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模具型芯型腔材料

作者:寧波藍天電腦培訓學校,時間:20200616

  

模具型芯型腔材料
如何選擇塑料模具型腔及零部件用模具鋼材?
塑料模具型腔及零部件包括型腔、型芯、滑塊、鑲件、斜頂、側抽等,是與塑料直接接觸而成型制品的模具零部件。模具型腔及零部件的材質直接關系到模具的質量、壽命,決定著所成型塑料制品的外觀及內在質量,必須十分慎重,一般要在合同規定及客戶要求的基礎上,根據制品和模具的要求及特點選用。
㈠模具型腔及零部件用模具鋼材的選用原則:
根據所成型塑料的種類、制品的形狀、尺寸精度、制品的外觀質量及使用要求、生產批量大小等,兼顧材料的切削、拋光、焊接、蝕紋、變形、耐磨等各項性能,同時考慮經濟性以及模具的制造條件和加工方法,以選用不同類型的鋼材。
⒈對于成型透明塑料制品的模具,其型腔和型芯均需選用高鏡面拋光性能的高檔進口模具鋼材,如718(P20+Ni類)、NAK80(P21類)、S136(420類)、H13類鋼等,其中718、NAK80為預硬狀態,不需再進行熱處理;S136及H13類鋼均為退火狀態,硬度一般為HB160-200,粗加工后需進行真空淬火及回火處理,S136的硬度一般為HRC40-50,H13類鋼的硬度一般為HRC45-55(可根據具體牌號確定)。
⒉對于制品外觀質量要求高,長壽命、大批量生產的模具,其模具型腔及零部件用模具鋼材選擇如下:
a) 型腔需選用高鏡面拋光性能的高檔進口鋼材,如718(P20+Ni類)、NAK80(P21類)等,均為預硬狀態,不需再進行熱處理。
b) 型芯可選用中低檔進口P20或P20+Ni類鋼材,如618、738、2738、638、718等,均為預硬狀態;對生產批量不大的模具,也可選用國產塑料模具鋼或S50C、S55C等進口優質碳素鋼。
⒊對于制品外觀質量要求一般的模具,其模具型腔及零部件用模具鋼材選擇如下:
a) 小型、精密模具型腔和型芯均選用中檔進口P20或P20+Ni類鋼材。
b) 大中型模具,所成型塑料對鋼材無特殊要求,型腔可選用中低檔進口P20或P20+Ni類鋼材;型芯可選用低檔進口P20類鋼材或進口優質碳素鋼S50C、S55C等,也可選用國產塑料模具鋼。
c) 對于蝕皮紋的型腔,當蝕梨花紋時應爭取避免選用P20+Ni類的2738(738)牌號。
⒋對無外觀質量要求的內部結構件,成型材料對模具鋼材亦無特殊要求的模具,其模具型腔及零部件用模具鋼材選擇如下:
a) 對于大中型模具,型腔可選用低檔的進口P20或P20+Ni類鋼材,也可選用進口優質碳素鋼S55C、S50C或國產P20或P20+Ni類塑料模具鋼;型芯可選用進口或國產優質碳素鋼。
b) 對于小型模具,若產量較高,結構較復雜,型腔可選用低檔的進口P20或P20+Ni類鋼材,也可選用國產P20或P20+Ni類塑料模具鋼;型芯可選用國產塑料模具鋼。
c) 對于結構較簡單,產量不高的小型模具,型腔型芯均可選用國產塑料模具鋼或優質碳素鋼。
⒌對于成型含氟、氯等有腐蝕性的塑料和各類添加阻燃劑塑料的模具,若制品要求較高,可選用進口的耐蝕鋼,要求一般的可選用國產的耐蝕鋼。
⒍對于成型對模具鋼材有較強摩擦、沖擊性塑料的模具,例如用來注射尼龍+玻璃纖維料的模具,需選用具有高耐磨、高抗熱拉強度及高韌性等優點的進口或國產H13類鋼材。
⒎成型鑲件一般與所鑲入的零件選用相同材料。對于模具較難冷卻的部分或要求冷卻效果較高的部分,鑲件材料應選用鈹青銅或合金鋁。
⒏對于模具中參與成型的活動部件材料選擇原則如下:
a) 透明件應選用拋光性好的高檔進口鋼材,如718、NAK80等。
b) 非透明件,一般應選用硬度和強度較高的中檔進口鋼材,如618、738、2738、638、318等,表面進行氮化處理,氮化層深度為0.15-0.2mm,硬度為HV700-900。
c) 若模具要求較低,也可選用低檔進口鋼材或國產鋼材,氮化處理硬度一般為HV600-800。
㈡常用的模具鋼材性能及用途
⒈P20類模具鋼材(預硬塑料模具鋼):
參考成分(%):C:0.28-0.40;Si:0.20-0.80;Mn:0.60-1.00;Cr:1.40-2.00;Mo:0.30-0.55;Ni:≤0.25;
國標鋼號:3Cr2Mo
⑴瑞典一勝百ASSAB 618:出廠狀態及參考硬度:預硬HB280~320;性能及用途:具有良好的拋光和切削加工性能,廣泛應用于熱塑性塑料的注射模(一般用于中小型模具,可焊性一般)。
⑵日本大同(DAIDO STEEL)PX4、PX5: 出廠狀態及參考硬度:預硬HRC30~33;性能及用途:具有良好拋光性能,以焊接開裂敏感性低的成分平衡設計,焊接性能大幅度改善,用于大型鏡面模具,如汽車尾燈、前擋板以及攝象機、家用電器殼體等。PX5焊接性能、蝕紋性能較好,但易出加工砂眼,氮化性能一般(高光時)。
⑶德國葛利茲(Groditz)W.1.2311:出廠狀態及參考硬度:預硬HRC30~34;性能及用途:用于大型優質長期生產塑料模具,適合制造電視機殼、冰柜、洗衣機、水桶等模具。
⑷德國德威GSW-2311: 出廠狀態及參考硬度:預硬HRC31~34;性能及用途:電蝕加工性能好,用于大中型鏡面塑料模具。
⑸奧地利百祿(BOHLER)M202:出廠狀態及參考硬度:預硬HRC30~34;性能及用途:屬P20類,但碳、錳含量偏高。可進行電蝕加工,用于家電和汽車用塑料模具。
⑹法國阿塞洛(Arcelor)SP300:出廠狀態及參考硬度:預硬HRC30~34;性能及用途:具有良好的加工工藝性,拋光性和皮紋加工性,用于大而厚的塑料模具。
⑺韓國重工(株)HP-4MA:出廠狀態及參考硬度:預硬HRC27~34;性能及用途:硬度均勻,耐磨性好,用于電視機前殼、電話機、吸塵器、飲水機等模具。
⑻國產P20(3Cr2Mo,撫順特鋼FT61): 出廠狀態及參考硬度:預硬HRC30~36;性能及用途:淬透性高,綜合力學性能好,拋光性能好,用于大中型復雜精密模具型腔、型芯、滑塊、鑲件等。
⒉P20+Ni類模具鋼材(預硬鏡面塑料模具鋼):
參考成分(%):在P20的基礎上加入1%左右的Ni;
國標鋼號:3Cr2NiMo或3Cr2NiMnMo
⑴瑞典一勝百ASSAB 718(UDDEHOLM IMPAX HH):出廠狀態及參考硬度:預硬HB290~370;性能及用途:具有高淬透性,良好的拋光性能、電蝕加工性能和皮紋加工性能,適用于大型鏡面塑料模具。
⑵日本大同(DAIDO STEEL)PAC5000: 出廠狀態及參考硬度:預硬HRC36~39;性能及用途:硬度為36~39HRC的預硬鋼,可直接刻模加工后付諸使用;組織及硬度均一,鏡面可達#5000水平;采用焊接開裂敏感性較低的成分設計,焊接性良好。
⑶德國葛利茲(Groditz)W.1.2738:出廠狀態及參考硬度:預硬HRC29~35;性能及用途:材質硬度均勻;拋光性能優良;機械加工性能良好;有良好的淬火回火熱處理性能;可施以氮化;適合表面處理(如:鍍鉻)。適合大型的塑料模具,特別是厚度大于400mm,其淬透性及均勻度良好;大型塑料模具、模座;壓鑄模架。
⑷德國葛利茲(Groditz)W.1.2711:出廠狀態及參考硬度:預硬HRC32~40;性能及用途:①油淬及氣淬塑料模具鋼,有良好的淬透性;②良好的韌性;③抗熱性能良好,適于冷作工具用途;④適于表面處理(如:鍍鉻);⑤有良好的拋光性能。適用于:①壓制模具、模架、支撐工具;②需高硬度大型模具。。
⑸德國德威GSW-2738: 出廠狀態及參考硬度:預硬HRC32~35;性能及用途:硬度均勻,切削性能和拋光性能較好,變形較小,用于大中型高韌性高拋光度模具,但可焊性一般,蝕紋易出現“梨花紋”。
⑹德國德威GSW-2711: 出廠狀態及參考硬度:預硬HRC35~38;性能及用途:高強度、高韌性、高光整度塑料模具鋼,具有良好的精光性能,適用于大中型及復雜塑料模具。
⑺奧地利百祿(BOHLER)M238:出廠狀態及參考硬度:預硬HRC31~34;性能及用途:碳、錳含量偏高,鏡面拋光性能好,可進行電蝕加工。
⑻法國阿塞洛(Arcelor)SP2738:出廠狀態及參考硬度:預硬HRC30~34;性能及用途:具有良好的加工工藝性,拋光性和皮紋加工性,用于大而厚的塑料模具。
⑼法國USINOR CLC2738:出廠狀態及參考硬度:預硬HRC30~34;性能及用途:淬透性高,硬度均勻,具有良好的拋光、電蝕加工和皮紋加工性能,適于滲氮,用于大中型鏡面塑料模具。
⑽國產718(3Cr2NiMo,撫順特鋼3Cr2NiMnMo ,FT62): 出廠狀態及參考硬度:預硬HRC29~34;性能及用途:淬透性高,綜合力學性能好,拋光性能好,用于特大型、大型復雜精密模具型腔、型芯。
⒊P21類模具鋼材(時效硬化塑料模具鋼)
⑴日本大同(DAIDO STEEL)NAK55、NAK80: 出廠狀態及參考硬度:預硬HRC37~43;性能及用途:高硬度鏡面模具鋼,用于高精度鏡面模具。NAK55切削加工性能好,NAK80具有優良的鏡面拋光性能。二者的缺點是補焊性能差,韌性較低,較細的圓柱凸起易折斷(如喇叭窗網孔鑲件)。
⑵韓國重工(株)HAM-10:出廠狀態及參考硬度預硬HRC37~42;性能及用途:析出型硬化鋼,具有優良的鏡面拋光性能,用于塑料透明部件(如汽車燈具、冰箱抽屜等)模具。
⑶國產NAK80(撫順特鋼10Ni3MnCuAl,ZFT08,亦稱PMS鋼):出廠狀態及參考硬度:預硬HRC36~43;性能及用途:時效硬化鋼,表面至中心硬度均勻;電蝕(電火花)加工性能優良;由于是經過特殊熔煉,所以具有優良的鏡面拋光性能及蝕刻加工性能,用于有鏡面要求的塑料透明部件(如攝像機、收音機、音響設備、透明罩及膠片等)模具。
⒋420類模具鋼材(耐腐蝕鏡面塑料模具鋼):
參考成分(%):C:0.30~0.40;Cr:12.0~14.0;Si:≤1.20;Mn:≤1.25;Ni:≤0.60。
國標鋼號:3Cr13或4Cr13
⑴瑞典一勝百ASSAB S136(UDDEHOLM STAVAX ESR):出廠狀態及參考硬度:退火215HB或預硬HRC30~34;性能及用途:耐蝕性好,淬回火后有較高硬度,拋光性好。用于耐腐蝕性和要求較高的塑料模具。
⑵日本大同(DAIDO STEEL)S-STAR: 出廠狀態及參考硬度:退火215HB或預硬HRC30~34;性能及用途:具有高耐蝕性、高鏡面拋光性,熱處理變形小,用于耐蝕鏡面精密模具。
⑶德國葛利茲(Groditz)W.1.2083 ESR:出廠狀態及參考硬度:退火225HB或預硬HRC30~34;性能及用途:①高光潔度;②良好的耐腐蝕性、耐磨性及機械加工性能;③淬透性質結構穩定,變形率低;④淬硬與回火狀態后的拋光性能為最佳;⑤抗熱應力疲勞性能良好;⑥材質均勻,高清凈度。適用于:①防腐蝕需求,含酸性塑料,例如:PVC;②醫療器械模具;③光學儀器模具,例如:光盤、透鏡等;④耐磨損模具。
⑷德國德威GS-083: 出廠狀態及參考硬度:退火230HB或預硬HRC30~35;性能及用途:用于抗腐蝕塑料模具。
⑸奧地利百祿(BOHLER)M310:出廠狀態及參考硬度:預硬HRC31~34;性能及用途:用于有防腐蝕要求及需鏡面拋光的模具。
⑹韓國重工(株)HEMS-1A:出廠狀態及參考硬度:預硬HRC23~33;性能及用途:具有高鏡面拋光性能,用于彩管玻殼、PVC底盤等模具。
⑺國產S136(3Cr13或4Cr13,撫順特鋼FT64): 出廠狀態及參考硬度:退火至235HB或預硬HRC30~36;性能及用途:機械加工性能好,經熱處理(淬火+回火)后具有優良的耐腐蝕性能,拋光性能、較高的強度和耐磨性,適宜制造承受高負荷、高耐磨及在腐蝕介質作用下的塑料模具、透明塑料制品模具等,但補焊性能較差。
⑻國產FS136(4Cr13SiNiV,撫順特鋼研發生產): 出廠狀態及參考硬度:退火至235HB或預硬HRC30~36;性能及用途:在國產S136(4Cr13)的基礎上,微調V、Ni含量,優化合金配料,有效提高鋼材純凈度,較大幅度降低S、P含量,鋼錠經均勻化處理,改善合金成分的均勻性,成品鋼材經高溫回火作為最終熱處理,軟化硬度,改善組織,有效提高了耐腐蝕性能和鏡面拋光性能。適用于耐腐蝕性和鏡面拋光要求較高的塑料模具。
⒌高抗腐蝕類模具鋼材:
⑴日本大同(DAIDO STEEL)G-STAR: 出廠狀態及參考硬度:預硬HRC31~34;性能及用途:耐腐蝕性優良(屬于馬氏體系不銹鋼);被切削性優良(易切削不銹鋼);出廠硬度達33HRC,可直接使用;經淬火回火達高硬度化:48HRC(1030℃淬火)。主要用途:光盤用模胚;要求耐腐蝕的模板;怕生銹的有冷卻水孔模板;可取代鍍鉻模具;NAK,PX5的要求耐腐蝕的模腔。
⑵日本大同(DAIDO STEEL)440C-ESR: 出廠狀態及參考硬度:退火至269HB,可淬火回火至HRC 54~58;性能及用途:品質穩定(采用ESR特殊熔煉);耐磨損優良(熱處理硬度:56HRC);耐腐蝕性優良(屬于馬氏體系不銹鋼)。主要用途:既要求耐磨損又要求耐腐蝕性的塑料模具鋼;半導體IC封口用塑料模具鋼;要求耐銹蝕模具配件。。
⑶法國USINOR CLC2316H:出廠狀態及參考硬度預硬HRC30~34;性能及用途:優良的耐蝕性能和鏡面拋光性能,高的力學強度和耐磨性,用于耐腐蝕和需鏡面拋光的模具。
⑷德國葛利茲(Groditz)W.1.2316 ESR:出廠狀態及參考硬度:預硬HRC29~34;性能及用途:①調質預硬塑料模具鋼;②高光潔度;③優良的耐腐蝕性;④優良的拋光性;⑤良好的耐磨性、韌性;⑥抗熱應力疲勞性能良好;⑦材質均勻,高清凈度。適用于抗高酸性能的工模具。
⑸德國德威GSW-2316: 出廠狀態及參考硬度:預硬至HRC31~34;性能及用途:具有優良的耐蝕性能和鏡面拋光性能,用于高防腐蝕及需鏡面拋光的模具。
⑹奧地利百祿(BOHLER)M300:出廠狀態及參考硬度:預硬HRC31~34;性能及用途:用于高防腐蝕要求及需鏡面拋光的模具。
⑺國產3Cr17Mo(高耐腐蝕超鏡面塑料模具鋼,撫順特鋼研發生產):出廠狀態及參考硬度:退火至285HB或預硬至HRC30~36;性能及用途:真空精煉加電渣重熔工藝,鋼質純凈,耐磨性能高;適用于高防腐蝕及需要鏡面拋光的模具,特別適合PVC產品模具。
▲GMT-718 > 0.5 ~ 3.2mm HRC 28~30 大型家電、玩具、通信、電子、運動器材等塑料產品模具鋼。塑料射出模、耐熱模、抗腐蝕模,切削性、蝕花性良好,研磨后表面光澤性優良,使用壽命長。 預熱溫度250~300℃后熱溫度400~500℃,作多層焊補時,采用后退法焊補,較不易產生融合不良及等缺陷。
▲GMT-738 > 0.5 ~ 3.2mm HRC 32~35 半透明及需有表面光澤之塑料產品模具鋼,大型模具,產品形狀復雜及精度高之塑料模用鋼。塑料射出模、耐熱模、抗腐蝕模、蝕花性良好,具備優良加工性 能,易切削拋光和電蝕,韌性及耐磨性佳。預熱溫度250~300℃后熱溫度400~500℃,作多層焊補時,采用后退法焊補,較不易產生融合不良及等缺陷。
▲GMT-P20Ni > 0.5 ~ 3.2mm HRC 30~34 塑料射出模、耐熱模(鑄銅模)。以焊接裂開敏感性低的合金成份設計,含鎳約1%,適合PA、POM、 PS、PE、PP、ABS塑料,具良好之拋光性,焊后無氣孔、 裂紋,打磨后有良好之光潔度,經真空脫氣,鍛造后,預硬至HRC 33度,斷面硬度分布均一,模具壽命達300,000以上。預熱溫度250~300℃后熱溫度400~500℃,作多層焊補時,采用后退法焊補,較不易產 生融合不良及等缺陷。
▲GMT-NAK80 > 0.5 ~ 3.2mm HRC 38~42 塑料射出模、鏡面鋼。高硬度,鏡面效果特佳,放電加工性良好,焊接性能極好,研磨后,光滑如鏡,為世界最進步,最優秀塑模鋼,加入易削元素,切削加 工容易,具高強韌性及耐磨不變形特性,適合各種透明塑料產品之模具鋼。預熱溫度300~400℃后熱溫度450~550℃,作多層焊補時,采用后退法焊補,較不易產生融合不良及等缺陷。
▲GMT-S136 > 0.5 ~ 1.6mm HB~400 塑料射出模,抗腐蝕、滲透性良好。高純度、高鏡面度,拋光性良好,抗銹防酸能力極佳,熱處理變型少,適合PVC、PP、EP、PC、PMMA塑料,耐腐蝕及容易加 工之模件及夾具,超鏡面耐蝕精密模具,如橡膠模具、照相機部件、透鏡、表殼等。

 

一套塑料模具模仁材料選擇的好壞,直接關系到模具的使用壽命和模具的價格,怎么根據產品選擇模仁材料才合理呢?
從塑料產品的生產上來說,產品的需求量小,選擇好的模仁材料,模具成本就增加了,對于公司來說就增加了成本支出,是一種浪費,產品的需求量大,選擇差的模仁材料,達不到產量要求,模具就報廢了,需要重新開模具,生產效率上不去,同樣增加了模具成本。
要想合理選擇模仁材料,就要先了解模具常用的模仁材料和模仁材料的特性,下面根據自己實際的工作經驗總結歸納如下:
在塑膠注塑模具中,比較長用的模仁材料是:P20、738、738H、718、718H、NAK80、2316、2316A、S136等,加硬模具用的材料是2344、8407、SKD11、SKD61等。
以下簡要介紹一下模仁材料的一般用途:
1) P20:一般適用于要求高硬度、高韌性及耐磨性的塑膠模具,氮化后可提高模具的壽命,適用于PS、PE、PP、ABS等未添加防火阻燃的熱塑性塑料,在模具當中是比較常用的模仁材料,同時它的價格也比較低。
2) 738:比P20的各種性能都有所提高,738H又比738的效果更好,同時相應提高了模具的壽命。
3) NAK80:電火花加工及拋光性能都比較優良,一般在做透明度要求較高的塑料產品中比較常用。
4) 2316:適合高酸性塑料的模具,具有高的光潔度和高的防酸性,一般常用在成型PVC的塑膠材料的模具中。
5)2344:一般用在塑膠硬模,它的模具壽命可以達到100萬次,但由于模具的成本比較高,適用在產品產量比較大的塑料產品中。8407、SKD11等硬模材料亦是如此。
以上就是在塑料模具中型芯的常用材料,供大家在需要開新的模具時根據自己的產品需求選擇一種合適的型芯材料做個參考,希望能為您公司生產效率的提高,生產成本的降低提供一個幫助。

 

 

 

 

 

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