塑料模具鋼的使用性能要求及分類

2022-12-09

　　原標(biāo)題：塑料模具鋼的性能要求及分類

　　塑料模具鋼的性能要求及分類

　　隨著塑料產(chǎn)品需求的增加和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，對(duì)塑料模具的要求越來越高，促進(jìn)了塑料模具的可持續(xù)發(fā)展，也促進(jìn)了塑料模具鋼的快速發(fā)展，主要體現(xiàn)在塑料模具鋼的發(fā)展上，品種迅速增加，但塑料模具材料仍以鋼為主。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)塑料模具鋼占所有模具鋼的一半以上。合理選擇塑料模具鋼和熱處理工藝對(duì)保證塑料模具的質(zhì)量，提高塑料模具的使用壽命，降低生產(chǎn)成本具有重要作用。

　　⒈塑料模具的工作條件

　　塑料模具可分為熱固性塑料模具和熱塑性塑料模具。熱固性塑料模具，如壓塑模具，工作時(shí)為固體粉末或預(yù)制坯料，加入型腔，在一定溫度下通過熱壓成型。熱塑性塑料模具，如注射模具和擠壓模具，通過注射和擠壓進(jìn)入型腔并加工成型。

　　⒉塑料模具故障分析

　　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塑料模具材料的性能要求

　　①高硬度和耐磨性；②一定的耐熱性和耐腐蝕性；③尺寸穩(wěn)定性好；④熱導(dǎo)性好。

　　⑵塑料模具材料的工藝性能要求

　　①切削加工性好；②冷壓成型性好；③熱處理工藝；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要求具有以下特點(diǎn)。

　　① 確保硬度適中，韌性好。

　　② 確保淬火變形小。

　　③ 熱處理時(shí)，模具應(yīng)特別注意對(duì)型腔表面的保護(hù)，防止其產(chǎn)生各種熱處理缺陷。

　　④ 熱固性塑料模具在熱壓條件下長(zhǎng)期工作，熱處理應(yīng)具有較高的抗坍塌能力。

　　⑴滲碳塑料模具鋼

　　①滲碳塑料模具鋼的性能

　　滲碳塑料模具鋼主要用于冷擠壓塑料模具，一般要求含碳量低，含碳量為0.1%~0.25%，同時(shí)加入鋼Cr、Ni為了提高鋼的淬透性，鐵素體的固溶強(qiáng)化效果也很小Si元素的含量應(yīng)盡可能低。冷擠壓成型后，該鋼一般需要滲碳、淬火和回火，使模具腔表面具有較高的硬度和耐磨性，表面硬度可達(dá)58~62HRC，中心部分韌性好。

　　②滲碳塑料模具鋼的類型

　　碳滲碳鋼和合金滲碳鋼是我國(guó)常用的滲碳塑料模具鋼，前者有10、20鋼，后者有20鋼Cr、12CrNi3A、20Cr2Ni4、2CrNi3MoAlS等。

　　⑵預(yù)硬塑料模具鋼

　　①預(yù)硬塑料模具鋼的性能

　　預(yù)硬塑料模具鋼是鋼廠供應(yīng)時(shí)提前對(duì)模具鋼進(jìn)行熱處理，達(dá)到模具使用時(shí)的硬度。根據(jù)模具的工作條件，硬度范圍變化較大，硬度較低為25~35HRC，高硬度為40~50HRC。這樣，模具切割成型后不再直接熱處理，避免了熱處理引起的模具變形和裂紋。

　　②預(yù)硬塑料模具鋼的類型

　　預(yù)硬塑料模具鋼分為預(yù)硬塑料模具鋼和預(yù)硬塑料模具鋼。

　　前者有10種或20種鋼，后者有3種CrMo 、3Cr2MnNiMo、42CrMo、4Cr5MoSiV、5CrNiMnMoSCa、8Cr2MnWMoVS（8Cr2S）、40CrMnVBSCa、Y55CrNiMnMoV（SM1)日本大同模具鋼P(yáng)X4、PAC5000，瑞典一勝百模具鋼G-618HH、G-718HH(IMPAX HH)、葛利茲模具鋼1.2311、1.2738、1.2711等。

　　⑶塑料模具鋼及時(shí)硬化

　　①塑料模具鋼及時(shí)硬化的性能

　　塑料模具鋼及時(shí)硬化的特點(diǎn)是含碳量低，合金度較高，經(jīng)高溫淬火（固溶處理）后，鋼處于軟化狀態(tài)，組織為單一的過飽和固溶體。如果在較低的溫度下及時(shí)處理，小的分散金屬化合物可以沉淀在固體溶解體中，大大提高了模具鋼的硬度和強(qiáng)度，這種強(qiáng)化過程造成的尺寸和形狀變化很小。如果在較低的溫度下及時(shí)處理，小的分散金屬化合物可以沉淀在固體溶解體中，大大提高了模具鋼的硬度和強(qiáng)度，而且由這種強(qiáng)化過程引起的尺寸和形狀變化很小。因此，當(dāng)鋼制模具時(shí)，可以在固體溶解后進(jìn)行模具的機(jī)械成型，然后通過及時(shí)處理獲得更高的強(qiáng)度和硬度，有效地保證了模具的最終尺寸和形狀精度。

　　②時(shí)效硬化塑料模具鋼的類型

　　18Ni200、18Ni250、18Ni300、18Ni350、 25CrNi3MoAl鋼、10Ni3MnMoCuAl（PMS）鋼、0Cr16Ni14Cu13Nb（PCR）鋼、20CrNi3AlMnMo（SM二、日本大同模具鋼NAK55、NAK瑞典一勝百模具鋼EM33、EM葛利茲模具鋼在德國(guó)GEST 80等.

　　⑷耐腐蝕塑料模具鋼

　　①耐腐蝕塑料模具鋼的性能

　　聚氯乙烯和聚苯乙烯的生產(chǎn)ABS在添加化學(xué)腐蝕塑料學(xué)腐蝕塑料制品時(shí)，腐蝕性氣體在成型過程中分解，腐蝕模具，因此模具材料必須具有良好的耐腐蝕性。耐腐蝕塑料模具鋼除其類型的塑料模具鋼外，還需要一定的硬度、強(qiáng)度和耐磨性要求。

　　②耐腐蝕塑料模具鋼的類型

　　常用的耐腐蝕塑料模具鋼有：高碳高鉻耐腐蝕鋼，如9Cr18、9Cr18Mo、Cr18MoV、Cr14Mo4V、4Cr日本大同模具鋼S-STAR、G-STAR、D-STAR、瑞典一勝百模具鋼S136(G-STAVAX ESR)、S136SUP(G-STAVAX SUPREME)、G-ELMAX(G-ELMAX LH/HH)、S336(G-CORRAX)、168(RAMAX 2)、G-POLMAX(420 VAR)、葛利茲模具鋼1.2083 VICTORY ESR、1.2316 VICTORY ESR等等；馬氏體不銹耐酸鋼，如1Cr17Ni二、硬化不銹鋼沉淀，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、ZCuBe2.4.一般采用鑄造方法制模，不僅成本低，周期短，而且形狀復(fù)雜。

　　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、ZCuBe2.4.一般采用鑄造方法制模，不僅成本低，周期短，而且形狀復(fù)雜。鈹青銅可及時(shí)固溶加固。固溶后，合金處于軟化狀態(tài)，塑性好，加工方便。鈹青銅適用于制造導(dǎo)熱性高、強(qiáng)度高、耐腐蝕性高的吹塑模具、注射模具和塑料模具。

　　②鋁合金

　　鋁合金密度低，熔點(diǎn)低，加工性能和導(dǎo)熱性均優(yōu)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。

　　常用的鑄造鋁合金品牌是ZL101適用于導(dǎo)熱性高、形狀復(fù)雜、制造周期短的塑料模具。

　　變形鋁合金LC由于其強(qiáng)度比，9也是塑料模具制造中常用的鋁合金ZL可生產(chǎn)強(qiáng)度高、導(dǎo)熱性好的塑料模具。

　　③鋅合金

　　用于制作塑料模具的鋅合金多為Zn-4Al-3Cu共晶合金和鎳鈦鋅合金是共晶合金。鈹鋅合金硬度高(150)HBS），耐熱性好，注射模具的使用壽命可達(dá)數(shù)萬至數(shù)十萬件。鎳鈦鋅合金能提高鎳和鈦的強(qiáng)度和硬度，使模具的使用壽命翻倍。