塑料模具鋼的類別與加工性能

      一、非合金型塑料模具鋼
      有些塑料模具對(duì)精度要求不高、制造形狀簡(jiǎn)單、使用壽命不長(zhǎng),所以多采用非合金型塑料模具鋼制造。這類塑料模具鋼采用碳素鋼,價(jià)格便宜、加工性能好,原料來(lái)源方便。
      對(duì)于形狀較簡(jiǎn)單的、小型的熱固性塑料模具,由于要求較高的耐磨性一般用T7、T8、T9、T10、T11、 T12等碳素工具鋼制造。
      二、滲碳型塑料模具鋼
      滲碳型塑料模具鋼的含碳量一般都在0.1%-0.25%范圍內(nèi),退火后硬度較低,具有良好的切削加工性能,切削加工成型的模具滲碳后經(jīng)淬火,(HotTag)低溫回火后不僅具有較高的強(qiáng)度,而且心部具有較好的韌性,模具的表面高硬度、高耐磨性、亦可以保證良好的拋光性能。另一優(yōu)點(diǎn)是塑性好,可以采用冷擠壓成型法制造塑料模具,無(wú)需進(jìn)行切削加工,對(duì)于大批量生產(chǎn)同一形狀的模具有利。缺點(diǎn)是塑料模具熱處理工藝較復(fù)雜、變形大。
      三、預(yù)硬型塑料模具鋼
      預(yù)硬型塑料模具鋼是指將熱加工的模塊,預(yù)先進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理,以獲得所要求的使用性能,再進(jìn)行刻模加工,待模具成型后,不再進(jìn)行最終熱處理就可以直接使用。從而可以避免由于熱處理而引起的模具變形和裂紋問(wèn)題。預(yù)硬化鋼最適宜制作形狀復(fù)雜的大、中型精密塑料模具,預(yù)硬化鋼的使用硬度一般在30-42HRC范圍內(nèi),尤其是在高硬度區(qū)(36-42HRC),可切削性能較差。 
      四、時(shí)效硬化型塑料模具鋼
      對(duì)于復(fù)雜、精密、高壽命的塑料模具要保持其高壽命,模具材料的使用狀態(tài)必須有高的綜合力學(xué)性能,為此,必須采用最終熱處理,但是,采用一般的最終熱處理工藝(淬火、回火)往往導(dǎo)致模具熱處理變形,即模具的精度很難達(dá)到要求。
      時(shí)效硬化塑料模具鋼在固溶硬化后變軟(一般28-34HRC)可進(jìn)行切削加工,待冷加工成型后進(jìn)行時(shí)效處理,可獲得很高的綜合力學(xué)性能,時(shí)效熱處理變形很小,而且這類鋼一般具有焊接性能好以及可以進(jìn)行表面氮化等優(yōu)點(diǎn),適于制造復(fù)雜、精密、高壽命的塑料模具。
      時(shí)效硬化型塑料模具鋼主要包括兩個(gè)類型,即馬氏體時(shí)效鋼和析出硬化型鋼。
      1、馬氏體時(shí)效鋼具有高的強(qiáng)度/密度比,良好的可加工性和可焊性以及簡(jiǎn)單的熱處理工藝等優(yōu)點(diǎn),但其價(jià)格較高。
      2、析出硬化鋼析出硬化鋼也是比較新型的鋼種之一,它所含的合金元素比馬氏體時(shí)效鋼少,特別是Ni含量少得多。材料也是在固溶處理狀態(tài)下硬度為30HRC左右,可進(jìn)行切削加工,制成模具之后再進(jìn)行時(shí)效處理,使硬度達(dá)40HRC左右。而且時(shí)效變形量很小(0.01%左右),適宜制造高硬度、高強(qiáng)度和高韌性的精密塑料模。
      五、整體淬硬型塑料模具鋼
用于壓制熱固性塑料、交合強(qiáng)化塑料(如尼龍型強(qiáng)化或玻璃纖維強(qiáng)化塑料)產(chǎn)品的模具,以及生產(chǎn)批量很大,要求模具使用壽命很長(zhǎng)的塑料模具,一般選用高淬透性的冷作模具鋼和熱作模具鋼材料制造,這些材料通過(guò)最終熱處理,可保證使用狀態(tài)具有高硬度、高耐磨性和長(zhǎng)的使用壽命。
      六、耐腐蝕型塑料模具鋼
      耐蝕鋼主要用在生產(chǎn)以化學(xué)性腐蝕塑料(如聚氯乙烯或聚苯乙烯添加抗燃劑等)為原料的塑料制品的模具。耐腐蝕型塑料模具鋼分高碳高鉻型耐蝕鋼、中碳高鉻型耐蝕鋼、低碳鉻鎳型耐蝕鋼。
      中碳高鉻型耐蝕鋼:4Cr13、420、168、S136、M300、M310、HPM38、PAK90等。
      低碳鉻鎳型耐蝕鋼:1Cr17Ni2。
      七、影響塑料模具鋼鏡面加工性能的因素
      生產(chǎn)透明塑料制品,尤其是光學(xué)儀器(如透鏡等),對(duì)于成型模具的鏡面加工性能要求很高。但嚴(yán)格地講,沒(méi)有專用牌號(hào)的鏡面加工用塑料模具鋼。
      影響模具鏡面加工性能一般有如下幾方面的因素:
      1、鋼材的冶金質(zhì)量 鋼中的非金屬夾雜物、氣泡、氧化物、硫化物等是影響模具鋼鏡面拋光和研磨時(shí)形成針眼和孔洞的主要原因;因此,凡是表面粗糙度要求很高的塑料模具,一般不得采用加硫的易切削鋼;即使不是易切削鋼,若鋼中氧化物,硫化物夾雜含量較高,在研磨過(guò)程中也容易脫落形成針孔。所以,采用真空冶煉或電渣重熔等工藝,將有效地提高鋼的純凈度,從而提高鋼材的拋光性能。
      2、鋼中的組織不均度也是影響拋光性能的另一個(gè)原因。顯微區(qū)域組織的不均勻,加帶狀偏析等可能使得鋼材在鏡面加工時(shí)出現(xiàn)很細(xì)的發(fā)紋和研磨斑、坑等缺陷,為了防止偏析,必須掌握好出鋼后的澆注技術(shù)和鋼錠的結(jié)晶質(zhì)量,另外要進(jìn)行充分鍛造,以保證鋼材的致密度,如果能進(jìn)行均勻化熱處理或電渣重熔冶煉,也可以有效地減少這種偏析,從而提高鋼的拋光性能。
      3、鋼的硬度高,對(duì)鏡面拋光性能有好的影響。
      4、拋光技術(shù)為了得到比較低的表面粗糙度,拋光技術(shù)也起著很大的作用。例如,在預(yù)研磨時(shí)應(yīng)避免表面受到可能引起的組織變化的溫度的影響。因此,除了足夠的冷卻以外,選擇正確的砂輪是非常重要的。研磨壓力在此起很大作用,而且當(dāng)砂輪涂臟時(shí)壓力會(huì)意外地升高,從而會(huì)引起溫度升高。較好的辦法是在研磨表面時(shí)經(jīng)常改變研磨的方向。拋光最好用金剛石泥膏進(jìn)行,這樣能得到最好的拋光結(jié)果。拋光時(shí)要避免表面接角壓力過(guò)高,否則較軟的基體會(huì)被沖蝕,結(jié)果使碳化物游離出來(lái),隨后開(kāi)裂,并留下缺陷。在換成較細(xì)粒度時(shí)就必須將手和工件弄干凈。當(dāng)然對(duì)每種粒度都應(yīng)采用一種專門的拋光工具。拋光面大多用肉眼判斷。但是,含鎳的材料由于相應(yīng)的色調(diào),表面往往顯示比較實(shí)際情況更好,容易導(dǎo)致判斷錯(cuò)誤。 


塑料模具鋼的硬度檢測(cè)

      測(cè)量塑料模具的硬度可以采用本公司研發(fā)的新型便攜式布氏 硬度計(jì)。這種硬度計(jì)試驗(yàn)力的誤差可控制在±2%以內(nèi)。儀器主要結(jié)構(gòu)是一個(gè)C型框架,C型框架的開(kāi)口尺寸是150mm及300mm,被測(cè)鋼材只要能放到儀器開(kāi)口之內(nèi)都可以在現(xiàn)場(chǎng)快速測(cè)試布氏硬度。儀器試驗(yàn)力是1580kg,壓頭球直徑是Φ7.26mm,值等于30,試驗(yàn)條件相當(dāng)于3000kg力和10mm球。天星布氏硬度計(jì)可以用于各種規(guī)格的塑料模具鋼的硬度檢測(cè)。


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