材料的性能要求

        ⑴塑料模具材料的使用性能要求

        ①較高的硬度和耐磨性;②一定的耐熱和耐蝕性;③良好的尺寸穩定性;④良好的熱導性 。

        ⑵塑料模具材料的工藝性能要求

        ①良好的切削加工性;②良好的冷壓成型性;③熱處理工藝性;④焊接性能 。

        ⒋塑料模具鋼的性能及分類

        塑料模具鋼的熱處理工藝技術要求具有如下特點。

        ① 保證適中的硬度和良好的韌性。

        ② 保證淬火變形小。

        ③ 模具在熱處理時,應特別注意對型腔表面的保護,防止其產生各種熱處理缺陷。

        ④ 熱固性塑料模具長期在受熱,受壓條件下工作,熱處理應具有較高的抗塌陷能力。

        ⑴滲碳型塑料模具鋼

        ①滲碳型塑料模具鋼的性能

        滲碳型塑料模具鋼主要應用于冷擠壓成型塑料模具,一般要求含碳量較低,含碳量為0.1%~0.25%,同時鋼中加入Cr、Ni元素,以能提高鋼的淬透性,并且對鐵素體固溶強化作用也較小,而Si元素的含量應盡量低。此類鋼在冷擠壓成型后一般需要進行滲碳和淬火、回火處理,可使模具型腔表面具有高的硬度和耐磨性,表面硬度可以達到58~62HRC,而中心部分具有較好的韌性。

        ②滲碳型塑料模具鋼的種類

        我國滲碳型塑料模具鋼常用的種類有碳素滲碳鋼和合金滲碳鋼,前者有10、20鋼,后者有20Cr、12CrNi3A、20Cr2Ni4、2CrNi3MoAlS等。

        ⑵預硬型塑料模具鋼

        ①預硬型塑料模具鋼的性能

        預硬型塑料模具鋼是鋼廠供貨時已預先對模具鋼進行了熱處理,使之達到了模具使用時的硬度。根據模具的工作條件,這個硬度范圍變化較大,較低硬度為25~35HRC,較高硬度為40~50HRC。這樣模具切削加工成形后不再進行熱處理而直接進行使用,從而避免了由于熱處理而引起的模具變形和裂紋問題。

        ②預硬型塑料模具鋼的種類

        預硬型塑料模具鋼分為調質預硬型塑料模具鋼和易切削預硬型塑料模具鋼。

        前者常用的種類有10、20鋼,后者有3CrMo 、3Cr2MnNiMo、42CrMo、4Cr5MoSiV、5CrNiMnMoSCa、8Cr2MnWMoVS(8Cr2S)、40CrMnVBSCa、Y55CrNiMnMoV(SM1)、日本大同模具鋼PX4、PAC5000、瑞典一勝百模具鋼618HH、718HH(IMPAX HH)、德國葛利茲模具鋼1.2311、1.2738、1.2711等。

        ⑶時效硬化型塑料模具鋼

        ①時效硬化型塑料模具鋼的性能

        時效硬化型塑料模具鋼的特點是含碳量低,合金度較高,經高溫淬火(固溶處理)后,鋼處于軟化狀態,組織為單一的過飽和固溶體。若將其在一較低溫度進行時效處理后,固溶體中能析出細小彌散的金屬化合物,使模具鋼的硬度和強度大幅度提高,并且,這一強化過程引起的尺寸、形狀變化極小。因此,此類鋼制造模具時,可在固溶處理后進行模具的機械成形加工,然后通過時效處理,使模具獲得較高的強度和硬度,這就有效的保證模具的最終尺寸和形狀精度。

        ②時效硬化型塑料模具鋼的種類

        18Ni200、18Ni250、18Ni300、18Ni350、 25CrNi3MoAl鋼、10Ni3MnMoCuAl(PMS)鋼、0Cr16Ni14Cu13Nb(PCR)鋼、20CrNi3AlMnMo(SM2)鋼、日本大同模具鋼NAK55、NAK80、瑞典一勝百模具鋼EM33、EM38、德國葛利茲模具鋼GEST 80等.

        ⑷耐蝕型塑料模具鋼

        ①耐蝕型塑料模具鋼的性能

        在生產聚氯乙烯、聚苯乙烯和ABS加抗燃樹脂等化學性腐蝕塑料的塑料制品時,成形過程中會分解出腐蝕性氣體,并對模具產生腐蝕作用,為此要求模具材料必須具有較好的防腐蝕性能。耐蝕型塑料模具鋼除了要具有良好的腐蝕性能以外,和其他類型的塑料模具鋼一樣,也需要一定的硬度、強度和耐磨性等使用性能要求。

        ②耐蝕型塑料模具鋼的種類

        常用的耐蝕型塑料模具鋼的鋼種有:高碳高鉻型耐蝕鋼,如9Cr18、9Cr18Mo、Cr18MoV、Cr14Mo4V、4Cr13、日本大同模具鋼S-STAR、G-STAR、D-STAR、瑞典一勝百模具鋼S136(STAVAX ESR)、S136SUP(STAVAX SUPREME)、ELMAX(ELMAX LH/HH)、S336(CORRAX)、168(RAMAX 2)、POLMAX(420 VAR)、德國葛利茲模具鋼1.2083 VICTORY ESR、1.2316 VICTORY ESR等;馬氏體不銹耐酸鋼,如1Cr17Ni2;析出硬化不銹鋼,如0Cr16Ni4Cu3Nb等。

        ⑸其他塑料模具材料及熱處理

        ①銅合金

        塑料模具材料的銅合金主要是鈹青銅,如ZCuBe2、ZCuBe2.4等。一般采用鑄造方法制模,不僅成本低,周期短,而且還可制出形狀復雜的模具。鈹青銅可以通過固溶時效處理實現強化,固溶后合金處于軟化狀態,塑性較好,便于機械加工。鈹青銅適用于制造吹塑模、注射模等,以及一些高導熱性,高強度和高耐腐蝕性的塑料模。

        ②鋁合金

        鋁合金的密度小,熔點低,加工性能和導熱性都優于模具鋼,常用于塑料模具制造的鋁合金包括鑄造鋁合金和變形鋁合金。

        常用的鑄造鋁合金牌號是ZL101,它適于制作要求高導熱率,形狀復雜和制造周期短的塑料模具。

        變形鋁合金LC9也是一種常用于塑料模制造的鋁合金,由于它的強度比ZL101高,可制作要求強度較高且有良好導熱性的塑料模。

        ③鋅合金

        用于制作塑料模具的鋅合金大多為Zn-4Al-3Cu共晶型合金,還有鈹鋅合金和鎳鈦鋅合金。鈹鋅合金有較高的硬度(150HBS),耐熱性好,所制作的注射模的使用壽命可達幾萬至幾十萬件。鎳鈦鋅合金由于鎳和鈦的加入可使強度、硬度提高,從而使模具壽命成倍增長。

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